Tecnología de células madre musculares un preludio a nuevas terapias de distrofia muscular
Aislamiento y caracterización de iMyoblasts. (A) Esquema de una inducción de iPSC sin transgén en tres etapas, aislamiento de células de reserva de iMyoblast y protocolo de diferenciación de iMyotube. Imágenes de células S2 e iMyoblasts inmunoteñidas con anticuerpo MYOD1, y S3 iMyocytes e iMyotubes inmunoteñidas con anticuerpo de miosina MF20. Los núcleos se tiñen con DAPI. Barras de escala=100 m. A la derecha se muestra la cuantificación del % de células MYOD1+ S2 e iMyoblasts, el índice de fusión (el porcentaje de núcleos dentro de las células MF20+ que contienen 2 núcleos) y el % de núcleos dentro de las células MF20+ para las células S3 y los iMyotubes. Para la cuantificación, cada punto corresponde al % de células MYOD1+ o índice de fusión en una imagen individual. Los datos se presentan como SEM medio para cada condición. (B) Ensayos qPCR de PAX3, PAX7 y MYOD1 en bMyoblasts (17Ubic) e iMyoblasts (17UM) normalizados a RPL13A. (C) Ensayos de qPCR normalizados a RPL13A de proliferación (superior, iMyoblasts) o día 7 diferenciados (inferior, iMyotubes) Ctrl 17UM iMyotubes con números crecientes de pases (P). (D) Citometría de flujo de marcadores de superficie celular CD56 y CD82 para bMyoblasts (17Ubic, 17Abic) e iMyoblasts (17UM, 17AM). La siguiente tabla resume los ensayos de citometría de flujo de los marcadores de superficie iMyoblast en las líneas celulares Ctrl (17UM) y FSHD1 (17AM, 15AM). (E) Inmunotinción MF20 de iMyotubes CD56+/CD82+ o CD56-/CD82+ Ctrl (17UM) después de 7 días de diferenciación. Barras de escala=100 m. Crédito: eLife (2022). DOI: 10.7554/eLife.70341
Los científicos de la Facultad de Medicina de UMass Chan han desarrollado una tecnología para aislar células madre del músculo esquelético humano, o células progenitoras, a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC). Bautizadas como iMyoblasts en un artículo de eLife por el investigador correspondiente Charles P Emerson Jr., Ph.D., estas células madre musculares derivadas de pacientes permiten a los investigadores realizar investigaciones de laboratorio sobre los primeros impactos de las mutaciones causantes de enfermedades en la formación y función muscular.
Las células madre derivadas de pacientes, como iMyoblasts, son una base fundamental para los modelos de laboratorio preclínicos para muchas distrofias musculares humanas conocidas. La tecnología iMyoblast tiene el poder de hacer avanzar la terapia génica para las distrofias musculares humanas utilizando estrategias que incluyen silenciamiento de ARN, edición de ADN y terapia con células madre para aplicaciones clínicas.
«Este es un paso crítico para el desarrollo de tratamientos de edición de genes», dijo Dr. Emerson, profesor de neurología. «Se requieren modelos de laboratorio de distrofia muscular humana para desarrollar estas terapias antes del uso clínico en pacientes.
Las iPSC se pueden producir fácilmente en cultivo de tejidos mediante la reprogramación de las células somáticas del paciente, incluidas las células de biopsia de piel y músculo», dijo Emerson. .
«Usando moléculas conocidas por dirigir la maduración de las células musculares durante el desarrollo, podemos crear células progenitoras musculares que pueden diferenciarse en músculo esquelético y reproducirse para regenerar o reparar el músculo», dijo. «Esto se convierte en un herramienta importante en nuestra caja de herramientas para investigar y desarrollar terapias para las distrofias musculares».
Hay más de 40 distrofias musculares conocidas causadas por mutaciones genéticas que afectan la función muscular. Estos trastornos tienen edades variables de inicio y gravedad clínica, pero con mayor frecuencia resultan en discapacidades físicas severas y muerte prematura.Durante lo que pueden ser décadas, los pacientes con distrofia muscular experimentan debilidad muscular progresiva y disminución de la movilidad. lidad, lo que hace que las tareas cotidianas sean difíciles y, a menudo, imposibles de realizar, incluso durante las primeras etapas de la enfermedad. En general, hay menos de 200 000 casos de distrofia muscular diagnosticados cada año en los Estados Unidos, pero esta progresión prolongada de la enfermedad supone una carga significativa a largo plazo para los pacientes y sus familias y el sistema de atención médica.
El beneficio principal de iMyoblasts es su capacidad para regenerarse o multiplicarse para crear más células progenitoras además de diferenciarse en células musculares maduras. Hace más de 25 años, los científicos desentrañaron la biología detrás de cómo los embriones producen músculo maduro. Otro salto adelante se produjo hace unos 10 años cuando se desarrollaron métodos para producir músculo diferenciado a partir de iPCS de pacientes. Pero estas tecnologías anteriores estaban limitadas en su capacidad para producir células madre musculares que pueden diferenciar y regenerar músculos. Su utilidad en el laboratorio y la clínica, donde los organismos deben responder a las lesiones y la edad, se vio obstaculizada por estas limitaciones.
En contraste, las células de la piel extraídas de un paciente con cualquier forma de distrofia muscular se pueden convertir en iCélulas progenitoras de mioblastos. Cuando los iMyoblasts se injertan en modelos animales, dan lugar a células musculares humanas adultas con la mutación que causa la distrofia muscular. Estos modelos de enfermedades son clave para desarrollar nuevas terapias con el potencial de tratar las distrofias musculares.
«Desarrollar modelos de todas estas diferentes mutaciones de distrofia muscular es difícil», dijo Emerson. «No solo existen más de 40 formas únicas de distrofia muscular y una multitud de mutaciones, sino que obtener células musculares de un paciente normalmente requiere una biopsia muscular invasiva. Y lo que se obtiene de la biopsia a menudo son células madre dañadas. Con los iMyoblasts , todo lo que necesitamos son algunas células de la piel del paciente y podemos tener modelos de cultivos celulares y animales para estudiar».
Usando iMyoblasts, Emerson y su grupo pudieron desarrollar modelos animales para cuatro formas distintas de distrofia muscular : distrofia muscular facioescapulohumeral, distrofia muscular de cinturas tipo R7 y R9 y síndrome de Walker-Warburg. Estos modelos replicaron con éxito las patologías de enfermedades moleculares de los trastornos y respondieron a las terapias de edición de genes y moléculas pequeñas.
La esperanza es que, finalmente, los iMyoblasts puedan usarse en combinación con la edición de genes y las terapias con células madre para aliviar o curar una amplia gama de distrofias musculares.
«El objetivo a largo plazo es que podamos desarrollar tecnología de edición de genes para corregir las mutaciones que causan enfermedades en los iMyoblasts, que luego se pueden trasplantar a los pacientes donde continúan construyendo tejidos musculares sanos. Y debido a que los iMyoblasts se autorenuevan, la esperanza es que estas células puedan responder a las lesiones en el entorno humano adulto y continúen generando nuevas células musculares saludables durante un período prolongado «, dijo Emerson.
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El bloqueo de esfingolípidos contrarresta la distrofia muscular Más información: Dongsheng Guo et al, iMyoblasts for ex vivo and in vivo research of human myogenesis and disease modeling, eLife (2022). DOI: 10.7554/eLife.70341 Información del diario: eLife
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts Cita: La tecnología de células madre musculares es el preludio de nuevas terapias para la distrofia muscular ( 2022, 17 de marzo) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-muscle-stem-cell-technology-prelude.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.