Las células troncales humanas convertidas en células pulmonares funcionales

Posibilidad de generar tejido pulmonar para el trasplante usando las propias células de un paciente

NUEVA YORK, NY - Por primera vez, los científicos han tenido éxito en la transformación de las células madre humanas en células de pulmón y vías respiratorias funcionales. El avance, publicado por la Universidad de Columbia Medical Center (CUMC) investigadores, tiene un potencial significativo para el modelado de la enfermedad pulmonar, la detección de drogas, el estudio del desarrollo del pulmón humano, y, en última instancia, generar tejido pulmonar para trasplante. El estudio fue publicado hoy en la revista Nature Biotechnology .

Las células madre embrionarias diferenciadas en el tipo II las células epiteliales del pulmón alveolares (verdes). Una gran parte de estas células transformadas expresan la proteína surfactante B (rojo), lo que indica que son las células funcionales de tipo II. Crédito de la imagen: Sarah Xuelian Huang, PhD, en el Centro Columbia de Conversión de Inmunología en CUMC.

"Los investigadores han tenido relativo éxito en la transformación de las células madre humanas en células del corazón, células beta del páncreas, las células intestinales, las células del hígado y las células nerviosas, levantando todo tipo de posibilidades para la medicina regenerativa", dijo el líder del estudio Hans-Willem Snoeck, MD, PhD , profesor de medicina (en microbiología e inmunología) y afiliado con el Centro de Columbia para Traslacional Inmunología y de la Columbia Stem Cell Initiative . "Ahora, estamos finalmente capaz de hacer que las células pulmonares y de las vías respiratorias. Esto es importante porque los trasplantes de pulmón tienen un pronóstico particularmente precario. Aunque cualquier aplicación clínica es todavía faltan muchos años, podemos empezar a pensar en hacer trasplantes autólogos de pulmón-es decir, los trasplantes que utilizan las propias células de la piel de un paciente para generar tejido pulmonar funcional ".

La investigación se basa en 2011 el descubrimiento del Dr. Snoeck de un conjunto de factores químicos que pueden convertir células (embrionarias) o células madre pluripotentes inducidas (iPS) humano madre de embriones humanos en la anterior endodermo del intestino anterior precursores de las células del pulmón y las vías respiratorias. (Células iPS humanas se parecen mucho a las células madre embrionarias humanas, sino que se generan a partir de células de la piel, por persuadir a ellos a tomar un paso hacia atrás en el desarrollo. Células iPS humanas pueden ser estimuladas para diferenciarse en células especializadas-que ofrece a los investigadores una alternativa a las células madre embrionarias humanas.)

En el estudio actual, el Dr. Snoeck y sus colegas encontraron nuevos factores que pueden completar la transformación de ES humanas o células iPS en funcionales las células epiteliales del pulmón (células que cubren la superficie del pulmón). Se encontró que las células resultantes para expresar marcadores de al menos seis tipos de pulmón y las vías respiratorias células epiteliales, en particular los marcadores de tipo 2 células epiteliales alveolares. Tipo 2 células son importantes porque producen surfactante, una sustancia fundamental para mantener los alvéolos pulmonares, donde el intercambio gaseoso se lleva a cabo, sino que también participan en la reparación del pulmón después de lesiones y daños.

Los resultados tienen implicaciones para el estudio de una serie de enfermedades pulmonares, incluyendo la fibrosis pulmonar idiopática (IPF), en las que se piensa tipo 2 las células del epitelio alveolar de jugar un papel central. "Nadie sabe qué causa la enfermedad, y no hay manera de tratarlo," dice el Dr. Snoeck. "Gracias a esta tecnología, los investigadores finalmente serán capaces de crear modelos de laboratorio de IPF, el estudio de la enfermedad a nivel molecular, y las drogas de pantalla para posibles tratamientos o curas."

"A largo plazo, esperamos utilizar esta tecnología para hacer un injerto autólogo de pulmón", dijo el Dr. Snoeck. "Esto implicaría teniendo un pulmón de un donante; la eliminación de todas las células del pulmón, dejando sólo el andamio de pulmón, y la siembra de la andamio con nuevas células de pulmón derivados de la paciente. De esta manera, los problemas de rechazo podrían evitarse. "Dr. Snoeck está investigando este enfoque en colaboración con investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Columbia.

"Estoy muy emocionado con esta colaboración con Hans Snoeck, integrar la ciencia de células madre con la bioingeniería en la búsqueda de nuevos tratamientos para la enfermedad de pulmón", dijo Gordana Vunjak-Novakovic, PhD, co-autor del artículo y profesor de la Fundación Mikati de Ingeniería Biomédica en Escuela de Ingeniería de Columbia y profesor de ciencias médicas en el Colegio de la Universidad de Columbia de Médicos y Cirujanos.

El documento se titula, "La generación de alta eficiencia de las vías respiratorias y del pulmón de células epiteliales a partir de células madre pluripotentes humanas."

Los otros contribuyentes son Sarah XL Huang, Mohammad Naimul Islam, John O'Neill, Zheng Hu, Yong Guang Yang, Ya-Wen Chen, Melanie Mumau, Michael D. Green y Jahar Bhattacharya (todos a CUMC).

Universidad de Columbia, ha presentado una patente en relación con la generación de los pulmones y las vías respiratorias epitelio de las células madre pluripotentes humanas y usos de los mismos. Los autores declaran no tener otros conflictos financieros o de otro tipo de intereses.

El estudio fue apoyado por fondos de la puesta en marcha de la CUMC y Fundación de Células Madre de Nueva York .