Todos los ojos están puestos en las células madre. Un par de artículos innovadores que arrojan luz sobre los mecanismos de renovación y morbilidad de la córnea. Se trata del tejido transparente que es esencial para la visión y que sirve como “piel” de el ojo.
¿Se pueden identificar y controlar las células madre en tejido maduro?
¿Cómo afrontan nuestros órganos la necesidad de una renovación frecuente de las células de los tejidos y la necesidad de proteger la salud de las células madre en los tejidos expuestos a peligros ambientales?
De manera similar a la piel, las células de la córnea se desprenden constantemente y se reponen con nuevas células que se originan a partir de las células madre.
A diferencia de la piel, la córnea clara carece de los pigmentos que protegen nuestra piel.
Como tal, está muy expuesto a radiaciones nocivas.
Esta es una de las razones por las que las células madre de la córnea se localizan en el limbo, la zona estrecha entre la córnea transparente y la esclerótica opaca (la parte blanca del ojo).
Muchas propiedades de estas células madre del limbo (LSC), como su prevalencia, heterogeneidad y firma molecular, se desconocen en gran medida.
Esta brecha de conocimiento detiene el desarrollo de terapias basadas en LSC para curar la ceguera.
Además, el tema de cómo las células madre se enfrentan a diferentes limitaciones fisiológicas es una cuestión clave sin respuesta en la biología de las células madre.
En el primer artículo, publicado en Cell Stem Cell, se descubrieron en la córnea dos nichos de células madre previamente desconocidos.
Se encontró que cada nicho contiene poblaciones únicas de células madre que aseguran su renovación.
El segundo artículo, publicado en eLife, presenta el sofisticado mecanismo de control que protege la córnea manteniendo un equilibrio entre la muerte celular y la autorrenovación en el tejido.
El artículo analiza cómo las propiedades básicas de las células madre y las células diferenciadas afectan el mantenimiento de las células madre en un área remota y protegida y la tasa de renovación celular, su “frescura” y envejecimiento.
Estos avances, que enfatizan la importancia de la investigación interdisciplinaria, se lograron gracias a la colaboración entre el laboratorio de investigación del profesor Ruby Shalom-Feuerstein, y el laboratorio del profesor Yonatan Savir, que se especializa en biología cuantitativa y biofísica.
Rastrear e identificar:
El estudio publicado en Cell Stem Cell fue dirigido por la Dra. Anna Altshuler y la Dra. Aya Amitai-Lange.
Integraron tecnologías innovadoras, incluida la secuenciación de ARN a nivel de una sola célula y el rastreo avanzado del linaje clonal: identificación de todos los “descendientes” de una célula específica.
El producto es un atlas sin precedentes que describe la firma genética de las células madre del limbo y su linaje completo.
Los hallazgos en este atlas muestran que el limbo aloja dos poblaciones de células madre ubicadas en dos nichos distintos que no han sido descritos previamente, y que fueron denominados limbo “externo” e “interno”.
El limbo interno contiene una población de LSC activas, que se dividen con frecuencia y renuevan rutinariamente la córnea.
El limbo externo contiene una población de LSC inactivos o inactivos que se dividen con menos frecuencia, cuya función es proteger los bordes de la córnea y que sirven como un depósito de emergencia de células madre que se despiertan tras una lesión.
El análisis matemático de la dinámica de crecimiento clonal in vivo sugirió que las poblaciones de LSC son abundantes células equipotentes que siguen reglas estocásticas que encajan con la competencia neutra en un nicho que dicta su supervivencia o extinción.
Finalmente, el estudio también descubrió una nueva función de las células T del sistema inmunológico que sirven como células del nicho del limbo externo y controlan la frecuencia de división y el proceso de curación de las LSC externas.Según Shalom-Feuerstein, “el dogma tradicional no implicaba zonificación o heterogeneidad en el limbo, y consideraba a las LSC como células raras rodeadas de abundantes progenitores de corta vida.
Las hipotéticas entidades escasas nunca se encontraron a pesar de décadas de investigación.
Este estudio propone un nuevo dogma que describe dos poblaciones de LSC discretas que están muy extendidas en su nicho, y revela su firma, dinámica y función.
Esperamos que allane el camino para una mejor comprensión de la participación de LSC en patologías de cegamiento corneal.
El atlas de la firma genética de LSC y los componentes de nicho pueden traducirse en una purificación y un crecimiento optimizados de LSC en nuestro plato de cultivo, que actualmente es bastante limitado “.
Entre la mortalidad y la renovación.
Una pregunta clave en la biología de las células madre es cómo las células madre pueden equilibrar con precisión la pérdida de células y sintonizar perfectamente el desarrollo del tejido y mantener su tamaño e integridad.
El segundo estudio, que fue publicado en eLife y dirigido por el estudiante de medicina Lior Strinkovsky y el estudiante de doctorado Evgeny Havkin, se centró en este tema.
Los investigadores desarrollaron un modelo matemático que describe la dinámica de la renovación celular en la córnea, probaron varias hipótesis y definieron el mecanismo de control que crea un equilibrio entre la renovación celular en el tejido corneal y la muerte de las células envejecidas.
Los investigadores evaluaron diferentes hipótesis mediante las cuales las células madre podrían mantener la homeostasis tisular y probaron su viabilidad.
El análisis reveló una relación inherente entre la vida útil de la célula de la córnea (la cantidad de veces que se pueden dividir) y la longitud a la que las células se afectan entre sí a medida que se replican.
Una célula en división supera solo a sus células vecinas más cercanas o no lo hace?
Una de las implicaciones de estas relaciones es que las células progenitoras de “vida corta” que se cree que poseen una vida útil de 3-4 divisiones podrían tener una vida útil de 10 a 20 veces mayor de lo que se creía anteriormente.
“Muchos de los tejidos de nuestro cuerpo (como la córnea y la piel) se encuentran en un estado perpetuo de muerte y renovación celular, y las células madre desempeñan un papel crucial en la capacidad de regeneración de los tejidos”, dijo el profesor Savir.
“Sin embargo, todavía no entendemos completamente cómo las células madre controlan la capacidad de generar nuevas células para que el tejido conserve el tamaño correcto.
Además, la vida útil de las células ordinarias tiene un papel importante en el mantenimiento del equilibrio entre la cantidad de células nuevas que se generan y la cantidad de células que mueren.
Nuestro trabajo allana el camino a hipótesis que pueden ser probadas experimentalmente fácilmente ”.
Una nueva perspectiva de las células madre.
Los investigadores estiman que sus hallazgos apoyan la comprensión de que el modelo tradicional de células madre raras no es válido.
Los resultados de la presente investigación son de gran importancia para la comprensión de las propiedades básicas de las células madre en diferentes tejidos como la piel, los músculos, los folículos pilosos y la médula ósea.
Los investigadores esperan que la revelación de la identidad y la firma genética de las células madre del limbo en este estudio allanarán el camino hacia la comprensión de los procesos de desarrollo de enfermedades de la córnea y otras, en las que las células madre de varios tejidos se dañan, y también conducirá a el desarrollo de tratamientos innovadores y nueva tecnología para reparar órganos dañados como la córnea, entre otras cosas mediante el uso de medicamentos que se dirigen a las vías genéticas dañadas en las células madre y su interacción con las células del
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