Como genealogistas llenando huecos en un árbol genealógico, Los científicos del St. Jude Children's Research Hospital han determinado que la producción de sangre a lo largo de la vida depende de cientos de células "ancestrales" más de las que se informó anteriormente. El estudio se centró en los orígenes prenatales de las células madre formadoras de sangre y apareció hoy como una publicación avanzada en línea en la revista. Biología celular de la naturaleza .

Las células madre hematopoyéticas o formadoras de sangre son responsables de la producción de sangre de por vida. Las células tienen la capacidad de producir cualquier tipo de glóbulo en el cuerpo. Las células madre formadoras de sangre se utilizan terapéuticamente para restaurar la producción de sangre y la inmunidad en pacientes que se someten a un trasplante de médula ósea para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades. Comprender cómo emerge el sistema sanguíneo durante el desarrollo prenatal proporciona información sobre los orígenes de la leucemia infantil y otras enfermedades de la sangre que ocurren temprano en la vida.

Otros investigadores que utilizaron diferentes métodos habían vinculado la producción de sangre de mamíferos durante toda la vida con solo un puñado de células precursoras o "ancestrales" que emergen durante el desarrollo prenatal. En este estudio, Los investigadores de St. Jude utilizaron un sistema de etiquetado celular codificado por colores y modelos matemáticos para mostrar que en ratones, Las células madre productoras de sangre surgen de aproximadamente 500 células precursoras en lugar de menos de 10. Si bien el desarrollo del sistema sanguíneo es el mismo en ratones y humanos, es probable que el número de células precursoras en humanos sea al menos 10 veces mayor.

"Todos los estudios anteriores informaron que muy pocas células precursoras están involucradas en el establecimiento del sistema sanguíneo, "dijo la autora correspondiente Shannon McKinney-Freeman, Doctor., miembro asistente del Departamento de Hematología de St. Jude. "Pero los datos de este estudio muestran que en realidad cientos de células están involucradas y que el sistema sanguíneo en desarrollo es más complejo y puede estar conformado en parte por cuellos de botella regulatorios que ocurren tarde en el desarrollo y sirven para restringir la cantidad de células madre formadoras de sangre. "

Los hallazgos también tienen implicaciones clínicas. "Entender cómo surge el sistema sanguíneo, incluyendo el número y la complejidad de las células progenitoras involucradas, nos ayudará a desentrañar los orígenes de las enfermedades e identificar las células que podrían ser susceptibles a las mutaciones que causan enfermedades, " ella dijo.

Las células madre hematopoyéticas se forman a partir de células precursoras que emergen durante las diferentes etapas del desarrollo prenatal. A medida que continúa el desarrollo, las células se especializan y se convierten en el corazón, riñones sangre y otros órganos.

Investigaciones anteriores rastrearon el sistema sanguíneo de mamíferos emergente de forma aislada utilizando células recolectadas o trasplantadas de ratones en desarrollo. Los métodos requerían interrumpir el desarrollo normal del sistema sanguíneo. Los resultados sugirieron que solo un puñado de células madre sanguíneas emergieron de la aorta de mamífero en desarrollo, viajó al hígado fetal y se expandió dramáticamente antes de migrar a la médula ósea.

Para este estudio, primer autor Miguel Ganuza, Doctor., un becario postdoctoral en el laboratorio de McKinney-Freeman, adaptó un sistema utilizado para estudiar la composición celular de tumores sólidos. El sistema de etiquetado multicolor es activado por genes expresados ​​durante ventanas específicas de desarrollo.

Ganuza usó el sistema para etiquetar y rastrear el destino de las células precursoras de varias etapas de desarrollo en ratones. "Queríamos entender qué estaba sucediendo con diferentes células progenitoras en diferentes etapas de desarrollo cuando sabíamos que se tomaron decisiones importantes sobre el destino de las células". "Dijo Ganuza.

Coautor y estadístico David Finkelstein, Doctor., del Departamento de Biología Computacional de St. Jude luego usó modelos matemáticos para trabajar hacia atrás a partir de sangre periférica en ratones adultos para rastrear la contribución de las células precursoras desde el principio, Etapas media y tardía del desarrollo prenatal.

Los resultados mostraron que muchas más células precursoras contribuyen a la población de células madre sanguíneas en ratones adultos de lo que se esperaba. Los hallazgos también plantearon preguntas sobre el papel del hígado fetal en la formación del sistema sanguíneo.

"Durante décadas se pensó que el hígado fetal era el lugar donde la cantidad de células madre sanguíneas se expandía dramáticamente, "McKinney-Freeman dijo." Los resultados de este estudio plantean preguntas sobre ese modelo e incluso sugieren la presencia de cuellos de botella en el desarrollo del hígado fetal o en etapas posteriores del desarrollo que restringen la población de células madre sanguíneas.

"Aquí es cuando la ciencia es más interesante, cuando ves cosas que no esperabas, " ella dijo.

Aunque inesperado, el tamaño y la complejidad recientemente revelados del sistema sanguíneo emergente tienen sentido desde el punto de vista del desarrollo, McKinney-Freeman dijo. "La producción de cientos de células progenitoras durante diferentes etapas de desarrollo significa que el organismo tiene una mayor flexibilidad para adaptarse a los problemas y problemas que pueden surgir a medida que avanza el desarrollo, " ella dijo.