Crean vasos sanguíneos mediante células madre, cultivados en placas Petri

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Los científicos cultivan vasos sanguíneos humanos perfectos en una placa de Petri

Una tecnología de vanguardia avanza en la investigación de enfermedades vasculares como la diabetes

Publicada:
16 de enero de 2019
Fuente: Universidad de Columbia Britanica

Los científicos han logrado crecer vasos sanguíneos humanos perfectos como organoides en una placa de Petri por primera vez. La avanzada tecnología de ingeniería avanza dramáticamente la investigación de enfermedades vasculares como la diabetes, identificando una vía clave para prevenir potencialmente cambios en los vasos sanguíneos, una de las principales causas de muerte y morbilidad entre las personas con diabetes.

HISTORIA COMPLETA

Cambios en los vasos sanguíneos diabéticos en pacientes y organoides vasculares humanos. La membrana basal (verde) alrededor de los vasos sanguíneos (rojo) se agranda masivamente en pacientes diabéticos (flechas blancas). Los organoides vasculares humanos que se hicieron “diabéticos” en el laboratorio ahora se pueden usar como modelo diabético para identificar nuevos tratamientos.
Crédito: IMBA

Los científicos han logrado crecer vasos sanguíneos humanos perfectos como organoides en una placa de Petri por primera vez.

La tecnología de ingeniería de vanguardia, descrita en un nuevo estudio publicado hoy en Nature , avanza drásticamente en la investigación de enfermedades vasculares como la diabetes, identificando una vía clave para prevenir potencialmente cambios en los vasos sanguíneos, una de las principales causas de muerte y morbilidad entre las personas con diabetes.

Un organoide es una estructura tridimensional desarrollada a partir de células madre que imita a un órgano y se puede utilizar para estudiar aspectos de ese órgano en una placa de Petri.

“Ser capaz de construir vasos sanguíneos humanos como organoides a partir de células madre es un cambio de juego”, dijo el autor principal del estudio, Josef Penninger, el Catedrático de Investigación de Canadá 150 en Genética Funcional, director del Instituto de Ciencias de la Vida de la UBC y director fundador del Instituto. para Biotecnología Molecular de la Academia de Ciencias de Austria (IMBA).

“Cada órgano en nuestro cuerpo está vinculado con el sistema circulatorio. Esto podría potencialmente permitir a los investigadores desentrañar las causas y los tratamientos para una variedad de enfermedades vasculares, desde la enfermedad de Alzheimer, enfermedades cardiovasculares, problemas de curación de heridas, derrames cerebrales, cáncer y, por supuesto, , diabetes.”

La diabetes afecta a un estimado de 420 millones de personas en todo el mundo. Muchos síntomas de la diabetes son el resultado de cambios en los vasos sanguíneos que resultan en una circulación sanguínea deteriorada y en el suministro de oxígeno de los tejidos. A pesar de su prevalencia, se sabe muy poco acerca de los cambios vasculares derivados de la diabetes. Esta limitación ha ralentizado el desarrollo de un tratamiento muy necesario.

Para abordar este problema, Penninger y sus colegas desarrollaron un modelo innovador: organoides de vasos sanguíneos humanos tridimensionales que se cultivan en una placa de Petri. Estos llamados “organoides vasculares” se pueden cultivar utilizando células madre en el laboratorio, imitando de manera sorprendente la estructura y función de los vasos sanguíneos humanos reales.

Cuando los investigadores trasplantaron los organoides de los vasos sanguíneos a ratones, descubrieron que se convirtieron en vasos sanguíneos humanos perfectamente funcionales, incluidas las arterias y los capilares. El descubrimiento ilustra que es posible no solo diseñar organoides de vasos sanguíneos a partir de células madre humanas en un plato, sino también cultivar un sistema vascular humano funcional en otra especie.

“Lo que es tan emocionante de nuestro trabajo es que tuvimos éxito en hacer vasos sanguíneos humanos reales a partir de células madre”, dijo Reiner Wimmer, el primer autor del estudio y un investigador postdoctoral en IMBA. “Nuestros organoides se parecen a los capilares humanos en gran medida, incluso a nivel molecular, y ahora podemos usarlos para estudiar enfermedades de los vasos sanguíneos directamente en el tejido humano”.

Una característica de la diabetes es que los vasos sanguíneos muestran un engrosamiento anormal de la membrana basal. Como resultado, el suministro de oxígeno y nutrientes a las células y tejidos se ve fuertemente afectado, lo que causa una multitud de problemas de salud, como insuficiencia renal, ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares, ceguera y enfermedad arterial periférica, lo que lleva a amputaciones.

Luego, los investigadores expusieron los organoides de los vasos sanguíneos a un entorno “diabético” en una placa de Petri.

“Sorprendentemente, pudimos observar una expansión masiva de la membrana basal en los organoides vasculares”, dijo Wimmer. “Este engrosamiento típico de la membrana basal es sorprendentemente similar al daño vascular observado en pacientes diabéticos”.

Luego, los investigadores buscaron compuestos químicos que pudieran bloquear el engrosamiento de las paredes de los vasos sanguíneos. Descubrieron que ninguno de los medicamentos antidiabéticos actuales tenía efectos positivos en estos defectos de los vasos sanguíneos. Sin embargo, descubrieron que un inhibidor de la \ beta – secretasa, un tipo de enzima en el cuerpo, previene el engrosamiento de las paredes de los vasos sanguíneos, sugiriendo, al menos en modelos animales, que el bloqueo de la \ beta – secretasa podría ser útil para tratar la diabetes.

Los investigadores dicen que los hallazgos podrían permitirles identificar las causas subyacentes de la enfermedad vascular y potencialmente desarrollar y probar nuevos tratamientos para pacientes con diabetes.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por la Universidad de British Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y duración.


Referencia de la revista :

  1. Reiner A. Wimmer, Alexandra Leopoldi, Martin Aichinger, Nikolaus Wick, Brigitte Hantusch, Maria Novatchkova, Jasmin Taubenschmid, Monika Hämmerle, Christopher Esk, Joshua A. Bagley, Dominik Lindenhofer, Guibin Chen, Manfred Boehm, Chukwuma A. Aguila , Beiyuan Fu, Johannes Zuber, Juergen A. Knoblich, Dontscho Kerjaschki y Josef M. Penninger. Organoides de vasos sanguíneos humanos como modelo de vasculopatía diabética . Naturaleza , 2019 DOI: 10.1038 / s41586-018-0858-8

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