Stem cells en la regeneración del hígado: función del tejido adiposo en la formación de stem cells

Resumen:

Numerosas disfunciones hepáticas incluyendo cirrosis hepática y hepatocarcinomas son afecciones potencialmente mortales para las cuales son necesarios tratamientos médicos eficaces. Hasta la fecha con el único tratamiento efectivo que se cuenta es el transplante de hígado ortotrópico, el cual es limitado por el escaso número de donantes y la posibilidad de rechazo inmunológico, por tanto son necesarios enfoques alternativos.

Figura 1: Las células madre embrionarias madre y las células mesenquimales (MSC) constituyen una fuente para la regeneración de tejidos. Observaciones recientes indican que las células madre pueden diferenciarse en varios hepatocitos, por lo que la terapia basada en células es una alternativa potencial a trasplante hepático.

Una alternativa es la medicina regenerativa, la cual mantiene la promesa de desarrollar una terapia basada en células, las que serán capaces de regenerar el hígado a través de transplantes de células madres mesenquimales derivadas de tejido adiposo (AT-MSCs) o generación de células similares a hepatocitos desde AT-MSCs. En comparación con las células madres embrionarias (ES) y las células madres de pluripotencialidad inducida (iPS), el uso de las AT-MSCs como células regenerativas podrían ser ventajosas desde el punto de vista ético y de seguridad ya que las AT-MSCs son células somáticas y tienen potencial de ser cultivadas in vitro. Estas células autólogas son inmune-compatibles y presentan una diferenciación controlada, habilidades multifuncionales y no tiene potenciales rechazos post-transplante o diferenciación no deseada, como formación de teratomas. Las terapias basadas en AT-MSCs podrían dar un nuevo acercamiento a la regeneración hepática y diferenciación en hepatocitos ,y así reforzar la función hepática en individuos enfermos.

Fuente:

• Figuras 1: http://www.ncc.go.jp/en/nccri/divisions/15meta/15meta02.html
  
• Ishikawa T, Banas A, Hagiwara K, Iwaguro H, Ochiya T. Stem Cells for Hepatic Regeneration: the Role of Adipose Tissue derived Mesenchymal Stem Cells. Curr Stem Cell Res Ther. 2009 Nov 26. [Epub ahead of print]
  Abstract: Severe hepatic dysfunctions including hepatic cirrhosis and hepatocarcinoma are life-threatening conditions for which effective medical treatments are needed. With the only effective treatment to date being orthotropic liver transplantation, alternative approaches are needed because of the limited number of donors and the possibility of immune-rejection. One alternative is regenerative medicine, which holds promise for the development of a cell-based therapy enabling hepatic regeneration through transplantation of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSCs) or hepatocyte-like cells generated from AT-MSCs. When compared with embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells, the use of AT-MSCs as regenerative cells would be advantageous in regard to ethical and safety issues since AT-MSCs are somatic cells and have the potential to be used without in vitro culture. These autologous cells are immuno-compatible and exhibit controlled differentiation and multi-functional abilities and do not undergo post-transplantation rejection or unwanted differentiation such as formation of teratomas. AT-MSC-based therapies may provide a novel approach for hepatic regeneration and hepatocyte differentiation and thereby support hepatic function in diseased individuals.

• Contacto:
  Takahiro Ochiya
  Section for Studies on Metastasis, National Cancer Center Research Institute, 1-1, Tsukiji 5-chome, Chuo-ku, Tokyo 104-0045, Japan.
  web: http://www.ncc.go.jp/en/nccri/divisions/15meta/tochiya.html
  e-mail: tochiya@ncc.go.jpduals

Determinantes de la pluripotencia: De aves y roedores a primates

Resumen:

Desde que las células madre embrionarias (ES) de ratón fueron descritas por primera vez en 1981, la habilidad sin precedente de este tipo celular para auto-renovarse y diferenciarse sin limite (aparente) ha impulsado el descubrimiento de herramientas que en la actualidad son usadas para estudiar funciones de genes en el desarrollo. Además, ellos han inspirado otras búsquedas de células similares de otras especies. La derivación de células madres (ES) humanas en 1998 ha acelerado estos descubrimientos y también despertó un amplio interés público, debido a la significativa científica de estas células para la regeneración de tejidos humanos y las disputas éticas en torno al uso de embriones en etapas incipientes (donados). Sin embargo, esto no será más una barrera, con el reciente descubrimiento de métodos que pueden convertir células somáticas diferenciadas en células similares a las "stem cells" o células madres de pluripotencia inducida (iPS), por medio del uso de factores reprogramadores. En esta revisión los autores resumen el progreso de la ciencia en torno a la derivación de las células madres (incluyendo a otras células pluripotentes derivadas del embrión) y las células iPS de diversas especies. Los autores centran su atención en las  características moleculares y biológicas de las células, como también los diferentes componentes identificados que determinan el mantenimiento de su pluripotencialidad.

Fuente:

• Martins-Taylor K, Xu RH. Determinants of pluripotency: From avian, rodents, to primates. J Cell Biochem. 2009 Nov 23. [Epub ahead of print]. Abstract: Since mouse embryonic stem (ES) cells was first derived in 1981, the ability of this unprecedented cell type to self-renew and differentiate without limit has revolutionized the discovery tools that are used to study gene functions and development. Furthermore, they have inspired others to hunt for similar cells from other species. The derivation of human ES cells in 1998 has accelerated these discoveries and has also widely provoked public interest, due to both the scientific significance of these cells for human tissue regeneration and the ethical disputes over the use of donated early human embryos. However, this is no longer a barrier, with the recent discovery of methods that can convert differentiated somatic cells into ES-like cells or induced pluripotent stem (iPS) cells, by using defined reprogramming factors. This review attempts to summarize the progresses in the derivation of ES cells (as well as other embryo-derived pluripotent cells) and iPS cells from various species. We will focus on the molecular and biological features of the cells, as well as the different determinants identified thus far to sustain their pluripotency. Disponible en: http://www3.interscience.wiley.com/journal/123189014/abstract

• Contacto:
  

Ren-He Xu
Department of Genetics and Developmental Biology, University of Connecticut Stem Cell Institute, University of Connecticut Health Center, Farmington, Connecticut 06030
web: http://genetics.uchc.edu/faculty/xu.htm
e-mail: renhexu@uchc.edu

Transdiferenciación directa de espermatogonias progenitoras y madre(troncales) a tejidos reproductivos y no reproductivos de todas las capas germinales

Resumen:

Las células madre poseen un gran potencial clínico para la reparación y regeneración de tejidos en humanos. El uso de las células madres embrionarias (ES) es eticamente controversial, por lo que requiere buscar recursos alternativos para obtención de "stem cells". Las células madres testiculares de espermatogonias (SSCs) producen un linaje espermatogénico. In vitro, las SSCs muestran tener la habilidad de dar origen a células con capacidad pluripotencial como las ES.

Los autores plantean la hipótesis de que las espermatogónias madres (progenitoras) podrían transdisferenciarse directamente en diferentes tipos tejidos celulares si son recombinadas con inductores mesenquimales provenientes de  los órganos fetales (neonatales) por medio de metodologías recombinantes (separación de tejidos) y de crecimiento in vivo. La proteína transgénica verde fluorescente fue usada para marcar los linajes celulares. Los autores mostraron que sus resultados indican que las espermatogónias madres (progenitoras) recombinadas con el mesenquima apropiado pueden transdisferenciarse directamente in vivo en tejidos de todas las capas germinales, incluyendo tejidos prostático, uterino y piel. Además, los tejidos transdiferenciados expresan marcadores moleculares, histológicos y funcionales propios del epitelio correspondiente. La habilidad de las espermatogónias madre (progenitoras) para generar directamente varios epitelios sobresale por su potencial clínico, y si las SSCs de humano adulto tienen similares propiedades, esto tendría aplicaciones directas en la medicina regenerativa.

Fuente:

• Simon L, Ekman GC, Kostereva N, Zhang Z, Hess RA, Hofmann MC, Cooke PS. Direct transdifferentiation of stem/progenitor spermatogonia into reproductive and nonreproductive tissues of all germ layers. Stem Cells. 2009 Jul;27(7):1666-75. Disponible en: http://www3.interscience.wiley.com/journal/122328374/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0
  Abstract: Pluripotent stem cells have great clinical potential for tissue regeneration/repair in humans. The use of embryonic stem (ES) cells is ethically controversial, leading to searches for other sources of pluripotent stem cells. Testicular spermatogonial stem cells (SSCs) produce the spermatogenic lineage. Under in vitro conditions, SSCs have the ability to give rise to pluripotent ES-like cells. We hypothesized that stem/progenitor spermatogonia could directly transdifferentiate into different tissue types if they were recombined with inductive mesenchymes from fetal/neonatal organs using a tissue separation/recombination methodology and grown in vivo. Green fluorescent protein transgenic mice were used to track cell lineages. Our results indicate that stem/progenitor spermatogonia recombined with the appropriate mesenchyme can directly transdifferentiate in vivo into tissues of all germ layers, including prostatic, uterine, and skin epithelium. In addition, transdifferentiated tissue expressed molecular, histological, and functional markers of the appropriate epithelium. The ability of stem/progenitor spermatogonia to directly generate various epithelia emphasizes their clinical potential, and if adult human SSCs have similar properties, this may have applications in human regenerative medicine. Keywords: Stem/progenitor spermatogonia, Pluripotency, Prostate, Skin, Uterus

Paul S. Cooke
Department of Veterinary Biosciences,University of Illinois, Urbana, Illinois, USA

Division of Nutritional Sciences, University of Illinois, Urbana, Illinois, USA
web: http://vetmed.illinois.edu/faculty/vb/p-cooke.html
e-mail: p-cooke@illinois.edu

Regulación positiva de la función mitocondrial y defensa antioxidante en la diferenciación de las células madres

Resumen:

Se ha incrementado la importancia de la investigación en células troncales debido a su invaluable potencial en torno a sus aplicaciones clínicas para curar patologías degenerativas, desordenes genéticos e incluso cáncer. Un elevado número de estudios han sido orientados a develar los mecanismos moleculares involucrados en la regulación de la auto-regeneración de las células madres y los misteriosos circuitos que las conducen a diferenciarse en todo tipo de células progenitoras que pueden reponer las reservas celulares. Sin embargo la mitocondria cumple un rol importante en las células de mamíferos produciendo ATP (Adenosin trifosfato), controlando los niveles de Carbono (Ca2+), compartimentando las vías de biosíntesis y llevando a cabo la apoptosis. Considerando las funciones metabólicas de las mitocondrias, ellas pueden ser además de vital importancia en las "stem cells". 

Figura 1: Dos mitocondrias: La de la izquierda es joven y saludable, la de la derecha está envejecida por acción de los radicales libres generados

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Figura 2: Eventos moleculares relacionados al envejecimiento inducido por estrés (2002-Healthy ageing: a question of stress, damage and repair)
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Figura 3: Disfunciones mitocondriales durante la neurodegeneración (2008-Mitochondrial fragmentation in neurodegeneration)
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Los autores en esta revisión principalmente abordan la biogénesis y la función bioenergética de la mitocondria en el proceso de la diferenciación y sus características metabólicas en las células madres. Además, de la participación de las "Especies Reactivas del Oxígeno" (EROs ó ROS en inglés) y las señales de hipóxia en la regulación de las células madres.

Fuente:

• Imagenes de mitocondrias:
  Figura 1: http://www.nutriologiaortomolecular.org/Sandra%20Farre/Nutricion_Ortomolecular.htm
  Figura 2: http://www.nature.com/embor/journal/v3/n12/fig_tab/embor011_f2.html
  Figura 3: http://www.nature.com/nrn/journal/v9/n7/box/nrn2417_BX1.html
  
• Chen CT, Hsu SH, Wei YH. Upregulation of mitochondrial function and antioxidant defense in the differentiation of stem cells. Biochim Biophys Acta. 2009 Sep 10. [Epub ahead of print]. Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T1W-4X6FNJD-1&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=536b592151d98a067098104a62586768
  
  Abstract: Stem cell research has received increasing attention due to their invaluable potentials in the clinical applications to cure degenerative diseases, genetic disorders and even cancers. A great number of studies have been conducted with an aim to elucidate the molecular mechanisms involved in the regulation of self-renewal of stem cells and the mysterious circuits guiding them to differentiate into all kinds of progenies that can replenish the cell pools. However, little effort has been made in studying the metabolic aspects of stem cells. Mitochondria play essential roles in mammalian cells in the generation of ATP, Ca²⁺ homeostasis, compartmentalization of biosynthetic pathways and execution of apoptosis. Considering the metabolic roles of mitochondria, they must be also critical in stem cells. This review is primarily focused on the biogenesis and bioenergetic function of mitochondria in the differentiation process and metabolic features of stem cells. In addition, the involvement of reactive oxygen species and hypoxic signals in the regulation of stem cell pluripotency and differentiation is also discussed. Keywords: Stem cell differentiation; Mitochondria; Metabolic shift; Reactive oxygen species (ROS); Warburg effect.
  

Yau-Huei Wei

Department of Biochemistry and Molecular Biology, National Yang-Ming University, Taipei 112, Taiwan
Department of Medicine, Mackay Medical College, Taipei 252, Taiwan
web: http://biochem.ym.edu.tw/web_e/index.php?option=com_content&task=view&id=31
e-mail: joeman@ym.edu.tw

Reportaje Medicina regenerativa, terapia a la carta (Barcelona-España)

Estriado del reportaje realizado por la RTVE de España:

Investigadores españoles han sido capaces de re-programar células enfermas.

Las han curado y convertido en el tejido que el organismo necesita.

Se abre la esperanza para el tratamiento de algunas dolencias hereditarias.

¿Cómo llegamos a ser lo que somos? ¿Podemos regenerarnos? ¿Hay células inmortales?

Para los científicos ya no es un sueño intentar explicar las claves de la vida, la muerte o la enfermedad, es una realidad que ha hecho posible la llamada medicina regenerativa. Investigadores españoles han sido capaces de re-programar células enfermas, curarlas y convertirlas en el tejido que el organismo necesita. Con este experimento se abre la esperanza para el tratamiento de dolencias hereditarias como la anemia de Falconi, una grave enfermedad que destruye las células sanguíneas. Informe Semanal ha hablado con expertos en este tipo de medicina y también ha compartido experiencia con padres cuyos hijos sufren algún tipo de enfermedad y ven en esta investigación una pequeña luz para curarles.

 

Fuentes:

• RTVE. es (http://www.rtve.es/noticias/20090614/medicina-regenerativa-terapia-carta/280763.shtml) "Medicina regenerativa, terapia a la carta"  
• Youtube. ussuario 11122008a, web : http://www.youtube.com/watch?v=G_t89Vx6aIA