Científicos han descubierto las señales que determinan el destino de las células inmaduras en el páncreas. La investigación muestra que son muy móviles y que su destino está fuertemente influenciado por su entorno inmediato. Este avance, publicado en la revista 'Nature', facilitará la fabricación de células de los islotes pancreáticos a partir de células madre y podría ayudar a combatir la diabetes tipo 1.
La diabetes tipo 1 es una enfermedad autoinmune que destruye las células beta productoras de insulina en el páncreas del paciente. Los enfoques actuales de las terapias de reemplazo tienen como objetivo generar células beta productoras de insulina a partir de células madre pluripotentes humanas. Hasta ahora, el diseño de células especializadas a partir de células madre pluripotentes se ha basado en gran medida en el conocimiento empírico de lo que funciona.
"Ahora, hemos podido cartografiar la señal que determina si las células progenitoras pancreáticas se volverán endocrinas, como las células beta productoras de insulina o las células ductales", explica el director del estudio, el profesor Henrik Semb, director del Instituto de Investigación Traslacional de Células Madre en 'Helmholtz Zentrum München', Alemania.
"Las células son análogas a los pinballs, cuya puntuación final se basa en la suma de los encuentros con componentes electrónicos. Se mueven constantemente alrededor del páncreas en desarrollo, lo que lleva a frecuentes cambios ambientales. Mostramos que la exposición a componentes específicos de la matriz extracelular determina el destino final de las células", explica Semb, también profesor y director ejecutivo del Centro de la Fundación Novo Nordisk para la Biología de Células Madre (DanStem) en la Universidad de Copenhague, Dinamarca.
LA MATRIZ DETERMINA EL DESTINO
Las células progenitoras son similares a las células madre, ya que pueden auto-renovarse y diferenciarse en tipos de células maduras, pero su capacidad de auto-renovación está generalmente limitada en comparación con la de las células madre. El comportamiento dinámico de las progenitoras durante la formación de órganos hace que sean difíciles de estudiar. Para superar este obstáculo, el científico sembró células progenitoras derivadas de células madre humanas con diferentes proteínas de la matriz en dispositivos de cristal
Usando este enfoque, los investigadores podrían estudiar cómo cada progenitora, sin la influencia de las células vecinas, reacciona a su entorno. "Esto nos permitió descubrir algo muy sorprendente. Nuestra investigación reveló que las interacciones con distintos componentes de la matriz extracelular cambian el estado de fuerza mecánica dentro de la progenitora. Estas fuerzas resultan de las interacciones entre la matriz extracelular, que está fuera de la célula, y el citoesqueleto de actina, que está dentro de la célula".
Las células endocrinas pancreáticas incluyen todas las células productoras de hormonas, como las células beta productoras de insulina y las células alfa generadoras de glucagón, dentro del islote de Langerhans, mientras que las células ductales son células epiteliales que recubren los conductos del páncreas. "Los experimentos muestran que la exposición a la matriz de laminina extracelular instruye a las células progenitoras hacia un destino endocrino al reducir las fuerzas mecánicas dentro de las células. Y viceversa, la exposición a la fibronectina resulta en un destino de conducto debido al aumento de las fuerzas mecánicas".
A través del análisis detallado realizado por los dos primeros autores de los doctores DanStem Anant Mamidi y Christy Prawiro, los investigadores descubrieron los detalles moleculares de la vía de señalización respectiva e incluso pudieron validar la relevancia fisiológica in vivo durante el desarrollo del páncreas. "Ahora, podemos reemplazar un número significativo de sustancias derivadas empíricamente, cuyo modo de acción en los protocolos de diferenciación actuales de vanguardia es en gran parte desconocido, con inhibidores de moléculas pequeñas que se dirigen a componentes específicos de la vía recientemente identificada mecano-señaladora", explica Henrik Semb.
Con esta nueva estrategia, ahora pueden producirse de manera más rentable y fuerte células beta productoras de insulina a partir de células madre pluripotentes humanas para futuros tratamientos contra la diabetes. "Nuestro descubrimiento abre nuevos caminos porque explica cómo las células progenitoras multipotentes maduran en diferentes tipos de células durante la formación de órganos --dice Semb--. También nos brinda las herramientas para recrear los procesos en el laboratorio, para diseñar con mayor precisión células perdidas, o dañadas, en enfermedades graves, como la diabetes tipo 1 y las enfermedades neurodegenerativas, para futuras terapias de reemplazo celular".
