Experimentos con ratones muestran cómo se pueden usar moléculas de azúcar para rastrear células madre
A diferencia de la mayoría de las otras células, los residuos de manosa (verde) son abundantes en la membrana de las células MSC. Usando una técnica de resonancia magnética que es sensible a la presencia de manosa, ahora es posible rastrear las MSC trasplantadas sin necesidad de etiquetarlas. Crédito: Shreyas Kuddannaya
Un científico de Johns Hopkins Medicine que dedicó 30 años a averiguar cómo colocar etiquetas químicas en las células para rastrear su movimiento en los tejidos vivos descubrió que ciertas células madre que se autorrenuevan tienen marcadores incorporados hechos de azúcares que pueden hacer el trabajo sin «etiquetas» químicas agregadas cuando se inyectan en cerebros de ratones. El hallazgo, realizado con células madre ampliamente modificadas en terapias experimentales para la esclerosis múltiple y otras enfermedades neurodegenerativas, fue una grata sorpresa, dicen los investigadores.
«Hay todo un campo científico dedicado al etiquetado químico y genético de las células porque, de lo contrario, no podemos ver adónde viajan las células terapéuticas diseñadas de forma especial y costosa y si llegan al lugar previsto en un cuerpo para reparar o reemplazar las células enfermas». tejido», dice Jeff Bulte, Ph.D., profesor de radiología y ciencias radiológicas en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y director de imágenes celulares del Instituto Johns Hopkins de Ingeniería Celular.
Si se confirma con experimentos posteriores, el nuevo estudio debería, dice Bulte, agilizar y hacer avanzar la investigación restaurativa para enfermedades del cerebro, un órgano considerado el más difícil para rastrear terapias debido a la naturaleza sensible del cerebro y su barrera hematoencefálica.
Según la experiencia de Bulte, dice, marcar células terapéuticas que están listas para ensayos clínicos en humanos en cualquier órgano es un proceso costoso y difícil, que requiere extensos estudios de seguridad y mantener equipos de científicos Se centró en encontrar mejores formas de rastrear las células terapéuticas dañadas por la esclerosis múltiple y otras enfermedades neurodegenerativas.
Para tal investigación, los científicos han estado usando durante mucho tiempo las llamadas células estromales mesenquimales, un tipo de célula madre que se encuentra en el médula ósea que puede convertirse en muchos tipos de células y también reducir la inflamación.
En el nuevo estudio de prueba de principio descrito el 7 de febrero en Nature Biomedical Engineering, Bulte y su equipo de investigación encontraron que estos mesenquimales estromales Las células contienen altos niveles de un azúcar llamado manosa, que es similar a la glucosa y se puede detectar fácilmente y con éxito con un método de diagnóstico por imágenes estándar basado en imágenes por resonancia magnética (IRM).
El equipo de Bulte tuvo la idea de utilizar azúcares como trazadores después de que publicaron otro estudio en Nature Communications que muestra que ciertas células tumorales pierden grandes cantidades de moléculas de azúcar detectadas fácilmente por máquinas de resonancia magnética. Yue Yuan, Ph.D., investigador en el laboratorio de Bulte, descubrió que las células madre tienen una abundancia de manosa de dos a tres veces la cantidad que se encuentra en las células típicas.
Debido a que las células de los mamíferos generalmente carecen de una cantidad contenido de azúcar, razonaron Bulte y su equipo, las inyecciones de células madre que naturalmente contienen grandes cantidades de azúcar serían potencialmente fáciles de detectar en el contexto del tejido cerebral.
Para su estudio, el equipo de Bulte inyectó cuatro tipos de células células en el cerebro de ratones vivos, incluidas las células madre mesenquimales. Para cada tipo de célula, los investigadores inyectaron 300 000 células.
Luego, los investigadores usaron IRM para rastrear dónde encontraron grupos de células inyectadas durante un período de dos semanas.
Encontraron que la señal de resonancia magnética de las células madre mesenquimales fue aproximadamente un 60 % más alta que la de los otros tres tipos de células inyectadas, y se observó fácilmente en las imágenes de resonancia magnética hasta dos semanas después de la inyección. Curiosamente, dicen, solo las células vivas produjeron una señal de resonancia magnética, lo que creó una oportunidad para usar la técnica para determinar la supervivencia de las células trasplantadas, así como el seguimiento.
El equipo de Bulte está planeando estudios adicionales para determinar si el azúcar celular pueden usarse para detectar la diferenciación de células madre en otros tipos de células.
«Es extraordinario encontrar, 30 años después de comenzar mi investigación en el campo del etiquetado de células, que estas células madre mesenquimales en el cerebro no Después de todo, no es necesario etiquetarlas químicamente para rastrearlas, y puede haber formas mejores y más fáciles de rastrear estas células en el cerebro», dice Bulte.
Además de Bulte y Yuan, los científicos que contribuyeron a la investigación mientras estuvo en Johns Hopkins incluyen a Congxiao Wang, Shreyas Kuddannaya, Jia Zhang, Dian R. Arifin, Zheng Han, Piotr Walczak y Guanshu Liu.
Explore más
La resonancia magnética basada en una molécula de azúcar puede diferenciar las células cancerosas de las no cancerosas Más información: Jeff Bulte, seguimiento in vivo de células del estroma mesenquimatoso no marcadas mediante transferencia de saturación de intercambio químico ponderada con manosa MRI, Naturaleza Ingeniería Biomédica (2022). DOI: 10.1038/s41551-021-00822-w. www.nature.com/articles/s41551-021-00822-w Información de la revista: Nature Biomedical Engineering , Nature Communications
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins Cita: Los experimentos con ratones muestran cómo se pueden usar las moléculas de azúcar para rastrear las células madre (2022, 7 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-mouse-sugar-molecules-track-stem. 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.