Un equipo de investigadores dirigidos por científicos de la Universidad de Harvard ha mejorado el proceso de laboratorio de conversión de células madre en células beta productoras de insulina, utilizando métodos de separación física y biológica para enriquecer su proporción en una muestra.
Sus hallazgos, publicados esta semana en la revista Nature, pueden utilizarse para mejorar los trasplantes de células beta en pacientes con diabetes tipo 1.
En 2014, el laboratorio de Douglas Melton mostró por primera vez que las células madre podían convertirse en células beta funcionales, dando un paso hacia dar a los pacientes su propia fuente de insulina. En ese proceso inicial, las células beta constituían el 30 por ciento de la mezcla celular final.
"Para mejorar desde un 30 por ciento, necesitábamos entender realmente al otro 70 por ciento de las células resultantes", explicó Adrián Veres, un estudiante graduado en el laboratorio de Melton y autor principal del estudio actual. "Hasta hace poco, no podíamos tomar una muestra de nuestras células y preguntar qué tipos de células había allí. Ahora, con la revolución en la secuenciación de una sola célula, podemos pasar de la lista completa", agregó.
El equipo aplicó la secuenciación de una sola célula y la biología molecular para describir los tipos de células que se podían producir a partir de células madre. "El comienzo de la manipulación es saber siempre con qué estás trabajando", dijo Melton, que es profesor de Biología Regenerativa de Células Madre y Células Madre de la Universidad de Xander y codirector del Instituto de Células Madre de Harvard.
Todas las células contienen el mismo conjunto de genes, pero los tipos de células difieren según los genes que estén activos o expresados. Los investigadores utilizaron la secuenciación de una sola célula para identificar el catálogo completo de genes expresados en decenas de miles de células individuales. Luego, agruparon las células en función de sus patrones de expresión.
Hallazgos y descubrimientos
Como se esperaba, algunas de las células tenían patrones de expresión génica similares a las células que producen hormonas en el páncreas humano: células alfa productoras de glucagón y células beta productoras de insulina. (Inesperadamente, los investigadores también identificaron un nuevo tipo de célula que produce la serotonina, un neurotransmisor).
El equipo también encontró una proteína que se expresaba solo en las células beta. Eso significaba que podían usarlo como un "gancho" biológico para extraer las células beta de la mezcla.
Los científicos colaboradores de Semma Therapeutics desarrollaron un segundo método para enriquecer las células beta: separar físicamente todas las células de la mezcla y luego dejar que se agrupen nuevamente.
Esa agrupación enriqueció el número de células beta. Se basó en la hipótesis de que las células productoras de hormonas son más atraídas entre sí que a las células que no producen hormonas. Juntos, los dos métodos aumentaron la pureza de las células beta en una muestra de células madre convertidas del 30 al 80 por ciento.
"A medida que trabajamos para colocar células beta derivadas de células madre en pacientes, una mezcla más pura significa que podemos usar un dispositivo más pequeño y menos invasivo para entregar la misma cantidad de células funcionales", dijo Felicia Pagliuca, vicepresidenta de investigación de biología celular y desarrollo en Semma Terapéutica.
La capacidad de controlar el porcentaje de células beta en la mezcla es el hallazgo clave en este estudio. Ahora, los investigadores pueden centrarse en descubrir la mezcla óptima de tipos de células.
"La gran pregunta para nosotros en este momento es si lo que queremos es 80 por ciento de células beta", dijo Veres. "Tal vez necesite más de los otros tipos de células para ayudar a regular las células beta, para que funcionen correctamente. Vamos a descubrir cómo los tipos de células interactúan entre sí ", concluyó.
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