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¿Cómo asegurarse de que un cultivo de células madre esté libre de cáncer?

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Digamos que tomo una muestra de sangre de un adulto, extraigo los glóbulos blancos y les aplico el proceso descrito en . Suponiendo que esto realmente convierta los glóbulos blancos adultos en células madre, que luego transfiero a un cultivo para cultivar una cantidad arbitraria, ¿cómo puedo asegurarme de que al final este cultivo esté libre de células madre cancerosas? ¿Existe un último paso que se pueda aplicar que eliminaría cualquier CSC potencial dejando solo células sanas en el cultivo?

Gracias.


No sería posible diferenciar CSC de la población normal de forma no invasiva y seleccionarlos. Puede hacer un análisis de expresión de una sola célula para decir si un CSC está presente en una población o no, pero no existe un método mágico para eliminarlos. También hay varios oncogenes y algunos de ellos también son necesarios para la función habitual de las células madre. Los métodos del tipo HAT no podrán eliminar las células cancerosas potenciales. Además, los fármacos quimioterapéuticos habituales contra el cáncer también afectan a otras células en crecimiento activo.

En pocas palabras: No es posible con el nivel actual de conocimiento y tecnología.


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Clase 23: Células madre

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Clase 21: Desarrollo - 1

Clase 22: Desarrollo - 2

Clase 24: Sistema Nervioso 1

Clase 25: Sistema Nervioso 2

Clase 26: Sistema Nervioso 3

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HAZEL SIVE: Quiero discutir contigo hoy una cuestión muy actual e interesante, que es la noción de células madre. De hecho, voy a discutir dos cosas, la primera de las cuales es otro concepto que necesita, siguiendo los conceptos que teníamos al comienzo de la conferencia. Me siento como este micrófono: el primero es un concepto que necesitas además de los que comenzamos con la conferencia, y luego hablaremos sobre las células madre.

Así que hoy hablaremos de potencia y luego hablaremos de células madre. La potencia, junto con el destino, la determinación y la diferenciación, es uno de esos términos que debe conocer y comprender para comprender las células madre. La potencia se refiere al número de posibles destinos que puede adquirir una célula, el número de posibles destinos abiertos a una célula.

Y este es un concepto de desarrollo muy importante porque, en general, la potencia disminuye con la edad y disminuye a medida que diferentes partes del organismo se especializan. Entonces, en general, la potencia disminuye con la edad. Pero lo incluiré aquí, y exploraremos esto más en un momento, excepto por algunas células madre. Y aún no hemos definido una célula madre, pero lo haremos.

¿Qué tipo de potencias existen? Está el grande, totipotente, donde una célula puede convertirse en todos los destinos. Y en realidad solo hay una célula que puede hacer esto en un animal normal y es el cigoto. Y en la mayoría de los animales, incluso cuando el cigoto se convierte en solo dos células o unas pocas células, esa potencia completa se pierde.

Y las células, en cambio, en el embrión, son múltiples o pluripotentes, lo que significa que pueden adquirir muchos destinos, pero no todos. Las células embrionarias, especialmente en el embrión temprano, y muchas células madre también pueden volverse, también son multipotentes o pluripotentes. Y luego, a medida que avanza el tiempo, ¿es eso una mano hacia arriba? Sí señor.

PÚBLICO: ¿Cómo se reconcilia el hecho de que las células humanas podemos separarlas? Incluso en la etapa de ocho células.

HAZEL SIVE: Esa es una gran pregunta. La pregunta es ¿cómo puedo conciliar lo que te estoy diciendo con el hecho de que puedes obtener sextillizos idénticos u octillizos en realidad? Buena pregunta. Eso es cierto. En diferentes animales, las células embrionarias muy tempranas a veces son totipotentes por un tiempo. ¿OK?

Y así, por ejemplo, en armadillo, aquí hay un dato, ya sabes, para tus bolsillos traseros. En el armadillo, el embrión de ocho células casi siempre se divide en ocho células individuales, cada una de las cuales se convierte en un armadillo bebé. ¿OK? Entonces esas células son totipotentes.

En los ratones, incluso en la etapa de dos células, es probable que las dos células de ratón no sean equivalentemente potentes y no sean totipotentes. Así que muy, muy raras veces, casi nunca, se obtienen ratones gemelos idénticos. ¿OK? Entonces es una de estas generalidades. Y si me preguntas, obtendrás que los detalles son un poco diferentes.

A medida que continúa la restricción del destino celular, las células pueden volverse bipotentes o unipotentes, por lo que se les abre uno o solo dos destinos. Entonces, si miramos, tomando este concepto, comencemos ahora la conferencia sobre las células madre. Vas a necesitar este concepto. Las células madre, señalaré, sean lo que sean, obtuvieron casi 3.000 visitas ayer en Google News.

Esto está muy por debajo del béisbol, que obtuvo 45.000. Lo comprobé. Pero aún así, ya sabes, en lo que respecta a los temas científicos, las células madre están realmente arriba. Y están en las portadas de revistas, una y otra vez. Y hablaremos más sobre por qué es así.

Aquí hay un diagrama, no está en sus folletos, que dibujé para usted. No nos detengamos en eso. Pero pasemos ahora al Tema número 2, que incluirá este concepto de potencia y los conceptos de destino, determinación y diferenciación, y hablará de células madre. Y hagamos, como es nuestra costumbre, definamos qué es una célula madre.

Creo que una célula madre se puede definir como una célula de potencia variable que tiene la capacidad de autorrenovarse. Células de potencia variable que pueden autorrenovarse. Pueden hacer más de sí mismos. A pesar del bombo, a pesar de las portadas de Tiempo Revista y en casi todas las portadas de todos los periódicos del mundo, las células madre se encuentran normalmente en nuestros cuerpos. Y normalmente, como exploraremos, se utilizan para el mantenimiento y reparación de órganos, mantenimiento y reparación de órganos.

Pero lo que tiene a todos entusiasmados es que de alguna manera se pueden aprovechar estas células con fines terapéuticos. Y que puedes reparar lo que el cuerpo no puede, siendo inteligente y usando el poder de estas células como normalmente lo tienen, o como puedes dárselo. Y entonces está esta cuestión de la terapia y las células madre terapéuticas, donde la idea, nuevamente, es que repararías un órgano dañado introduciendo de alguna manera, inyectando o introduciendo de alguna manera, células madre extra o de alguna manera especiales, que voy a abreviar hasta ahora. como SC-- mediante la introducción de células madre adicionales en un cuerpo dañado.

¿Esto funciona? Funciona. Funciona para el sistema hematopoyético, como en los trasplantes de médula ósea. Y también funciona para los trasplantes de células de la piel. Bueno, pongamos células de la piel. está bien. Las células madre de la piel se pueden cultivar a partir de su propia piel. Y en el caso de las víctimas de quemaduras, esto realmente ha salvado innumerables vidas. La tecnología original comenzó a ser desarrollada aquí en el MIT por el profesor Howard Green, que ahora está en Harvard.

Pero la idea es tomar su piel y hacerla crecer sobre algo como una gasa o algún tipo de soporte sólido, y luego cubrir al paciente quemado con capas de soporte sobre las que hay algunas células madre. Y estas células madre ayudarán a llenar los agujeros en la piel que dejó la quemadura. Normalmente, cuando una herida cicatriza, como seguro habrás notado, cicatriza por los lados. La única forma en que una herida puede sanar es de costado.

Y si es una herida grande, puede llevar mucho, mucho tiempo sanar. Y puede contraer infecciones, etc., mientras continúa el proceso de curación. Entonces, sembrar el interior de una herida con células madre que pueden iniciar el proceso de regeneración de la piel y sellar el cuerpo contra infecciones, ha sido increíblemente útil. Y hablaremos más sobre los trasplantes de médula ósea en un momento.

está bien. Anteriormente hablamos de este proceso por el cual las células deciden, están indecisas inicialmente, deciden en qué se convertirán. Y luego se diferencian en su función final. Las células madre encajan en esta letanía en algún lugar entre la etapa de compromiso y la etapa de diferenciación. Y en este diagrama, estas flechas múltiples están ahí por una razón.

Hay varios pasos entre el compromiso y la diferenciación. Y en algún lugar del camino, un grupo de células con capacidades de las que hablaremos, deja este linaje y se sienta y espera, parcialmente determinado, para que pueda continuar y producir más células diferenciadas cuando sea necesario. Y agregué allí la línea de tiempo de potencia, que disminuye con la edad, del animal en desarrollo.

Pero diagramamos la noción de células madre en la pizarra. Las células madre generalmente se dividen lentamente. Aquí hay uno. Es una potencia variable. Puede ser multipotente. Puede ser bipotencial. Y está algo comprometido, que es un concepto un poco difícil.

Porque la última vez hablamos de comprometidos versus no comprometidos. Pero ahora les digo que algo se puede comprometer de alguna manera. Y eso llega a las múltiples flechas que hubo a medida que las células progresan en sus decisiones de destino, cambian su firma molecular y realmente se acercan cada vez más a una célula que ha tomado una decisión.

Pero es algo así como, ya sabes, si estás sopesando ir a la escuela de medicina o a la escuela de posgrado en bioingeniería, ya sabes, has decidido que será uno u otro, pero no has decidido cuál. Estás algo comprometido. Y luego, cuando toma la decisión de ir a la escuela de posgrado, ahora se ha comprometido. ¿OK? Entonces la célula está haciendo el mismo tipo de noción allí.

Ahí está tu célula madre, potencia variable. Bajo el estímulo correcto, esa célula madre se dividirá para dar lugar a dos células diferentes. Una es otra célula madre. Y el otro es algo que llamaremos progenitor. El progenitor está más comprometido que la célula madre. La célula progenitora continuará y se dividirá, generalmente mucho.

Los progenitores se dividen rápidamente. Y su progenie eventualmente continuará y se diferenciará en uno o más tipos diferentes de células, tal vez una célula rayada, un tipo de célula manchada y un tipo de célula con garabatos. Y aquí están los tipos de células diferenciadas. Y la cantidad de células diferenciadas que surgen de este proceso es un reflejo de la potencia de la célula madre. ¿OK?

Así que aquí tienes a estos progenitores. La idea es que estos progenitores tengan una potencia similar. Pero como les mostraré, hay toda una variación en esto. Pero aquí el número de tipos de células diferenciadas, el número de tipos de células refleja la potencia de la célula madre. ¿OK?

Este tipo de diagrama se llama diagrama de linaje. Te dice qué, no solo cuál es el destino final de la celda, te dice algo sobre el progreso hacia ese destino final. Entonces, un linaje que podemos definir como el conjunto de tipos de células que surgen de una célula madre o un progenitor.

Hablemos del descubrimiento de las células madre, porque esto es algo que realmente fue fundamental para ayudar a comprender si había alguna forma en que el cuerpo normalmente se reparaba a sí mismo. Estaba claro que durante el desarrollo temprano, hubo mucha división celular y muchos cambios. Se formaron tipos de células y se formaron órganos. Pero realmente no estaba claro en el adulto cuánta reparación había, cuánta renovación de tejidos había y realmente cuál era todo el proceso dinámico de mantenimiento del adulto.

Y el descubrimiento de las células madre se produjo porque la gente miró para ver cuánto tiempo vivían las células. Y lo que encontraron se encontró utilizando un ensayo de recambio que mide la vida media de las células. Y encontraron que en casi todos los órganos, de hecho, probablemente en todos los órganos, las células no vivían para siempre. Se dieron la vuelta. Murieron. Y fueron reemplazados por nuevas células.

Y este ensayo de rotación implicaba que había algún tipo de reemplazo. Y las células que realizaban el reemplazo se llamaron células madre. Puede encontrar esto mediante un ensayo de pulso / persecución, que repasaremos en su folleto en un momento. Y lo que se encontró fue realmente variable para diferentes órganos.

En primer lugar, todos los órganos, alrededor, muestran rotación celular. Los glóbulos rojos tienen una vida media de aproximadamente 120 días. Hay muchos glóbulos rojos en su cuerpo. Y, de hecho, eso implica que se producen entre 10 y el séptimo glóbulos rojos nuevos al día. En su intestino, la vida media de las células es de tres a cinco días, en el intestino delgado. Y el cabello de tu cabeza tiene una vida media de unos cuatro años. Entonces es variable para diferentes tipos de células.

Si observa su primer folleto, muestra un diagrama de un ensayo de pulso / persecución en el que una población celular está etiquetada con un análogo de nucleótido. Es un nucleótido normal, pero se le agrega bromo. Y actúa como desoxitimidina, se incorpora al ADN y le da solo un pulso corto de este análogo de nucleótido. De modo que solo se etiquetan algunas de las células. Y solo lo das por poco tiempo.

Entonces obtienes una población de células etiquetadas. Y luego detiene el etiquetado agregando mucha timidina sin etiquetar, y eso se llama persecución. Y sigues a las células durante este largo período de persecución. Y luego puede observar y ver qué sucede con esas celdas que inicialmente etiquetó durante muy poco tiempo.

Y así, en este ejemplo, tengo cuatro celdas inicialmente etiquetadas. Con el tiempo, solo quedan dos celdas. Y si mide el tiempo que transcurre desde que pasa de cuatro células a dos células, puede llegar a la vida media de esa población celular. ¿OK?

También puede, si no tiene un folleto para esto, simplemente mire en la pantalla, también puede seguir la población de células etiquetadas y ver en qué se convierten esas células. Y puede ver que pasan a diferenciarse como tipos de células particulares. Así que esta es una forma de etiquetar el linaje de estas células. Y eso también es útil.

Esta fue la teoría detrás de la definición de células madre. Pero, ¿cómo es una célula madre y cómo se aísla una? Resulta que eso es realmente difícil. Por lo tanto, el aislamiento y el ensayo en las células madre adultas son muy, muy raros. Y ese es uno de los problemas del uso de células madre para la terapia. Son muy pocos y son difíciles de aislar.

Las células madre hematopoyéticas comprenden aproximadamente el 0,01% de la médula ósea, que es donde residen las células madre y donde residen los precursores de la sangre total y del sistema inmunológico. La forma en que se resolvió fue a través de una técnica realmente inteligente que tiene el acrónimo de FACS. Te daré una diapositiva en un momento. Significa Clasificación de células activadas por fluorescencia. Pasaremos a una diapositiva en un momento para no tener que deletrearla.

Y la idea detrás de FACS es etiquetar las células madre. Y es posible que esté adivinando con qué etiquetarlos. Pero normalmente los etiqueta a través de las proteínas de la superficie celular con algún tipo de etiqueta, a menudo una etiqueta de anticuerpo. Y luego puedes usar esa etiqueta para hacerlos de diferentes colores. Y luego puede ordenarlos, celda por celda, a través del Clasificador de Celdas Activado por Fluorescencia Especial.

Clasifique las células individuales y, a continuación, podrá analizar las propiedades de las células madre en células individuales o en pequeños grupos de ellas. Veamos una diapositiva de cómo funciona el FACS, el clasificador de células activado por fluorescencia. No, no lo haremos. Realmente me he adelantado aquí. Y voy a volver porque quiero mostrarte esto. Aférrese a ese pensamiento y volvamos a esta noción de un ensayo de pulso / persecución. Olvidé que tenía esto aquí. Esto es realmente importante.

Este es un ensayo de pulso / persecución de células intestinales. Y entonces su intestino delgado se encuentra dentro de su vientre. Y si miras su anatomía, contiene muchos tubos cuya superficie se pliega para aumentar el área de superficie para la absorción de alimentos. Y si miras estos pliegues, están muy compactos. Entonces obtienes un gran aumento de área de superficie.Y las células de estos pliegues que están haciendo la absorción de alimentos se revuelven cada tres a cinco días. Esos son de los que estaba hablando.

Entonces, si inflas uno de estos pliegues, que se llama vellosidad, ahí está la parte que sobresale en la cavidad, en la luz del intestino delgado. Y luego está esta parte que se sumerge en el revestimiento del intestino, que se llama cripta. Las células madre se encuentran en algún lugar de la base de la cripta. No está exactamente claro dónde.

Pero la idea es que en algún lugar del fondo de esta cripta se encuentran estas células madre que bajo condiciones específicas comenzarán a proliferar. Y se moverán hacia las vellosidades y reemplazarán las células de las vellosidades que están muriendo. Puede controlar esto haciendo un experimento de pulso / persecución. Así que aquí está la cripta. Y le han dado, en este experimento, un pulso de timidina. Y está mirando como en el tiempo 0, justo después de que se le haya dado el pulso de timidina.

Aquí las celdas, las celdas negras están en la cripta. Están etiquetados. Y luego, si miras a lo largo del tiempo, puedes ver que estas células negras se alejan de la cripta. Se están moviendo hacia las vellosidades. Y aquí, en realidad, están justo encima de las vellosidades, reemplazando las células que se estaban volviendo. Así que esa es una demostración realmente hermosa de un ensayo de pulso / persecución.

está bien. Ahora podemos ir a nuestro Clasificador de células activado por fluorescencia. La idea es que tome una mezcla de células, no tiene esto en su folleto, solo mire en la pantalla, las células están etiquetadas con anticuerpos fluorescentes. Y los pones en un depósito y un generador de gotas. Y las células caen de este depósito, una a la vez.

Y cuando se retiran, pasan por un láser. Y puede sintonizar el láser con las longitudes de onda que desee. Excita las células. Y si las células emiten en la longitud de onda particular que le interesa, el detector lo detectará. Y luego le da una carga a la celda de que es la fluorescencia correcta. Y a medida que las células descienden, las células del color correcto son desviadas por una carga eléctrica. Y las células de diferentes colores se pueden recolectar en diferentes matraces.

¿OK? Esto realmente funciona. Es una máquina fantástica. Puede recolectar células aproximadamente, ya sabe, puede recolectar millones de células por hora. Es bastante rapido. Pero lo haces una celda a la vez. Y de esa manera, puede aislar células que tienen propiedades de células madre. está bien.

Entonces ha usado su máquina FACS. Tienes células que parecen tener propiedades de células madre. Y ahora, veamos los ensayos que pueden usarse. Y hay tres ensayos que debe conocer. Uno es un ensayo de repoblación para evaluar las células madre.

Y este es un ensayo de trasplante en el que se trasplantan células de prueba, células madre de prueba, al adulto. Y ha eliminado de las células adultas endógenas que podrían estar compitiendo con esas células madre. Eso incluiría las células madre. Pasaremos por una diapositiva en un momento. Los voy a enumerar aquí.

Otro es un ensayo de inducción in vitro, en el que tomará células aisladas y las tratará con varios inductores, varias moléculas de señalización, y probará y verá qué destinos pueden adquirir esas células. Y un tercer ensayo se llama ensayo de incorporación de embriones, en el que tomará células que pueden ser células madre y las probará en un embrión quimérico.

Repasemos las próximas diapositivas para analizar cada uno de estos puntos. Los trasplantes de médula ósea resultaron en un Premio Nobel en 1990 para E. Donnall Thomas y Joseph Murray. Es una técnica que salvó millones de vidas, y aquí cómo funciona en un ratón. Tomas el ratón y lo irradias para destruir la médula ósea y las células madre asociadas con la médula ósea. Si es una persona, para destruir la médula ósea quemada enferma.

Y luego reemplaza esa médula ósea con médula ósea normal para tratar de mejorar a la persona o, en este caso, para probar algo sobre las células madre. El ratón o la persona irradiados morirían, pero la médula ósea normal hará que el ratón viva. Y si ha puesto células madre en ese ratón, puede empezar a sacarlas de ese ratón cuya vida ha salvado y aislar más células madre.

Ese tipo de ensayos condujo a la definición de célula madre hematopoyética. Aquí está. Es una célula madre pluripotente que da lugar a todos estos diferentes tipos de células, las células inmunitarias y todas las células sanguíneas. Es una célula madre muy, muy poderosa. Y la capacidad de hacer este diagrama y decir que había una sola célula que dio lugar a todos estos linajes diferentes se debió a un ensayo de titulación en el que se podían tomar estas supuestas células madre hematopoyéticas que eran difíciles de aislar, y que aún no tenían ningún refugio. Se han aislado en su pureza, pero puede valorarlos.

Y puede introducir lo que cree que es una célula madre, 10 células madre, 100 células madre, etc., en un ratón irradiado y preguntar cuántas células madre se necesitan para repoblar todo el sistema sanguíneo y el sistema inmunológico. Y resulta que tienes que mezclar estas células con células portadoras, de lo contrario no funciona. Pero resulta que una célula puede repoblar todo el sistema hematopoyético, lo cual es realmente extraordinario, y condujo al diagrama que les mostré en la diapositiva anterior.

está bien. Aquí hay otro ensayo. Este es un ensayo de inducción in vitro. Y la idea aquí es que comiences con algo, que crees que podrían ser células madre, según varios criterios. Y luego, para probar lo que pueden hacer estas células, las coloca en placas de cultivo de tejidos de plástico y agrega algunos nutrientes y así sucesivamente para permitir que las células se dividan. Y luego agregas algunos inductores.

Y recuerdas un par de conferencias atrás, los inductores son solo ligandos para varios sistemas de señalización. Puede agregar factor de crecimiento de fibroblastos a este y ácido retinoico a ese, y luego preguntar qué sucede con las células. Continuarán, en general, para diferenciarse en diferentes tipos de células. Y dependiendo de en qué se diferencian, puede decir algo sobre la potencia de estas supuestas células madre. No puede probar si realmente son células madre, pero puede decir algo sobre su potencia.

Puede hacer un experimento similar, pero en un mouse completo. El ratón está hecho, el embrión está hecho de una parte del embrión muy temprano llamada masa celular interna. Y puede inyectar células madre putativas etiquetadas en un embrión de ratón temprano, en esta parte de masa celular interna del embrión, ponerlo en una madre, una madre receptora, y luego preguntar qué sale, qué tipo de embrión sale de ese proceso.

Y si ves que el bebé que sale de este embrión quimérico tiene un hígado verde y orejas verdes y bigotes verdes, sabrás que estas células que pusiste en el embrión quimérico, con las que hiciste el embrión quimérico, tenían la capacidad de dar hígado, orejas y bigotes. ¿OK? Entonces, este es un ensayo poderoso para, nuevamente, observar la potencia de las células, no, en este caso, la capacidad de células madre de las células.

Una de las cosas de las células madre es que solo quiere que funcionen cuando quiere que funcionen. Si se corta, en el proceso normal de mantener su hígado del tamaño correcto, en el proceso normal de mantener el músculo cardíaco correcto, quiere que sus células madre estén funcionando y manteniendo todo homeostático. Usted no quiere que se dividan sin control, porque entonces usted contraerá cáncer.

Entonces, algo tiene que controlar lo que hacen las células madre y cuándo lo hacen. Y esta es una cuestión de regulación y la noción de un nicho de células madre. Las células madre se mantienen inactivas, generalmente en G0 del que hablamos en la conferencia sobre el ciclo celular. Y se mantienen inactivos por las señales de las células circundantes.

Entonces, su interacción célula-célula y por señales de las células circundantes. Y los biólogos de células madre les dan un nombre especial. No son tan especiales, pero se les da un nombre especial. Se llaman células de nicho o nicho. ¿OK? Son solo células circundantes que secretan señales.

Con algún tipo de activación, te cortas, tu órgano normalmente necesita reparación, las cosas cambian. Entonces, en la activación, por algún tipo de entrada ambiental, local o menos local, las células de nicho inducen a las células madre a dividirse. Y hacen esto, e inducen a las células madre a dividirse en una célula madre más un progenitor, que luego pasa a hacer todas las cosas que hice en el diagrama que hacen los progenitores, en el primer tablero. Y las células de nicho hacen esto porque han cambiado su señalización.

Este es otro uso, o un uso muy relacionado, de la noción de señalización célula-célula para controlar la vida. Aquí tienes un diagrama. Aquí hay celdas de nicho. No tienes esto. Basta mirar en la pantalla. Células circundantes, manteniendo las células madre en silencio. Cuando hay una entrada ambiental, las células de nicho cambian. Activan las células madre para que se dividan y formen más células madre y células progenitoras.

Un ejemplo realmente fantástico del nicho y la interacción entre las células madre y el nicho está en el cabello. Esto es de mi colega Elaine Fuchs en Rockefeller, quien durante muchos años ha descubierto que en el folículo piloso - este es el cabello que sobresale de la piel - en el cabello, hay un pequeño grupo de células en un lado del tallo del cabello llamado células protuberantes, y estas células protuberantes son las células madre.

Sus investigadores aislaron estas células protuberantes e hicieron el siguiente experimento para demostrar que eran células madre pilosas. Hay una especie de ratón llamado ratón desnudo que tiene un sistema inmunológico muy malo. Por eso es útil para los experimentos del sistema inmunológico. Pero tampoco tiene pelo. Y puede hacer un trasplante en este ratón de estas células abultadas. Y te crecen pequeños mechones de pelo donde el resto del ratón está desnudo.

Y ha realizado un experimento cuidadoso en el que ha etiquetado las células que ha trasplantado para poder demostrar que en realidad proceden del tejido trasplantado y no del ratón, el tejido del ratón desnudo. Y puede hacerlo porque los etiquetó con GFP y son verdes. Así que este es el pelo verde. Y le muestra que estas células protuberantes son células madre.

Durante la vida de un cabello, tu cabello tiene vida, hablamos de cuatro años en tu cabeza, durante la vida de un cabello, las células protuberantes y las células de nicho están en diferentes lugares. Y dependiendo de si se tocan o están muy separados entre sí, hay inducción del crecimiento del cabello o no. Entonces, en una etapa particular del ciclo del cabello, esto se llama ciclo del cabello, mire en la parte inferior de la pantalla aquí, las células abultadas y un grupo de células llamado papila dérmica que se encuentra justo en la parte inferior del tallo del cabello. se tocan unos a otros.

Y en ese punto, se activa una vía de señalización particular llamada vía Wnt. Y estas células de la papila dérmica le dicen a las células protuberantes que comiencen a dividirse y comiencen a formar un nuevo tallo de cabello. Después de que eso sucedió, las células protuberantes se alejan de las células de la papila dérmica. Aquí están durante el crecimiento, el período de crecimiento. Ves el bulto y las células de la papila dérmica ya no se tocan.

En este punto, las células madre se vuelven inactivas. Y hay suficientes células progenitoras en el tallo del cabello para que se forme el cabello. Y luego, las células madre permanecen inactivas hasta que comienza el siguiente ciclo del cabello y vuelven a entrar en contacto con la papila dérmica y comienzan a producir cabello nuevo. Esta es una historia realmente hermosa que nos muestra con bastante claridad cómo las células de nicho pueden controlar estas células madre.

Está bien. Así que pasemos los últimos minutos hablando de terapéutica. Aquí está el sueño. Ya sabes, el sueño es que tienes una población de células madre para cada órgano del cuerpo, incluidas cosas como las extremidades, de modo que si tu extremidad se corta o tu corazón se enferma realmente o tu médula espinal está lesionada y no puedes caminar. Además, puede inyectar a un paciente las células madre correctas y todo se repara.

Ese es el sueño. Y ese es realmente el santo grial de lo que persiguen miles y miles de investigadores. Y le dan prioridad los trasplantes de médula ósea, que realmente son muy exitosos. Resulta que es un poco difícil. Es difícil porque estas células madre adultas son realmente raras. Las células madre hematopoyéticas son especiales porque son una especie de líquido. Son células individuales. No están apegados a nada. Y son relativamente fáciles de identificar.

Pero otras células madre son muy difíciles. Entonces, la idea es inyectar células madre para reparar un órgano dañado. Necesita células madre con la potencia correcta; de lo contrario, no va a reparar el órgano específico. Pero las células madre adultas son muy raras.

Por eso, la búsqueda ha sido encontrar algún tipo de sustituto de las células madre adultas. Y esos sustitutos vienen en dos sabores. Uno son las células madre embrionarias, abreviadas, ESC. Las células madre embrionarias son células que crecen a partir de la masa celular interna de un embrión de mamífero temprano. Y puede crecer a partir de ellos grupos de células que seguirán creciendo en el laboratorio durante mucho tiempo y tendrán una potencia variable.

Entonces, las células madre embrionarias se derivan de la masa celular interna de un embrión de mamífero temprano, humano en el caso del humano. Y se desarrollan las llamadas líneas ESC, lo que significa que estas células crecen continuamente en cultivo. Y cada línea de células madre embrionarias tiene una potencia única y puede usarse para hacer diferentes cosas, en términos de reparación teórica.

Si observa su próximo folleto, la idea es que tome esta masa celular interna, coloque las células en placas como células individuales, crecen y crecen y crecen. Y si los trata con varios inductores, puede hacer que se conviertan en progenitores del corazón o de las neuronas, inyectarlos en animales y mejorarlos. Existen algunos problemas con las células madre embrionarias. Y los problemas son dobles.

Uno es ético en el sentido de que hay que cosechar embriones humanos. Tienes que obtener y cosechar embriones humanos para obtener estas líneas de células madre humanas. Y actualmente, realmente no se le permite hacer mucho trabajo con embriones humanos para obtener células madre humanas.

Pero el segundo, incluso si lo fuera, es que estas células no son autólogas. No coinciden con la persona en la que los está poniendo. No concuerdan con el sistema inmunológico del receptor. Y entonces serán rechazados. Y es lo mismo que un trasplante de órganos. Tienes muchos problemas de rechazo.

Entonces, lo último que es muy emocionante y maravilloso y potencialmente podría ser muy útil, es el uso de cosas llamadas células IPS, en las que se convierten células adultas en células madre. Y lo haces, como te diré, añadiéndoles algunos factores de transcripción. La ventaja de estos es que son células propias. Podrías hacerlo tú mismo.

La desventaja es que realmente no están probados. Y todavía hay, solo diré, muchos problemas. Pero hay mucha gente, incluidos algunos de los mejores investigadores del mundo, trabajando en estas células IPS.

Así que mira tu último folleto. Eliminaremos nuestros interesantes recordatorios de calendario allí. Las células adultas diferenciadas, que son unipotentes, pueden tratarse con tres o cuatro factores de transcripción. Y encontrar estos factores de transcripción es la clave. Y una vez que expresas estos factores de transcripción en estas células adultas, como por arte de magia, se convierten en células madre. Realmente fue como magia.

Puede probar la potencia de estas células madre de la misma manera que discutimos. Y el profesor Yamanaka en Japón y el profesor Jaenisch aquí han demostrado que estas son células realmente muy poderosas. Y esas son la promesa del futuro. Y nos detendremos allí y nos veremos el viernes.


Bill Branson / Creative Commons

El tratamiento del sarcoma de Ewing generalmente comienza con quimioterapia y luego con cirugía para extirpar el cáncer.

Los niños y adolescentes con sarcoma de Ewing metastatizado tienen una tasa de supervivencia más baja que aquellos cuyas células cancerosas permanecen en el sitio del tumor primario.

Sin embargo, un nuevo descubrimiento realizado por investigadores de la Fundación St. Baldrick y la Universidad de Columbia Británica ofrece la esperanza de que se pueda evitar que el cáncer se propague a otras partes del cuerpo.

Los científicos descubrieron que estas células cancerosas específicas encienden un escudo protector para defenderse mientras circulan en el torrente sanguíneo, buscando nuevas ubicaciones para crecer.

“Lo que encontramos fue que las células del sarcoma de Ewing son capaces de desarrollar una respuesta antioxidante que las protege y les permite sobrevivir mientras circulan. Esto es similar a una persona en el Ártico que tiene que ponerse un abrigo grueso antes de salir. Si no se protegen, están expuestos a condiciones peligrosamente duras en las que es posible que no sobrevivan '', dijo el autor principal, el Dr. Poul Sorensen, científico de BC Cancer y profesor de patología y medicina de laboratorio en la Universidad de Columbia Británica.

"Lo interesante de este estudio es que si podemos apuntar a las células en circulación, tal vez podamos evitar que se produzca la metástasis". Así que ese es el gran objetivo de esta investigación ".

El sarcoma de Ewing es una forma agresiva de cáncer de huesos que puede ser fatal si no se detecta a tiempo. Los tumores crecen en los huesos o en los tejidos blandos que rodean los huesos de las piernas, la pelvis, las costillas, los brazos o la columna.

Cuando estas células cancerosas hacen metástasis, generalmente se diseminan a los pulmones, los huesos o la médula ósea. Aunque es muy poco común (alrededor de 250 niños y adultos jóvenes en los EE. UU. Son diagnosticados con sarcoma de Ewing al año), es el segundo cáncer de huesos más común de esta población.

Si bien el sarcoma de Ewing no es un cáncer hereditario, sí involucra cambios cromosómicos que ocurren después del nacimiento. La propia composición genética y el desarrollo prenatal de un niño determinan si lo tendrá, según el Hospital de Investigación Infantil St. Jude.

Los síntomas más comunes incluyen hinchazón y dolor alrededor del sitio del tumor, fiebre baja, fatiga, pérdida de peso, dolor de huesos que empeora durante el ejercicio o por la noche y cojera. El desafío para obtener un diagnóstico rápido es que estos síntomas a menudo se atribuyen primero a dolores de crecimiento, infección u otra afección médica.

El setenta por ciento de los niños con este cáncer se cura mediante el uso de los enfoques de tratamiento actuales, generalmente quimioterapia primero y luego cirugía para extirpar el cáncer. Sin embargo, si el cáncer se propaga, la tasa de supervivencia es inferior al 30%.

No todas las células cancerosas pueden volverse metastásicas. Investigaciones anteriores han demostrado que podría haber razones genéticas por las que ciertos tumores mutarán y se diseminarán mientras que otros no.

El estudio, publicado en Cancer Discovery, mostró que cuando se enciende un gen natural ubicado en la superficie de las células cancerosas, conocido como IL1RAP, permite que las células creen un escudo protector que facilita la propagación.

El gen rara vez se expresa en tejido normal y, debido a esto, los investigadores podrán desarrollar tratamientos que se dirijan a las proteínas sin dañar ninguna célula no cancerosa, explicó el Dr. Haifeng Zhang, becario postdoctoral de la Universidad de Columbia Británica en Sorensen & # Laboratorio de 39 años en BC Cancer.

Los investigadores están trabajando en el desarrollo de anticuerpos que puedan atacar el gen.

Sorenson dijo que su estudio muestra que estos anticuerpos se unen al exterior de la célula, matándola. Los investigadores esperan tener un nuevo tratamiento inmunoterapéutico para el sarcoma de Ewing listo para el ensayo clínico en los próximos dos años.

Otros estudios también están investigando si este comportamiento de protección es utilizado por otros tipos de células cancerosas, incluida la leucemia mieloide aguda, el melanoma, el adenocarcinoma pancreático, los tumores del sistema nervioso central y algunos tipos de cáncer de pulmón y de mama.

Los pediatras instan a los padres a que se aseguren de que sus hijos y adolescentes se sometan a chequeos regulares y hagan un seguimiento con cualquier derivación a especialistas. Cuando el sarcoma de Ewing se diagnostica lo suficientemente temprano, los tratamientos son más exitosos, enfatizan los investigadores.


Recubrimiento de placas con Matrigel & reg para cultivo de células madre pluripotentes

El cultivo y mantenimiento de células madre embrionarias humanas (hESC) y células madre pluripotentes inducidas por humanos (iPSC) con medio mTeSR & trade1 o TeSR & trade2 requiere el uso de placas de cultivo de tejidos recubiertas con una matriz para apoyar la unión y expansión celular. Corning & reg Matrigel & reg Matriz calificada por hESC (Catálogo Corning # 354277) se recomienda para recubrir placas de cultivo de tejidos. Los siguientes consejos proporcionan recomendaciones para recubrir placas con Matrigel & reg.

Diluir Matrigel & reg

Las instrucciones de dilución para Matrigel & reg hESC-qualified Matrix se proporcionan en el prospecto del producto. El factor de dilución se calcula para cada lote de Matrigel & reg, basándose en la concentración de proteína. Consulte el Certificado de análisis específico del lote, que se puede solicitar en el sitio web de Corning & reg.

Asegurar un recubrimiento uniforme

Es importante que cada placa de cultivo de tejidos se recubre completa y uniformemente con Matrigel & reg. Las celdas no se adhieren correctamente cuando no hay suficiente revestimiento de Matrigel & reg. Una forma de evitar el recubrimiento desigual es dejar que las placas recubiertas se asienten en un gabinete de seguridad biológica a temperatura ambiente durante 1 hora con la tapa puesta (para evitar la deshidratación). Si tiene prisa, las placas se pueden recubrir durante 30 minutos en una incubadora a 37 ° C. Asegúrese de que la superficie del gabinete de seguridad o el estante de la incubadora esté nivelada (use un nivel de burbuja para confirmar) y evite apilar las placas una encima de la otra.

Almacenamiento de placas recubiertas Matrigel & reg

Las placas recubiertas se pueden almacenar a 2-8 ° C hasta una semana (selladas con Parafilm & trade para evitar la deshidratación) antes de su uso. Asegúrese de que el estante del frigorífico también esté nivelado. No recomendamos el uso de placas que tengan áreas de revestimiento de Matrigel & reg desigual o placas donde Matrigel & reg se haya evaporado.


¿Qué son los exosomas?


Por Kalamedits

Los exosomas se definen mejor como vesículas extracelulares que se liberan de las células tras la fusión de un compartimento endocítico intermedio, el cuerpo multivesicular (MVB), con la membrana plasmática. Esto libera vesículas intraluminales (ILV) en el medio extracelular y las vesículas así liberadas son lo que conocemos como exosomas.

O, como Paul Knoepfler, Ph.D., profesor de la Facultad de Medicina de UC Davis, Departamento de Biología Celular y Anatomía Humana, quien dirige el excelente Blog de células madre de Knoepfler, lo expresa de manera más colorida para los menos alfabetizados científicamente (como yo) :

Imagínese si pudiera hacer burbujear una esfera del tamaño de un guisante de su piel llena de cosas buenas sin lastimarse y arrojarla a su pariente o amigo como un mini globo de agua, cuya piel se fusionaría con él y absorbería las golosinas en el costado. , luego volviéndose más saludable.

Suena a ciencia ficción a esa escala humana imaginaria, pero las células hacen este tipo de cosas con bastante frecuencia. Los & # 8216 globos de agua & # 8217 celulares son exosomas, pequeños paquetes subcelulares que contienen mezclas únicas de varias moléculas, desde ARN hasta proteínas.

Si bien el Dr. Knoepfler está de acuerdo en que hay una & # 8220 cantidad creciente de trabajo y entusiasmo en esta área & # 8221, dice & # 8220 & # 8217, no del todo claro que este lanzamiento de globos de agua celular siempre es beneficioso para otras células & # 8221. que si bien las clínicas de células madre que buscan nuevas formas de obtener ganancias se han aferrado a los rumores legítimos en torno a la investigación de exosomas, él & # 8220 personalmente duda de la eficacia de los exosomas de células madre no comprobados como terapia para muchas afecciones & # 8221 y advierte

Habrá riesgos. A veces, los exosomas de una célula que terminan como parte de otra célula pueden influir negativamente en la salud de la otra célula. Multiplique eso por miles de millones o billones y podrá imaginar un posible daño tisular en un escenario hipotético de cosas que salieron mal.

Según MedPage Today, hasta 2007, los científicos pensaban que los exosomas eran solo una forma en que las células se deshacían de & # 8220trash & # 8221. Sin embargo, investigadores suecos demostraron que algunas células usan exosomas para transferir material genético, pero lo que contienen y su verdadera función sigue siendo un tema de debate.

Al igual que el Dr. Knoepfler, Sean Morrison, Ph.D., biólogo de células madre y director del Instituto de Investigación Médica Infantil # 8217 de la Universidad de Texas Southwestern, es crítico con las clínicas que promueven los exosomas. Le dijo a MedPage Today que & # 8220 se requiere mucha más evidencia para entender qué son, y puede ser que muchas afirmaciones sobre lo que hacen al final se queden en el camino. & # 8221 Según el Dr. Morrison, el continúa el desacuerdo sobre si los exosomas tienen una función fisiológica o si son simplemente & # 8220 sólo un producto de desecho celular & # 8221. Añadió que incluso los métodos para purificar los exosomas obtenidos de cultivos son controvertidos entre los científicos y plantean preguntas sobre qué & # 8217s en los viales que se utilizan en el tratamiento & # 8221.

& # 8216 Lo que hacen estos vendedores de aceite de serpiente es elegir una palabra de la literatura científica que entusiasma a la gente y empiezan a venderla, & # 8217 Morrison le dijo a MedPage Today.

& # 8216Las mismas empresas que están dispuestas a ignorar los requisitos de la FDA para las pruebas de seguridad y eficacia son las mismas que están dispuestas a ignorar las regulaciones de buenas prácticas de fabricación y tomar atajos para vender cosas que están contaminadas con bacterias & # 8217, agregó.

El Departamento de Salud y Servicios Humanos de Nebraska advirtió a los proveedores de atención médica y a los pacientes que, según la FDA y los CDC, los riesgos potenciales de los tratamientos con células madre no probados, incluidos los productos derivados de la sangre de la placenta y del cordón umbilical que contienen exosomas, incluyen:

  • Falla de las celdas para funcionar como se esperaba
  • Reacción en el lugar de la inyección
  • Crecimiento de tumores
  • Infecciones
  • Potencial de contaminación del producto
  • La capacidad de las células para moverse de los sitios de ubicación y multiplicarse o transformarse en tipos de células inapropiados.

Estos riesgos potenciales están presentes incluso si se utilizan las propias células madre del paciente.

Otros problemas médicos y éticos surgen al obtener exosomas de placentas de cesárea. Un informe de investigación reveló que a las madres que se enfrentan a cesáreas, algunas en situaciones de emergencia, se les solicita que donen sus placentas basándose en el entendimiento de que se utilizarán para crear terapias para ayudar a otros pacientes. No se les dice que algunas de estas placentas finalmente se venden a la industria de las células madre para su uso en sus dudosos tratamientos.


Nuevas pistas sobre el rechazo al trasplante de células madre reveladas en un estudio

En 2006, los científicos descubrieron una forma de "reprogramar" las células maduras, por ejemplo, las células adultas de la piel, en células madre que podrían, en principio, dar lugar a cualquier tejido u órgano del cuerpo. Muchos asumieron que era solo cuestión de tiempo hasta que esta técnica innovadora llegara a la clínica y marcara el comienzo de una revolución de la medicina regenerativa.

Debido a que el mismo paciente sería tanto el donante como el receptor de células derivadas de las llamadas células madre pluripotentes inducidas (iPSC), estas células serían consideradas como "propias" por el sistema inmunológico, según se pensaba, y no sujetas a los problemas de rechazo que afectan a los trasplantes convencionales.

Pero las iPSC no han surgido como la panacea que se imaginó originalmente, debido a contratiempos imprevistos, incluido el sorprendente hallazgo preclínico de que los trasplantes de células derivadas de iPSC a menudo se rechazan, incluso después de ser reintroducidos en el organismo del que proceden las células.

Los científicos han luchado por comprender por qué ocurre este rechazo. Pero un nuevo estudio del Laboratorio de Inmunobiología de Células Madre y Trasplantes (TSI) de UC San Francisco, en colaboración con el Laboratorio de Genómica de Trasplantes del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (NHLBI) y la Universidad de Stanford, muestra que el -El proceso de conversión de iPSC puede mutar el ADN que se encuentra en pequeñas estructuras celulares llamadas mitocondrias. Estas mutaciones pueden desencadenar una respuesta inmune que hace que los ratones y los humanos rechacen las iPSC y los trasplantes de células madre en general.

“El papel de las mitocondrias se ha ignorado en gran medida en el campo de la medicina regenerativa, pero los esfuerzos anteriores en nuestro laboratorio sugirieron que pueden afectar el resultado de los trasplantes de células madre, dijo Tobias Deuse, MD, Julien I.E. Hoffman Chair in Cardiac Surgery en UCSF y autor principal del nuevo estudio, publicado el 19 de agosto en Biotecnología de la naturaleza. "Es importante que comprendamos su función para que podamos controlar de manera confiable la calidad de nuestras células diseñadas y asegurarnos de que los productos de células madre se puedan trasplantar a los pacientes sin rechazo".

Tobias Deuse, MD, autor principal y Sonja Schrepfer, MD, PhD, autora principal del estudio.

A menudo conocidas como las centrales eléctricas de la célula, las mitocondrias producen la energía que alimenta casi todos los procesos biológicos en la Tierra (las bacterias, que no tienen mitocondrias, son la excepción). Pero las mitocondrias son especiales por otra razón: contienen su propio genoma.

El genoma humano "nuclear", llamado así porque reside en el núcleo de la célula, contiene más de 20.000 genes que codifican proteínas y 3.000 millones de bases de ADN, el alfabeto químico de cuatro letras que constituye el código genético. El genoma mitocondrial humano, por el contrario, contiene sólo 13 genes que codifican proteínas y menos de 17.000 bases. Sin embargo, en tejidos con altas demandas de energía, el diminuto genoma mitocondrial puede contribuir de manera desproporcionada al contenido total de proteínas de las células.

“En las células que hacen mucho trabajo, como las células del músculo cardíaco, hasta un tercio de las moléculas de ARNm productoras de proteínas de la célula son de origen mitocondrial. Esto significa que la carga de una sola mutación mitocondrial puede ser enorme. No terminas con solo unas pocas proteínas que potencialmente pueden provocar una respuesta inmune, terminas con miles ”, dijo Sonja Schrepfer, MD, PhD, profesora de cirugía y autora principal del nuevo estudio.

Para demostrar que tales mutaciones mitocondriales pueden desencadenar una respuesta inmune, los científicos crearon células madre híbridas con ADN nuclear de una cepa de ratón y ADN mitocondrial de otra. Trasplantaron estas células a ratones con ADN nuclear idéntico, pero cuyo ADN mitocondrial se diferenciaba por una sola base en dos genes codificadores de proteínas. Unos días después del trasplante, recolectaron células inmunes de los ratones y expusieron las células a varios fragmentos de proteínas mitocondriales. Las únicas proteínas que desencadenaron una respuesta fueron las producidas por los dos genes mitocondriales "extraños".

Aunque no se pueden realizar experimentos similares en humanos, los científicos pudieron idear una solución inteligente. “Reclutamos pacientes con trasplante de hígado y riñón y diseñamos experimentos que aprovecharon las diferencias de secuencia que ocurren naturalmente en el ADN mitocondrial de donantes y receptores”, dijo Deuse.

Al igual que en los experimentos con ratones, los investigadores aislaron células inmunes de cada receptor de trasplante, tres y seis meses después en este caso, y expusieron las células a fragmentos de proteínas mitocondriales. Los resultados fueron idénticos: las células inmunes del receptor solo fueron activadas por las proteínas mitocondriales "extrañas" que se originaron en el donante de órganos.

"Tanto en ratones como en humanos, incluso una mutación mitocondrial es suficiente para tener una respuesta inmune reconocible", dijo Schrepfer.

Pero quedaba una pregunta importante: ¿las células derivadas de iPSC se comportarían de la misma manera que las células del hígado y el riñón?

Resulta que el proceso de conversión de iPSC es altamente mutagénico y da lugar a muchas mutaciones mitocondriales nuevas que activan el sistema inmunológico, dijo Deuse. “En condiciones fisiológicas normales, el ADN mitocondrial es de 10 a 20 veces más susceptible a la mutación que el ADN nuclear. Transformar células adultas en células madre es un proceso difícil, por lo que esperábamos que las tasas de mutación fueran igual o más altas ".

Además, a diferencia del núcleo, las mitocondrias carecen de la maquinaria molecular que repara el ADN. En cambio, el cuerpo depende del sistema inmunológico para encontrar y destruir las células que producen proteínas mitocondriales desconocidas, una clara señal de que el ADN mitocondrial ha mutado.

Pero las células que se convierten en iPSC se reprograman y crecen fuera del cuerpo, y no se someten a este proceso de eliminación por parte del sistema inmunológico, dijo Shrepfer. “No producimos iPSC en un organismo, las producimos en una placa de Petri en ausencia de vigilancia inmunológica. Cuanto más tiempo cultivemos estas células, mayor será la posibilidad de que se introduzcan nuevas mutaciones o de que se amplifiquen mutaciones muy raras que ya están presentes. Esto hace que las iPSC sean más propensas a ser rechazadas cuando se trasplantan ".

La coautora del estudio, Hannah Valantine, MD, cuyo laboratorio realizó la secuenciación genética para identificar estas mutaciones del ADN mitocondrial, dijo que los hallazgos podrían tener un impacto significativo en el campo de los trasplantes.

"Este estudio descubre un posible nuevo mecanismo por el cual se rechazan los trasplantes, y que podría aprovecharse en el futuro para desarrollar mejores agentes de diagnóstico e inmunosupresores", dijo Valantine, investigador principal del Laboratorio de Genómica de Trasplantes de Órganos en la Rama Cardiovascular del NHLBI. parte de los Institutos Nacionales de Salud.

Pero los trasplantes de iPSC no están condenados, dicen Deuse y Schrepfer, quienes previamente descubrieron una forma de hacer que las iPSC fueran "invisibles" para el sistema inmunológico, una técnica que podría garantizar que las iPSC y otras células madre con mutaciones mitocondriales no sean rechazadas. Pero sin este tipo de capa de invisibilidad, el nuevo estudio sugiere que los médicos pueden necesitar realizar exámenes cuidadosos de mutaciones mitocondriales antes de administrar terapias con células madre.

“La conclusión es que queremos que la gente sea consciente de este fenómeno. El hecho de que las iPSC se deriven de sus propias células no significa necesariamente que no induzcan una respuesta inmunitaria ”, dijo Schrepfer. “Es muy fácil introducir mutaciones durante la producción de iPSC, por lo que es fundamental que los productos de iPSC y de células madre utilizados terapéuticamente se examinen para detectar mutaciones mitocondriales antes del trasplante”.

Autores: Otros autores incluyen a Xiaomeng Hu y Dong Wang de UCSF, el University Heart Center Hamburg, el Cardiovascular Research Center Hamburg y el German Center for Cardiovascular Research Sean Agbor-Enoh de The Johns Hopkins School of Medicine y NHLBI Martina Koch, Malik Alawi, Bjoern Nashan y Rainer Kiefmann del University Medical Center Hamburg-Eppendorf Matthew H. Spitzer de UCSF, el Parker Institute for Cancer Immunotherapy, y Chan Zuckerberg Biohub Alessia Gravina y Raja Rajalingam de UCSF Argit Marishta y Yanqin Yang de NHLBI Bjoern Peters y Zeynep Kosaloglu -Yalcin del Instituto La Jolla de Alergia e Inmunología Hermann Reichenspurner del University Heart Center Hamburg, el Cardiovascular Research Center Hamburg y el German Center for Cardiovascular Research e Irving L. Weissman del Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, y el Centro Ludwig de Investigación y Medicina de Células Madre del Cáncer en Stanford.

Fondos: El estudio fue apoyado por becas de investigación de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG SCHR992 / 3-1, SCHR992 / 4-1), Fondation Leducq (CDA 2013-2015), Max-Kade-Foundation (DFG) y NIH ( NIH 1S10OD018040-01).

Divulgaciones: Los autores no tienen intereses en competencia.

La Universidad de California, San Francisco (UCSF) se centra exclusivamente en las ciencias de la salud y se dedica a promover la salud en todo el mundo a través de investigación biomédica avanzada, educación de posgrado en ciencias de la vida y profesiones de la salud, y excelencia en la atención al paciente. UCSF Health, que funciona como el principal centro médico académico de UCSF, incluye hospitales especializados de primer nivel y otros programas clínicos, y tiene afiliaciones en todo el Área de la Bahía.


Investigadores del cáncer: "No contraiga el cáncer"

FILADELFIA — Calificando la contracción de la enfermedad como "no buena" y diciendo que no tener la enfermedad es muy preferible a tenerla, los oncólogos que representan a la Asociación Estadounidense para la Investigación del Cáncer instaron a la población estadounidense el lunes a no contraer cáncer.

El panel, que estaba formado por expertos médicos en la cima de sus respectivos campos en investigación del cáncer, educación, cirugía, quimioterapia y radioterapia, se dirigió a los medios de comunicación durante 45 minutos y dijo que la mejor esperanza de las personas en términos de vivir una vida larga y libre de cáncer. La vida es nunca desarrollar células cancerosas en ninguna parte del cuerpo, nunca.

“Después de años de estudiar de cerca esta enfermedad y aprender cómo crece y ataca arbitrariamente los órganos vitales de todo el cuerpo a un ritmo incontrolable hasta que uno finalmente muere, hemos llegado a la conclusión de que no tener cáncer es la mejor manera de hacerlo”, dijo el Dr. Robert. Bertino, que se especializa en biología molecular en el Memorial Sloan-Kettering Cancer Center. “Si va a contraer una enfermedad dañina, obtenga un diagnóstico de enfermedad de Crohn, meningitis o incluso diabetes tipo 2. Cualquier cosa menos cáncer. El cáncer es lo peor ".

“Mucha gente muere por eso”, agregó. "Es malo."

Según los especialistas, las personas no deberían contraer cáncer de colon, cáncer de mama, cáncer de páncreas, cáncer de pulmón en estadio IV, cáncer de esófago, cáncer de hígado, linfoma no Hodgkin o cualquiera de las aproximadamente 200 otras formas conocidas de cáncer. Además, los investigadores confirmaron que si se trata de un cáncer terminal o no terminal, ambos son indeseables, pero se recomienda no terminal.


Super Sugar mantiene a las ratas topo desnudas libres de cáncer

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Imagen: Brandon Vick / Universidad de Rochester

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Aunque son bastante feos y están confinados a una vida subterránea, las ratas topo desnudas tienen al menos un atributo al que otros animales, incluso los humanos, podrían aspirar: no contraen cáncer. Ahora, los investigadores han descubierto que el secreto de la buena salud de este roedor es un azúcar complejo que ayuda a evitar que las células se agrupen y formen tumores.

No está claro si este azúcar será útil como agente contra el cáncer en humanos. Pero debido a que existe en los espacios entre las células llamados matriz extracelular, "el trabajo subraya el papel regulador muy importante de [la] matriz extracelular en el cáncer", dice Bryan Toole, biólogo del cáncer de la Universidad Médica de Carolina del Sur en Charleston, quien fue no involucrado en el estudio.

Muchos investigadores estudian el cáncer en ratones, que no viven más de 4 años y son propensos a los tumores. La bióloga molecular y celular Vera Gorbunova de la Universidad de Rochester en Nueva York quería tomar un rumbo diferente y enfocarse en animales que parecen estar protegidos de los tumores. Así que rastreó la esperanza de vida de 20 roedores diferentes, buscando los que viven mucho tiempo.

Los castores y las ardillas grises duran un par de décadas, pero las ratas topo desnudas sobreviven 10 años a los animales más grandes. Además, debido a que las ratas topo desnudas tienen una estructura social única, con una reina que produce todas las crías para una colonia subterránea llena de ayudantes, han sido objeto de investigaciones a largo plazo. Gracias a estos estudios, los científicos saben con certeza que esta especie no contrae cáncer. Dado que las ratas topo desnudas viven mucho tiempo y son resistentes al cáncer, "nos enamoramos de ellas de inmediato", dice Gorbunova.

Al principio, ella y sus colegas no sabían dónde buscar el origen de la resistencia al cáncer de los animales. Pero cuando cultivaron células desnudas de rata topo en una placa de laboratorio, notaron que las células no se acercarían demasiado. Además, el contenido del plato se volvió muy pegajoso con el tiempo, tanto que a los técnicos de laboratorio les resultó difícil trabajar con las células. Cuando los técnicos eliminaron la sustancia viscosa, las células se aglutinarían, sugiriendo que ahora podrían formar tumores. Los investigadores rastrearon la adherencia a un azúcar complejo llamado hialuronano, que las células producen y liberan en la matriz extracelular.

El hialuronano existe en todos los animales, ayuda a lubricar las articulaciones y actúa como un componente esencial en la piel y el cartílago. Se ha utilizado en lociones para la piel y tratamientos antiartritis, e incluso se han propuesto algunas formas para promover el cáncer. Sin embargo, el hialuronano de rata topo desnuda es inusual porque cada molécula es aproximadamente 5 veces el tamaño de las moléculas de hialuronano de ratones, ratas y humanos. Además, los investigadores descubrieron que la enzima que descompone este azúcar no es muy activa en ratas topo desnudas, lo que permite que el compuesto se acumule en concentraciones más altas que en otros animales. Los investigadores creen que este azúcar evolucionó para hacer que la piel desnuda de la rata topo sea más elástica y capaz de hacer frente a la presión de los estrechos túneles subterráneos.

Pero, ¿previene el cáncer? Gorbunova y sus colegas intentaron estimular células desnudas de rata topo para que formaran tumores exponiéndolas a proteínas virales que en ratones conducen al crecimiento de tumores. Estas proteínas inactivan genes que suprimen el cáncer, pero las células de rata topo aún desnudas no mostraron un crecimiento descontrolado. Sin embargo, cuando los investigadores interfirieron con la producción de hialuronano o aceleraron la actividad de la enzima que descompone el azúcar, reduciendo así sus concentraciones, se formaron tumores en animales vivos, informaron hoy en línea en Naturaleza.

El trabajo es "muy estimulante [y] añade un aspecto interesante al papel de la matriz extracelular en el cáncer", dice Roy Zent, ​​biólogo celular del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt en Nashville. Toole está de acuerdo. "Impulsa nuestros pensamientos [sobre el ácido hialurónico] de una manera muy dramática", señala. "Establece al hialuronano como un actor importante en el cáncer".

"Si pudiéramos alterar nuestro [ácido hialurónico] o estabilizarlo de alguna manera, podríamos ser capaces de suprimir los cánceres", sugiere Carlo Maley, biólogo del cáncer evolutivo de la Universidad de California en San Francisco, que no participó en el trabajo. El siguiente paso, agrega, es "introducir el gen de la rata topo desnuda [hialuronano] en ratones y probar si son resistentes al cáncer".

* Esta historia proporcionada por CienciasNOW, el servicio diario de noticias online de la revista * Science.


Seguridad de las células madre mesenquimales para aplicaciones clínicas

1 Laboratorio estatal clave de hematología experimental, Instituto de Hematología y Hospital de Enfermedades de la Sangre, Academia China de Ciencias Médicas y Colegio Médico de la Unión de Pekín, Tianjin 300020, China

2 Departamento de Hematología, Hospital Afiliado de Tumores de la Universidad de Zhengzhou, Zhengzhou 450052, China

Abstracto

Las células madre mesenquimales (MSC) son muy prometedoras como agentes terapéuticos en la medicina regenerativa y las enfermedades autoinmunes, en función de sus capacidades de diferenciación y propiedades inmunosupresoras. Sin embargo, las aplicaciones terapéuticas plantean una serie de preguntas sobre la seguridad de las CMM expandidas por cultivo para uso humano. Este documento resumió los hallazgos recientes sobre los problemas de seguridad de las CMM, en particular su estabilidad genética a largo plazo. in vitro expansión, su criopreservación, almacenamiento y el papel del suero en la preparación de MSC.

1. Introducción

Se ha demostrado que el trasplante de células madre mesenquimales (CMM) podría ser una terapia eficaz para muchas enfermedades, incluidas las enfermedades de la sangre, el síndrome de dificultad respiratoria aguda, la lesión de la médula espinal, la lesión hepática y la isquemia crítica de las extremidades [1-4]. Hasta la fecha, se han registrado cientos de ensayos clínicos que utilizan MSC en la base de datos (http://www.clinicaltrials.gov/) de los institutos nacionales de salud de EE. UU. Además, en muchos países se están realizando varios estudios clínicos no registrados que utilizan MSC.

La práctica general incluye el aislamiento de las CMM de varios tejidos (incluida la médula ósea, el tejido adiposo, la placenta del cordón umbilical, la sangre del cordón umbilical, la sangre periférica y la pulpa dental) y la expansión celular bajo in vitro condiciones de cultivo. Las complicaciones en la utilización de las CMM como herramientas terapéuticas en vivo surgió debido a los artefactos experimentales introducidos por protocolos de cultivo celular inconsistentes. En realidad, la mayoría de las MSC utilizadas para ensayos clínicos se preparan en laboratorios de investigación, sin suficientes estudios preclínicos y control de calidad de fabricación. Además, los laboratorios de todo el mundo carecen de una práctica estandarizada internacionalmente para in vitro expansión de las CMM, lo que da como resultado poblaciones heterogéneas de células y resultados inconsistentes, tanto en estudios experimentales como en ensayos clínicos.

Además, aunque las MSC se han utilizado tanto en entornos autólogos como alogénicos, la mayoría de las aplicaciones clínicas de las MSC son de hecho terapias personalizadas en las que el paciente recibe la administración de las MSC proporcionadas por diferentes donantes y / o preparaciones diferentes. Esto requiere el establecimiento de pautas de fabricación estandarizadas para el aislamiento, expansión, preservación y entrega de MSC que muestran una variabilidad mínima en su producción y asumen MSC producidos a gran escala como “medicina celular” para evaluación de seguridad y aplicaciones clínicas.

2. Expansión y estabilidad genética de las CMM

Las CMM primarias son raras en los tejidos humanos. La frecuencia de MSC es aproximadamente

células nucleadas en la médula ósea adulta y

células nucleadas en el cordón umbilical [5]. Se ha observado que el número de CMM disminuye con la edad. Cuando se agrupa por década, se puede observar una disminución significativa en las CMM por célula de médula ósea nucleada, con una disminución de 10 veces desde el nacimiento hasta la adolescencia y otra disminución de 10 veces desde la adolescencia hasta la edad avanzada [6].

A pesar del número limitado, las MSC se pueden expandir a un alto nivel en el sistema de cultivo a largo plazo, lo que permite una producción a gran escala de MSC para aplicación clínica. Por lo general, las CMM de médula ósea adulta (BMMSC) pueden crecer de forma idéntica en cultivo durante 6 a 10 pases, mientras que las CMM del cordón umbilical de placenta pueden experimentar de 30 a 40 pases. Se sabe que el cultivo prolongado de células madre embrionarias humanas (ESC) puede conducir a la adaptación y adquisición de anomalías cromosómicas [7-12]. Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) se someten a deleciones de genes supresores de tumores durante el proceso de reprogramación, mientras que en cultivo se generan duplicaciones de genes oncogénicos [13]. No está claro si las MSC "adaptadas a la cultura" se someten a una transformación adaptativa durante los pases a largo plazo. in vitro.

Los datos anteriores obtenidos de análisis de alta resolución muestran que el in vitro Las BMMSC humanas expandidas carecen de aberraciones en el número de copias de ADN [14, 15]. Sin embargo, se ha observado una modificación asociada a la senescencia en sitios CpG específicos en MSC durante la expansión del cultivo. La evidencia clave de la transformación basada en las huellas dactilares del ADN no se ha presentado en los estudios en los que los autores afirmaron que las CMM experimentaron una transformación maligna en el cultivo [16-25]. Por lo tanto, se necesitan más datos para evaluar la estabilidad genómica de las MSC durante un cultivo prolongado. in vitro. La alta resolución del análisis genético, incluido el cambio genético equilibrado y desequilibrado, es un método importante para determinar la posibilidad de transformación de las CMM. Si se detecta un cambio de CNV o SNP después de un cultivo a largo plazo, se refiere no solo a la aparición de la mutación sino también a la mutación que proporciona una supervivencia (senescencia o resistencia a la apoptosis) o una ventaja de crecimiento más o menos. Incluso si no hay diferencia entre las MSC de pasaje temprano y tardío en el genoma, no implica la ausencia de alteración genómica durante el cultivo a largo plazo. Las MSC mutadas sin ventaja de supervivencia o crecimiento se diluirán en el proceso de cultivo y se volverán indetectables después de un cultivo a largo plazo. Por el contrario, las MSC mutadas con ventaja de crecimiento o resistencia a la senescencia tienen más riesgo para la aplicación clínica.

3. Formación de tumores

Las células madre poseen algunas características de las células cancerosas, incluida una vida útil prolongada, una resistencia relativa a la apoptosis y la capacidad de replicarse durante períodos de tiempo prolongados. Además, reguladores del crecimiento y mecanismos de control similares están involucrados tanto en el cáncer como en el mantenimiento de las células madre. Por lo tanto, las células madre pueden sufrir una transformación maligna que a menudo se considera un obstáculo clave para el uso seguro de medicamentos a base de células madre.

Algunos estudios previos han descrito la transformación espontánea de las CMM in vitro. Sin embargo, casi todos ellos no han proporcionado una evaluación sólida del mismo origen de las CMM normales y sus contrapartes transformadas. En realidad, la mayoría de las CMM transformadas malignas espontáneas están contenidas de forma cruzada por HT1080, HEla u otras líneas de células tumorales [16, 17, 20, 21, 23-25]. No hay suficiente evidencia de tumorigenicidad de las MSC expandidas in vitro.

Para abordar los problemas de seguridad, llevamos a cabo varios en vivo estudios de toxicidad utilizando modelos de ratones NOD, ratones NOD / SCID, cobayas, conejos y monos. Las UC-MSC del banco maestro de MSC (pasaje 2, P2) se descongelaron y cultivaron durante cinco pasajes adicionales (P7) y once pasajes (P13). Al final de P7 o P13, un número aproximado de 6 × 10 9 o 5 × 10 12 UC-MSC se recolectaron, asignaron y criopreservaron, respectivamente, hasta su uso. Para el estudio tumorigénico, se trasplantaron subcutáneamente UC-MSC a una dosis de 1 x 10 7 / ratón en ratones NOD y ratones NOD / SCID. No se observó formación de tumores dos meses después del trasplante de células en estos animales. A continuación, se estudió el efecto de las UC-MSC trasplantadas sobre el crecimiento tumoral utilizando ratones Nod que se inyectaron previamente con células K562 para inducir tumores leucémicos. Dos inyecciones (intervalo de dos semanas) de diferentes dosis de UC-MSC dieron como resultado una inhibición significativa del crecimiento del tumor K562 en los ratones que tenían tumores leucémicos. Estas en vivo los resultados son consistentes con nuestro in vitro resultados que muestran un potente efecto inhibidor de UC-MSC sobre la proliferación de células K562 y HL-60 sin inducir apoptosis [26].

En un esfuerzo por evaluar la toxicología general de UC-MSC, hemos realizado una en vivo estudio en monos cynomolgus que recibieron administraciones repetidas de UC-MSC. La administración de UC-MSC se realizó mediante inyección intravenosa una vez cada dos semanas durante seis semanas, con una dosis de 2 x 10 6 o 1 x 10 7 células / kg de peso corporal. Todos los animales sobrevivieron hasta la eutanasia programada. No se encontraron cambios significativos relacionados con las CMM en el peso corporal, los signos clínicos, los valores hematológicos / bioquímicos, el peso de los órganos o los hallazgos histopatológicos. Los resultados de este estudio de toxicidad indicaron que el trasplante de UC-MSC no afectó la salud general de los monos cynomolgus [27].

Además, la gran mayoría de los ensayos clínicos realizados con MSC en aplicaciones de medicina regenerativa no han informado problemas de salud importantes. Centeno y col. informan que dos grupos de pacientes (grupo 1:

) entre 2006 y 2010 fueron tratados por diversas afecciones ortopédicas con BMMSC autólogas expandidas en cultivo. Las células se cultivaron en matraces de cultivo monocapa usando una técnica de lisado de plaquetas autólogo y se reinyectaron en las articulaciones periféricas o en los discos intervertebrales con el uso de fluoroscopia de brazo en C. Utilizando tanto el seguimiento intensivo de resonancia magnética de campo alto como la vigilancia de complicaciones en 339 pacientes, no se detectaron complicaciones neoplásicas en ningún sitio de reimplante de células madre [28]. La terapia basada en MSC también se ha utilizado en otros entornos de enfermedades humanas, como injerto contra huésped y enfermedad cardíaca, y los informes iniciales indican un buen perfil de seguridad. Estos hallazgos indican la falta de evidencia sólida de transformación maligna. en vivo tras la implantación de MSC para uso clínico. Se necesitarán más estudios para determinar si las MSC pueden ayudar a la formación de tumores y los mecanismos relacionados. Aunque las CMM con alteraciones cromosómicas tampoco mostraron ningún signo de transformación maligna in vitro o en vivo [29], sigue siendo incierto que las mutaciones adquiridas inducirán la transformación celular durante el cultivo prolongado. Existe la posibilidad de que los MSC ganen variación en el número de copias durante una expansión prolongada. Por lo tanto, es necesario realizar una matriz de aCGH o SNP para evaluar la integridad genómica de las MSC antes de la aplicación clínica.

4. Criopreservación y banca de MSC

Para aislar y producir a gran escala las MSC para uso clínico, se necesitan procesos de preparación estandarizados y almacenamiento a largo plazo de MSC aisladas de diferentes fuentes para futuras aplicaciones clínicas [30-32].

Dado que no siempre se dispone de donantes de órganos adultos compatibles con HLA, las células madre derivadas de varios tejidos perinatales asociados al nacimiento, incluida la sangre del cordón umbilical, la placenta y el cordón umbilical, pueden almacenarse como protección contra futuras afecciones potencialmente mortales. La producción de grado clínico y la conservación de las MSC perinatales requieren la adhesión a cGMP (Buenas Prácticas de Fabricación actuales) para asegurar la administración de un "fármaco celular" que no solo es seguro sino también reproducible y eficiente. La criopreservación de células permite el transporte de células entre sitios, así como la realización de pruebas de seguridad y control de calidad. En conjunto, los bancos de MSC perinatales incluyen la determinación del donante y la recolección de muestras, el aislamiento de células primarias y las pruebas microbiológicas, la selección de células madre maestras, la expansión celular, la criopreservación y el banco, y la expansión celular a gran escala y la preparación de productos finales de células madre. Los estándares y la gestión estrictos son vitales para que el banco de células madre funcione correctamente. Los SOP (procedimientos operativos estándar) validados con programas de garantía de calidad son el factor clave de un banco de MSC bien diseñado. El mantenimiento de la viabilidad, las características biológicas y la esterilidad hace que las MSC almacenadas sean seguras y estén "listas para usar".

Se ha demostrado que la criopreservación no cambia el comportamiento biológico de las CMM como la diferenciación, el crecimiento y el marcador de superficie [33]. El suero y el dimetilsulfóxido (DMSO) se utilizan en el laboratorio de investigación como crioprotector. El principal desafío de la congelación de las CMM es la toxicidad del crioprotector en el uso clínico. La toxicidad del DMSO se sobreestima, ya que podría debilitarse diluyendo las MSC criopreservadas antes de su uso clínico. FBS (suero fetal bovino), BSA (albúmina de suero bovino) o HSA (albúmina de suero humano) no debe ser un ciroprotector alternativo para DMSO debido al riesgo de contaminación con virus humanos o animales.

5. Cultivos que contienen suero y que no contienen suero

In vitro La expansión de las MSC se logra convencionalmente en medio que contiene FBS y se incrementa mediante la adición de factores de crecimiento. Sin embargo, para aplicaciones clínicas generalizadas, el contacto de las CMM con el suero debe minimizarse, ya que es una supuesta fuente de transmisión de priones o virus. El suero es el factor más incierto en la expansión de las CMM de grado clínico. Teniendo en cuenta la variabilidad de un lote a otro y la posibilidad de contaminación viral, algún reemplazo de FBS, como el suero AB humano o los lisados ​​de plaquetas, no puede considerarse una mejor opción para producir MSC para uso clínico [34]. El medio libre de suero (SFM), sin xeno y con definición química puede superar todos los problemas de FBS. Además, al comparar el medio con contenido en suero, algunas pruebas respaldaron que la SFM proporcionó un adyuvante para el mantenimiento de la estabilidad cromosómica en las CMMM y las CMM derivadas de tejido adiposo [35]. Otro estudio centrado en fibroblastos de embriones de ratón mostró que el cariotipo predominantemente diploide se mantuvo en cultivo sin suero incluso en PD60. El cariotipo aneuploide se indujo mediante la adición de suero [36]. Probablemente, la estimulación mitogénica incontrolada en suero puede conducir a una fuerte inestabilidad genética. Sin embargo, la expansión de las MSC en la OFS sigue siendo una cuestión sin resolver. SFM tiene sus propias deficiencias en la preparación de MSC de grado clínico. La unión de MSC en SFM necesita el recubrimiento de fibronectina u otros sustratos que contenían componentes de origen humano y variabilidad de lote a lote y no pueden definirse químicamente bien.

De hecho, SFM no está tan bien como afirman algunas empresas comerciales. Según nuestros propios datos, las UC-MSC proliferan más lentamente en SFM que en los medios que contienen FBS. A veces, las UC-MSC no se pueden expandir en SFM. Varios estudios han revelado que las MSC se pueden expandir en medio contenido en FBS sin transformación [14]. Si las MSC se expanden en SFM, se necesitan estudios de seguridad similares para determinar si el sistema libre de suero afecta la estabilidad genética de las MSC y causa la formación de tumores.

En resumen, la seguridad sigue siendo una de las principales preocupaciones en la terapia celular. La producción de productos celulares seguros requiere un proceso completo de supervisión para asegurarse de que las células mantengan el fenotipo general, el potencial funcional y para garantizar que las células cultivadas permanezcan sin transformar y sin contaminación microbiológica. Por lo tanto, la fabricación de productos celulares y bancarios de MSC y los procedimientos correspondientes del sistema de control de calidad deben aplicarse para garantizar la seguridad y eficiencia de los productos celulares finales. Además, no podemos depender únicamente de los biólogos para producir MSC que cumplan con todos los requisitos para la aplicación clínica. Se necesitan tecnologías de ingeniería celular en la traducción de la expansión de las MSC en el laboratorio a la fabricación a gran escala en la fábrica de células.

Expresiones de gratitud

Este estudio fue apoyado por el proyecto 863 (Grant no. 2011AA020118) y el programa 973 de China 2011 CB964800 (Grant no. 2011CB964802) del Ministerio de Ciencia y Tecnología de China.

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Comentarios:

  1. Oskari

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  2. Keefer

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  3. Crosleigh

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