Los dos paneles superiores muestran una célula madre estresada, como lo indica la calreticulina expresada en su superficie (puntas amarillas), siendo engullida y devorada por un macrófago. Los dos paneles inferiores muestran una célula madre sana, que expresa muy poca calreticulina, que entró en contacto con un macrófago pero no se la comió. En cambio, el macrófago parece extraer algo de material de la célula. La calreticulina actúa como una señal de “cómeme”. Crédito:Nymus 3D (nymus3d.nl/)
Utilizando imágenes en vivo y códigos de barras celulares, los investigadores del Programa de Células Madre del Boston Children's Hospital han vislumbrado cómo se examina la calidad de las nuevas células madre, en este caso, las células madre de la sangre, poco después de nacer. El estudio, que puede tener implicaciones para el cáncer y la medicina regenerativa, se publicó el 22 de septiembre en la revista Science. .
Dirigido por Sam Wattrus, Ph.D. candidato en el laboratorio de Leonard Zon, MD, los investigadores utilizaron un modelo de pez cebra para observar el desarrollo de células madre. Descubrieron que cuando nace una célula madre, viaja a un lugar especial donde las células inmunitarias conocidas como macrófagos entran en contacto físico íntimo con cada célula.
Ahí es cuando ocurre la investigación:las células que muestran signos de estrés (que tienen altos niveles de moléculas tóxicas conocidas como especies reactivas de oxígeno) fueron engullidas y devoradas por los macrófagos, descubrió el equipo. Por el contrario, a las células madre aparentemente sanas se les permitió vivir y se amplificaron selectivamente.
"Cada vez que un macrófago interactúa con las células, recibe una enorme cantidad de información biológica", dice Wattrus. "Lo que vemos es que las células que tienen mucho estrés se eliminan y las que tienen poco estrés se dividen selectivamente".
Explorando más a fondo, Wattrus y sus colegas demostraron que las células madre estresadas tenían un marcador específico en su superficie, una proteína conocida como calreticulina, que actúa como una señal de "cómeme". Las células madre que carecían de calreticulina, o que solo tenían pequeñas cantidades de ella, no se comieron y parecían alentarse a expandirse. Los macrófagos parecieron quitarles algo de material y las células madre se multiplicaron después del encuentro.
"Usando códigos de barras celulares, podemos medir la cantidad de clones (poblaciones de células distintas) después de que ocurre la interacción", explica Zon, quien también está afiliado a la División de Hematología/Oncología y es investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Si a un macrófago no le gusta una célula madre, ese clon no contribuirá a la reserva de células madre".
La célula madre tiene abundante calreticulina (en amarillo) en su superficie, lo que indica que está estresada. Crédito:Nymus 3D (nymus3d.nl/)
Implicaciones potenciales para el cáncer, la medicina regenerativa
El equipo también observó interacciones similares entre macrófagos y células madre en ratones embrionarios. Zon cree que este proceso de control de calidad podría conducir a nuevos enfoques para el cáncer y la medicina regenerativa, y actualmente está investigando ambas posibilidades en su laboratorio.
La calreticulina (puntas amarillas) en la superficie de la célula madre funciona como una señal de "cómeme". Crédito:Nymus 3D (nymus3d.nl/)
"Básicamente, enseñaría a las células madre a ser atractivas o repulsivas para los macrófagos con moléculas pequeñas u otras terapias dirigidas", dice.
En el mundo del cáncer se sabe que las células cancerosas pueden emitir señales de "no me comas" para evadir los ataques de nuestro sistema inmunológico, y hay mucho interés en bloquear estas señales con anticuerpos para burlar al cáncer. Pero Zon está más interesado en las señales de "cómeme" y si podrían introducirse en células precancerosas o cancerosas para alentar a los macrófagos a destruirlas.
Un macrófago entra en contacto físico cercano y parece evaluar una célula madre que parece saludable, con poca calreticulina en su superficie. Crédito:Nymus 3D (nymus3d.nl/)
Dichos enfoques podrían usarse potencialmente en condiciones precancerosas como la hematopoyesis clonal y la mielodisplasia, marcadas por poblaciones rebeldes de células madre sanguíneas, o en la leucemia y otros tipos de cáncer de la sangre.
"Podría haber una manera de usar una molécula pequeña para estresar a la célula, lo que lleva a la calreticulina superficial que hace que se coman los clones ofensivos", especula Zon.
Después de ponerse en contacto con una célula madre aparentemente sana, el macrófago parece eliminar parte del material. La célula madre luego continúa multiplicándose después del encuentro. Crédito:Nymus 3D (nymus3d.nl/)
Él visualiza el enfoque opuesto en la regeneración de tejidos, donde los marcadores de células madre podrían manipularse para alentar a los macrófagos a optimizar el conjunto de células madre para las terapias basadas en células. Aunque este estudio se centró en las células madre sanguíneas, Zon cree que es probable que otras poblaciones de células madre estén expuestas a un proceso de control de calidad similar.
Si es así, podría haber grandes implicaciones potenciales para la salud de por vida. "Su conjunto de células madre se produce, en su mayor parte, durante el desarrollo embrionario", señala Zon. "Las interacciones que ocurren aquí determinan qué células madre se utilizarán en la edad adulta". Un estudio muestra que ACKR1 no se expresa en monocitos y macrófagos, a pesar de las conclusiones anteriores
