El cóctel químico crea nuevas vías para las terapias con células madre musculares
marzo 21, 2021Un equipo de investigación dirigido por UCLA ha identificado un cóctel químico que permite la producción de un gran número de células madre musculares, que pueden autorrenovarse y dar lugar a todo tipo de células musculares esqueléticas.
El progreso podría conducir al desarrollo de terapias basadas en células madre para la pérdida o daño muscular debido a una lesión, edad o enfermedad. La investigación fue publicada en Nature Biomedical Engineering.
Las células madre musculares son responsables del crecimiento, reparación y regeneración de los músculos después de una lesión a lo largo de la vida de una persona. En los adultos completamente desarrollados, las células madre musculares están inactivas: permanecen inactivas hasta que son llamadas a responder a la lesión mediante la autorreplicación y la creación de todos los tipos de células necesarias para reparar el tejido dañado.
Pero esa capacidad regenerativa disminuye con la edad; también puede verse comprometida por lesiones traumáticas y enfermedades genéticas como la distrofia muscular de Duchenne.
«Las terapias con células madre musculares son muy prometedoras para mejorar la regeneración muscular, pero los métodos actuales para generar células madre musculares específicas del paciente pueden llevar meses», dijo Song Li, autor principal del estudio y miembro de Eli. And Edythe Broad Center para Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre en UCLA.
Li y sus colegas identificaron un cóctel químico, una combinación de extracto de raíz de forskolina y la molécula pequeña RepSox, que puede crear de manera eficiente una gran cantidad de células madre musculares en 10 días. En los estudios con ratones, los investigadores demostraron dos posibles vías a través de las cuales el cóctel podría usarse como terapia.
El primer método utiliza células de la piel llamadas células miogénicas dérmicas, que tienen la capacidad de convertirse en células musculares. El equipo descubrió que el tratamiento de las células miogénicas dérmicas con el cóctel químico las llevó a producir una gran cantidad de células madre musculares, que luego podrían trasplantarse al tejido dañado.
El equipo de Li probó este enfoque en tres grupos de ratones con lesiones musculares: ratones adultos (de 8 semanas de edad), ratones de edad avanzada (de 18 meses) y ratones adultos con una mutación genética similar a la que causa Duchenne en humanos.
Cuatro semanas después del trasplante de células, las células madre musculares se integraron en el músculo dañado y mejoraron significativamente la función muscular en los tres grupos de ratones.
Para el segundo método, el equipo de Li utilizó nanopartículas para administrar el cóctel químico en el tejido muscular dañado. Las nanopartículas, que tienen aproximadamente una centésima parte del tamaño de un grano de arena, están hechas del mismo material que las suturas quirúrgicas solubles y están diseñadas para liberar sustancias químicas lentamente a medida que se degradan.
El segundo enfoque también produjo una respuesta de reparación robusta en los tres tipos de ratones. Cuando se inyectan en el músculo dañado, las nanopartículas migraron a través del área dañada y liberaron los químicos, que activaron las células madre del músculo inactivo para comenzar a dividirse.
Si bien ambas técnicas han tenido éxito, el principal beneficio de la segunda es que eliminó la necesidad de que las células crezcan en el laboratorio: toda la activación y regeneración de las células madre musculares se produce dentro del cuerpo.
El equipo se sorprendió particularmente al descubrir que el segundo método también fue efectivo en ratones más viejos, a pesar de que a medida que los animales envejecen, el entorno que rodea y sostiene a las células madre musculares se vuelve menos efectivo.
«Nuestro cóctel químico permitió que las células madre musculares en ratones envejecidos superaran su entorno adverso y lanzaran una sólida respuesta de reparación», dijo Li, quien también es presidente de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA y profesor de medicina en la Escuela de David Geffen de Medicina en UCLA.
En estudios futuros, el equipo de investigación intentará replicar los resultados en células humanas y monitorear los efectos de la terapia en animales durante un período más largo. Los experimentos deberían ayudar a determinar si cualquiera de los enfoques podría usarse como tratamiento de una sola vez para pacientes con lesiones graves.
Li señaló que ninguno de los enfoques solucionará el defecto genético que causa Duchenne u otras distrofias musculares genéticas. Sin embargo, el equipo predice que las células madre musculares generadas a partir de las células de la piel de un donante sano podrían trasplantarse al músculo de un paciente con distrofia muscular, como en los pulmones, lo que podría prolongar su vida útil y mejorar su calidad de vida.
Además de Li, otros colaboradores de UCLA incluyen al científico asistente del proyecto Jun Fang, los profesores James Tidball y Kym Faull, y la investigadora Jennifer Soto. Científicos de UC Berkeley, la Academia China de Ciencias y la Universidad Nacional Cheng Kung de Taiwán también contribuyeron al estudio.
El estudio fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel de los NIH como parte del Premio al Servicio de Investigación Nacional Ruth L. Kirschstein, el Programa de Premios de Investigación del Centro de Investigación de Células Madre Amplias de UCLA y el ‘ Programa de formación de científicos médicos de UCLA.
