El cultivo de células madre en el laboratorio superará el rechazo inmunológico de los órganos

Un estudio realizado por investigadores del Centro Médico de la Universidad de Texas Southwestern, recientemente publicado por Cell Press en la revista Cell Stem Cell, podría ayudar a desarrollar estrategias terapéuticas más prometedoras para el trasplante de células madre hematopoyéticas. El precultivo de estas células en el laboratorio durante aproximadamente una semana podría ayudar a superar uno de los obstáculos más difíciles para el éxito del trasplante: el rechazo inmunitario.

Las células madre hematopoyéticas (CMH) son las células que dan origen a todos los tipos de células sanguíneas. Los trasplantes de células hematopoyéticas se utilizan para tratar la leucemia, el linfoma y otros tipos de cáncer, así como enfermedades autoinmunes.

Médula ósea. Micrografía óptica de células madre que dan origen a las células sanguíneas. Los glóbulos blancos son grandes y morados, los glóbulos rojos son pálidos y las plaquetas son pequeños gránulos morados. Debido a su corta vida, las células sanguíneas se producen continuamente en la médula ósea. Los glóbulos rojos, las plaquetas y los tres tipos de glóbulos blancos (granulocitos, linfocitos y monocitos) provienen de una sola célula ancestral: la célula madre multipotente. (Foto: Astrid y Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

Sin embargo, la falta de comprensión de la interacción entre las células madre hematopoyéticas y el sistema inmunitario del receptor complica enormemente tanto la investigación con células madre como el desarrollo de la transplantología práctica. Existe un riesgo significativo de que las células trasplantadas no sean aceptadas por el organismo huésped, es decir, que las nuevas células sean rechazadas por su sistema inmunitario. Entre los principales problemas del trasplante alogénico se encuentran el bajo nivel de injerto de los injertos del donante y el alto riesgo de desarrollar la enfermedad de injerto contra huésped, potencialmente mortal. El trasplante de HSC alogénicas purificadas reduce el riesgo de esta última, pero conlleva una disminución del injerto.

Aunque los científicos conocen algunas de las razones de estos fracasos, aún quedan muchas preguntas sin respuesta. «Resolver estos problemas contribuirá a la comprensión de la inmunología de las células madre hematopoyéticas y otras células madre, y supondrá un avance significativo en la práctica de los trasplantes», afirmó el Dr. Cheng Cheng Zhang, líder del estudio.

El Dr. Zhang y sus colegas ya han demostrado que las células madre hematopoyéticas (CMH) humanas y de ratón pueden cultivarse con éxito en el laboratorio y utilizarse posteriormente para trasplantes. Al mismo tiempo, se observan ciertos cambios en muchas proteínas expresadas en la superficie de dichas células. Los científicos se preguntaban si esta experiencia extracorpórea también podría modificar las propiedades funcionales de las CMH y hacerlas más adecuadas para el trasplante.

Los trasplantólogos están particularmente interesados en los trasplantes alogénicos clínicamente relevantes, que son trasplantes entre individuos genéticamente diferentes, incluyendo hermanos y parejas de donantes/receptores no emparentadas. El grupo del Dr. Zhang trasplantó células madre hematopoyéticas (CMH) recién aisladas y cultivadas en laboratorio en ratones y descubrió que las células que habían permanecido en el laboratorio durante aproximadamente una semana tenían una probabilidad significativamente menor de interferir con el sistema inmunitario del receptor. Las células madre hematopoyéticas de ratón cultivadas ex vivo atravesaron con éxito la barrera del complejo mayor de histocompatibilidad y poblaron la médula ósea de ratones receptores alogénicos. Mediante un cultivo de ocho días, los aloinjertos lograron injertarse 40 veces más.

Los investigadores decidieron estudiar con más detalle el mecanismo subyacente a este efecto y descubrieron que tanto el aumento en el número de HSC como el aumento inducido por el cultivo en la expresión del inhibidor específico del sistema inmunológico CD274 (B7-H1 o PD-L1) en la superficie celular contribuyeron a este aumento.

“Este trabajo debería arrojar nueva luz sobre la inmunología de las células madre hematopoyéticas y otras células madre, y podría conducir al desarrollo de nuevas estrategias para el éxito del trasplante alogénico”, concluyó el Dr. Zhang. “La capacidad de expandir células madre hematopoyéticas humanas de donantes en cultivo y trasplantarlas a personas genéticamente distantes de los donantes, evitando al mismo tiempo el desarrollo de la enfermedad de injerto contra huésped, resolverá un problema importante en este campo”.

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