Científicos generan vasos sanguíneos de larga duración a partir de células humanas reprogramadas

Consiguen generar en un modelo animal, vasos sanguíneos funcionales con una duración de hasta nueve meses a partir de células precursoras vasculares derivadas de células humanas madre pluripotentes inducidas (iPSC).

Redacción | 16/07/2013 11:43

Investigadores del Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos, han usado células precursoras vasculares derivadas de células humanas madre pluripotentes inducidas (iPSC) para generar, en un modelo animal, vasos sanguíneos funcionales con una duración de hasta nueve meses. El estudio se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

"El descubrimiento de llevar las células maduras de nuevo a un estado que pueden diferenciarse en muchos tipos diferentes de tejido tiene un enorme potencial para el campo de la medicina regenerativa basada en células, pero el desafío sigue siendo derivar células funcionales de estas iPSCs", dice Rakesh Jain, director del Laboratorio Steele de Biología del Tumor en el Hospital General de Massachusetts y co-autor del estudio. "Nuestro equipo ha desarrollado un método eficiente para generar células precursoras vasculares de iPSC humanas y usarlas para crear redes de vasos sanguíneos artificiales en ratones vivos".

La capacidad de regenerar o reparar los vasos sanguíneos podría marcar una diferencia crucial en el tratamiento de la enfermedad cardiovascula y otras condiciones causadas por daño del vaso sanguíneo, como las complicaciones vasculares de la diabetes. Además, podría proporcionar un suministro vascular al tejido recién generado sigue siendo uno de los mayores obstáculos que enfrentan los esfuerzos para construir órganos sólidos a través de la ingeniería de tejidos.

Varios estudios anteriores han generado a partir de iPSC los tipos de células necesarios para construir los vasos sanguíneos, las células endoteliales y las del tejido conectivo que proporcionan soporte estructural, pero esas células no podían formar vasos de larga duración una vez introducidos en los modelos animales.

"El mayor reto al que nos enfrentamos en la primera fase de este proyecto fue el establecimiento de un protocolo fiable para generar líneas de células endoteliales que produzcan grandes cantidades de células precursoras que pueden generar vasos sanguíneos fuertes y duraderos", afirma el coautor principal Dai
Fukumura, también del Laboratorio Steele.

El equipo adaptó un método inicialmente utilizado para derivar las células endoteliales a partir de células madre embrionarias humanas (hESC). Sin embargo, mientras que el sistema utiliza un único marcador de proteína para identificar células progenitoras vasculares, los expertos clasificaron las células iPSC derivadas que expresan no sólo la proteína, sino también otros dos marcadores de proteínas de potencial vascular.

A continuación, expandieron la población que usa un sistema de cultivo que los miembros del equipo habían desarrollado previamente para diferenciar las células endoteliales de hESC y confirmaron que sólo las células que expresan iPSC derivadas de los tres marcadores de células endoteliales generadas tenían todo el potencial de formar vasos sanguíneos.

Para poner a prueba la capacidad de estas células para generar vasos sanguíneos funcionales, se implantó sobre la superficie de los cerebros de los ratones una combinación de las células precursoras endoteliales derivadas de iPSC que expresan los tres marcadores con los precursores mesenquimales que generan células estructurales esenciales.

A las dos semanas, las células implantadas habían formado redes de vasos sanguíneos perfundidos que parecían funcionar, así como vasos naturales adyacentes y continuaron funcionando durante 280 días en animales vivos. Aunque la implantación de las poblaciones precursoras combinadas bajo la piel de los animales también generan vasos sanguíneos funcionales, se requiere la implantación de cinco veces más células y los vasos son de corta duración, una observación consistente con estudios previos del equipo.

Dado que los pacientes con diabetes tipo 1 (DM1), que pueden dañar los vasos sanguíneos, podrían beneficiarse de la posibilidad de realizar nuevos vasos sanguíneos, los investigadores querían determinar si las células iPSC derivadas de estos pacientes podría ayudar a generar vasos sanguíneos funcionales.

Al igual que con las células de individuos sanos, los precursores derivados de iPSCs de pacientes con DM1 fueron capaces de generar vasos sanguíneos de larga duración funcionales. Sin embargo, señalan los científicos, las diferentes líneas de la iPSCs de DM1, incluyendo diferentes líneas derivadas de un mismo paciente, mostraron diferencias en el potencial de generación de células, lo que indica la necesidad de comprender mejor los mecanismos subyacentes.

"Las aplicaciones potenciales de los vasos sanguíneos iPSC generados son amplias, como la reparación de los vasos dañados que irrigan el corazón o el cerebro para prevenir la necesidad de amputar miembros por las complicaciones vasculares de la diabetes", dice el coautor principal Rekha Samuel, del Laboratorio Steele, ahora en el 'Christian Medical College', en Vellore, India. "Pero, primero tenemos que hacer frente a desafíos tales como la variabilidad de las líneas de iPSC y cuestiones de seguridad a largo plazo que implican el uso de estas células, que están siendo abordadas por investigadores de todo el mundo", añade este
experto.