En un salto hacia la toma de la terapia de células madre ampliamente disponibles, los investigadores del Instituto de Células Madre Ansary Weill Cornell Medical College han descubierto que las células endoteliales, los elementos más básicos del sistema vascular, producen factores de crecimiento que puede crecer grandes cantidades de células madre adultas las células y su progenie en el transcurso de semanas. Hasta ahora, las culturas de adultos de células madre iba a morir dentro de cuatro o cinco días a pesar de los mejores esfuerzos para cultivarlas.
"Esta es una investigación pionera con posibles aplicaciones para la regeneración de órganos y la inhibición del crecimiento tumoral," dijo el Dr. Antonio M. Gotto Jr., Stephen y Suzanne Weiss, Decano de Colegio Médico Weill Cornell y el preboste de Asuntos Médicos de la Universidad de Cornell. "Estamos en deuda con Shahla y Hushang Ansary para la fundación de este Instituto y la Fundación Starr Tri-Institucional de células madre Iniciativa para el apoyo en curso".
Este nuevo hallazgo establece el concepto innovador que conductos de los vasos sanguíneos no son sólo pasiva para la entrega de oxígeno y nutrientes, pero también están programados para el mantenimiento y la proliferación de las células madre y sus formas maduras en los órganos de adultos. Utilizando un enfoque innovador para aprovechar el potencial de las células endoteliales de la "co-cultivo" con células madre, los investigadores descubrieron los medios para fabricar una fuente ilimitada de sangre relacionados con las células madre que pueden llegar a garantizar que cualquier persona que necesite un trasplante de médula ósea puede conseguir una.
El modelo de células vasculares establecidas en este estudio también podría ser usada para cultivar células madre abundantes funcional de otros órganos como el cerebro, corazón, piel y pulmones. Un artículo que detalla estos hallazgos aparece en la edición del 5 de marzo de la revista Cell Stem Cell.
En los órganos de adultos, son pocos los que ocurren naturalmente las células madre, por lo que su uso para la regeneración de órganos es poco práctico. Hasta ahora, las estrategias para expandir los cultivos de células madre adultas, que invariablemente basados en animales de factores de crecimiento, suero, y manipuladas genéticamente células alimentadoras, sólo han sido menos exitosa. Este estudio, que emplea células endoteliales para propagar las células madre sin factores de crecimiento agregado y el suero, que probablemente va a revolucionar el uso de células madre adultas para la regeneración de órganos, así como descifrar la compleja fisiología de las células madre adultas.
"Este estudio tendrá un impacto importante en el tratamiento de cualquier trastorno relacionado con la sangre que necesita un trasplante de células madre", dice el autor principal del estudio, el doctor Shahin Rafii, el Arthur Belfer B. Profesor de Medicina Genética, co-director del Ansary el Instituto de Células Madre y Howard Hughes Medical Institute Investigador, Weill Cornell Medical College. Actualmente, las células madre derivadas de la médula ósea o la sangre del cordón umbilical se utilizan para tratar a pacientes que requieren trasplantes de médula ósea. La mayoría de los trasplantes de células madre tienen éxito, pero debido a la escasez de médula ósea genéticamente compatible y las células sanguíneas del cordón umbilical, muchos pacientes no pueden beneficiarse del procedimiento.
"Durante las últimas décadas, importantes dotaciones financieras se ha gastado el desarrollo de plataformas para expandir los cultivos de células madre adultas, pero estos esfuerzos no han sido capaces de convencer a un auténtico células madre adultas para renovarse a sí mismo más allá de unos pocos días", continúa el Dr. Rafii . "La mayoría de las células madre, incluso en la presencia de múltiples factores de crecimiento, suero, y el apoyo de los no genéricos de las células endoteliales del estroma, mueren después de unos días. Ahora, empleando nuestras endotelial co-cultivos de células madre, se puede propagar de adultos de buena fe madre las células en ausencia de factores externos y el suero más allá de 21 días, con un índice de expansión de más de 400 veces. "
Si esta basado en células vasculares del tallo estrategia de expansión sigue siendo validados, los médicos podrían utilizar cualquier fuente de sangre hematopoyéticos (productores) las células madre, que se propagan de manera exponencial, y el banco de las células para trasplante en los pacientes.
En una primera verdad, el estudio demuestra cómo esta novedosa plataforma de células vasculares o "nicho vascular" que puede auto-renovación de las células madre hematopoyéticas adultas durante semanas, tanto in vitro como in vivo, por el co-cultivo de ellas sobre un lecho de células endoteliales. Los investigadores eligieron las células endoteliales, ya que están en estrecho contacto con las células madre de la sangre y los trabajos anteriores de laboratorio del Dr. Rafii había demostrado que las células endoteliales producen madre novela de células factores de crecimiento activo. Sin embargo, el mantenimiento de las células endoteliales es engorroso y si no lo son "alimentados" sustancias específicas, tales como factores de crecimiento conocidos como "los factores angiogénicos, que muere inmediatamente. Para evitar este problema, los investigadores de ingeniería genética en las células endoteliales de permanecer en un largo plazo la supervivencia del Estado mediante la inserción de un gen descubierto recientemente clonado a partir de los adenovirus, que no promueve la transformación oncogénica de las células humanas. Este reciente descubrimiento, usando un solo gen para poner las células endoteliales en un larga duración "animación suspendida" del Estado sin afectar a su capacidad de producir los vasos sanguíneos, también fue descubierto en el laboratorio del Dr. Rafii y publicado en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias 2008.
Las células endoteliales podría generar células madre y su progenie diferenciada
En este estudio, los investigadores también descubrieron que las células endoteliales no sólo podría ampliar las células madre, sino también instrucciones a las células madre para generar progenie diferenciada para adultos que podrían formar las células inmunes, plaquetas y glóbulos rojos y blancos, que constituyen el funcionamiento de la sangre.
"Somos el primer grupo que demuestra que las células endoteliales de elaborar un repertorio de células madre los factores de crecimiento activo que no sólo estimular la expansión de las células madre, sino también la diferenciación de orquestar de estas células madre en su progenie madura", dice el Dr. Jason Butler, investigador principal en el Weill Cornell Medical College y el primer autor del estudio. "Por ejemplo, hemos encontrado que la expresión de la madre específicas de los factores de células activas, es decir, ligandos de Notch, por las células endoteliales de la pared de los vasos sanguíneos de trabajo promueven la proliferación de las células hematopoyéticas madre. Inhibición de estos factores específicos en las células endoteliales como resultado del fracaso de la regeneración de las células hematopoyéticas madre. Estos hallazgos sugieren que las células endoteliales directamente, a través de la expresión de células madre de citocinas activa, promover la reconstitución de células madre ".
Además describir este concepto innovador, en un artículo de alto impacto, publicado en la edición de 2010 de enero de Nature Reviews Cancer, los Dres. Rafii y Butler, y el Dr. Hideki Kobayashi, quien también es co-autor del estudio actual, se han elaborado sobre las células endoteliales específicos producidos por los factores de crecimiento que promueven el crecimiento de las células tumorales, además de las células madre.
Desarrollo de la tecnología de células vasculares-que apoya el crecimiento de largo duración de las células madre también permitirá a los científicos para generar abundantes fuentes de células madre funcionales y malignas de los estudios genéticos y de base. Este estudio también ha resuelto una controversia de larga data en la que varios grupos han afirmado que las células formadoras de hueso (osteoblastos) exclusivamente a apoyar la expansión de la formación de sangre de células madre. "Sin embargo, utilizando un sofisticado método de imagen molecular, que demuestran que la sangre la regeneración de células madre que forman en la médula ósea están en íntimo contacto con los vasos sanguíneos, lo que indica que las células endoteliales es el regulador y predominante de la repoblación de células madre en la médula ósea de adultos ", afirma el Dr. Daniel Nolan, un científico de alto nivel en el laboratorio del Dr. Rafii y co-autor del nuevo estudio.
Una de las preocupaciones importantes tratados en este estudio es si forzoso expansión de las células madre durante un largo período de tiempo, provoca mutaciones cancerígenas en las células madre. Sin embargo, los autores de este estudio muestran que, incluso después de un año, no había ninguna indicación de la formación de tumores, como leucemias, cuando las células madre se amplió trasplantados en ratones. Esto sugiere que las células endoteliales de proporcionar un medio que proliferan las células madre sin crear el riesgo de cáncer.
El avance actual representa la culminación de muchos años de trabajo por el Dr. Rafii y su laboratorio, incluyendo la conversión de sus investigaciones en ratones adultos células madre de espermatogonias a las células endoteliales (Nature, septiembre de 2007) y en derivados estables, abundantes células endoteliales de células madre de embriones las células (Nature Biotechnology, 17 de enero de 2010).
La capacidad de generar muchas células endoteliales estable de células madre embrionarias humanas conduce a nuevas oportunidades de investigación, según el doctor Zev Rosenwaks, que también es co-autor del estudio y director y el médico en jefe de la Ronald O. Perelman y Claudia Cohen Centro de Medicina Reproductiva, así como el director de la Tri-Institucional Stem Cell Initiative Derivación Unidad de Weill Cornell Medical College.
Dr. Rosenwaks dice: "Generación de células endoteliales derivadas de células madre de embriones enfermos que están siendo reproducidas en nuestra Unidad de Derivación abrirá nuevas vías de investigación molecular para interceptar la comunicación entre las células vasculares y células madre. Esta innovadora línea de investigación -- - para determinar la forma normal o anormal, las células vasculares inducir la formación de órganos durante el desarrollo de los embriones y cómo la disfunción de las células endoteliales de los resultados de defectos en el desarrollo - se sentarán las bases para las plataformas innovadoras para la regeneración de órganos terapéutica ".
Dr. Rafii ve aún más oportunidades. "Identificación de los factores de crecimiento todavía no reconocido producido por células de embriones humanos derivados de endotelio y adultos células endoteliales que se derivan de expansión apoyo y la diferenciación celular se establecerá un nuevo campo de la biología de células madre. Seremos capaces de activar selectivamente las células endoteliales no sólo para inducir la regeneración de órganos, sino también para inhibir específicamente la producción de células endoteliales derivadas de factores a fin de bloquear el crecimiento de tumores. Nuestros resultados son los primeros pasos hacia esos objetivos y ponen de relieve el potencial de las células vasculares para la generación de células madre suficientes para órgano terapéuticos la regeneración, el tumor de la orientación, y las aplicaciones de la terapia génica ", concluye el Dr. Rafii. Co-autores incluyen a Daniel J. Nolan, Eva L. Vertes, Hideki Kobayashi, Andrea T. Hooper, Koji Shido, Ian A. White, Mariko Kobayashi, Yuki Kimura y Marco Seandel del Howard Hughes Medical Institute y el Departamento de Medicina Genética y Ansary Stem Cell Institute de la New York-Presbyterian Hospital / Weill Cornell Medical Center, Zev Rosenwaks, Chad mayo y Larry Witte de NewYork-Presbyterian Hospital / Weill Cornell Medical Center, Carrie Shawber y Jan Kitajewski en el NewYork-Presbyterian Hospital / Columbia University Medical Center , Barbara Varnum-Finney de ImClone Systems Incorporated, y D. Irwin Bernstein, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle. El estudio recibió financiación del Instituto Médico Howard Hughes.
Ansary Instituto de Células Madre
El Ansary Instituto de Células Madre, creada en el Weill Cornell Medical College en 2004 a través de la generosa donación de Shahla y Hushang Ansary, reúne a un equipo de científicos de primera clase para centrarse en las células madre - las primitivas, las células no especializadas, con una capacidad inigualable para formar todos tipos de células, tejidos y órganos en el cuerpo. La visión del Instituto Ansary es ayudar a la vanguardia en la medicina del siglo 21o mediante el empleo de este nuevo campo de investigación con un potencial tremendo para aliviar el sufrimiento humano. El Instituto permite la colaboración multidisciplinaria y la creatividad de los investigadores de Weill Cornell, así como ayuda a atraer a los mejores y más brillantes jóvenes investigadores en el campo. Los científicos en el Instituto de la esperanza de descubrir la fuente de células madre adultas en el cuerpo y la manera de manipularlos para el tratamiento de enfermedades humanas. En particular, la esperanza de entender la regulación de las células que dan lugar a tales componentes esenciales como los vasos sanguíneos, células productoras de insulina en el páncreas (que son dañados en diabéticos), y las neuronas del cerebro y sistema nervioso.
Weill Cornell Medical College
Weill Cornell Medical College, escuela de medicina de la Universidad Cornell, con sede en Nueva York, se ha comprometido a la excelencia en la investigación, la enseñanza, la atención al paciente y la promoción del arte y la ciencia de la medicina, a nivel local, nacional y mundial. Los médicos y científicos del Weill Cornell Medical College participan en la investigación de vanguardia desde el laboratorio a la cabecera, destinada a liberar los misterios del cuerpo humano en la salud y la enfermedad y al desarrollo de nuevos tratamientos y estrategias de prevención. En su compromiso con la salud mundial y la educación, Weill Cornell tiene una fuerte presencia en lugares como Qatar, Tanzania, Haití, Brasil, Austria y Turquía. A través del histórico Colegio Médico Weill Cornell en Qatar, la Facultad de Medicina es el primero en los EE.UU. que ofrece su título de médico en el extranjero. Weill Cornell es la cuna de muchos avances médicos - incluyendo el desarrollo de la prueba de Papanicolaou para detectar cáncer cervical, la síntesis de la penicilina, el embrión con éxito el primer embarazo de la biopsia y nacimiento en los EE.UU., el primer ensayo clínico de terapia génica para la enfermedad de Parkinson , y, más recientemente, la utilización con éxito la primera de la estimulación cerebral profunda para el tratamiento de un cerebro de conciencia mínima-paciente lesionado. Weill Cornell Medical College está afiliada con el NewYork-Presbyterian Hospital, donde su cuerpo docente brinda atención integral del paciente en el Hospital NewYork-Presbyterian Hospital / Weill Cornell Medical Center. El Colegio Médico también está afiliado con el Hospital Metodista en Houston, Weill Cornell de la toma de una de las dos facultades de medicina en el país afiliado con dos USNews & World Report hospitales Honor Roll.
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