Para las células origen, más egregio no significa mejor

Las células del mismo tipo son sorprendentemente uniformes en tamaño, mientras que los tamaños de las células difieren entre los diferentes tipos de células. Esto plantea la cuestión de si el tamaño celular es importante para la fisiología celular.

El nuevo estudio sugiere que el agrandamiento celular conduce a una disminución en la función de las células madre. Los investigadores encontraron que las células madre sanguíneas, que se encuentran entre las células más pequeñas del cuerpo, pierden la capacidad de realizar su función normal, reponer las células sanguíneas del cuerpo, a medida que crecen. Sin embargo, cuando las células recuperaron su tamaño normal, volvieron a comportarse normalmente.

Los investigadores también encontraron que las células madre sanguíneas tienden a agrandarse con la edad. Su estudio muestra que esta ampliación contribuye a la disminución de las células madre durante el envejecimiento.

«Hemos descubierto el agrandamiento celular como un nuevo factor de envejecimiento in vivo, y ahora podemos explorar si podemos tratar el agrandamiento celular para retrasar el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con el envejecimiento», dice Jette Lengefeld, ex postdoctorado en MIT, quien ahora es un investigador principal de la Universidad de Helsinki.

Lengefeld es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Avances científicos. La difunta Angelika Amon, profesora de biología en el MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer, es la autora principal del estudio.

Efectos sobredimensionados

Se sabe desde la década de 1960 que las células humanas cultivadas en una placa de laboratorio aumentan de tamaño cuando se vuelven senescentes, un estado celular que no se divide.

que está asociado con el envejecimiento. Siempre que una célula se divide, puede sufrir daños en el ADN. Cuando esto sucede, la división se detiene para reparar el daño. Durante cada uno de estos retrasos, la celda se vuelve un poco más grande. Muchos científicos creían que este agrandamiento era simplemente un efecto secundario del envejecimiento, pero el laboratorio de Amon ha comenzado a investigar la posibilidad de que los tamaños de células grandes provoquen la pérdida de función relacionada con la edad.

Lengefeld estudió los efectos del tamaño en las células madre, en particular las células madre sanguíneas, que dan lugar a las células sanguíneas de nuestro cuerpo durante toda la vida. Para estudiar cómo afecta el tamaño a estas células madre, los investigadores dañaron su ADN, lo que provocó un aumento de su tamaño. Luego compararon estas células agrandadas con otras células que sufrieron daño en el ADN pero que no pudieron aumentar de tamaño usando un medicamento llamado rapamicina.

Después del tratamiento, los investigadores midieron la funcionalidad de estos dos grupos de células madre inyectándolos en ratones a los que se les extrajeron las células madre sanguíneas. Esto permitió a los investigadores determinar si las células madre trasplantadas eran capaces de repoblar las células sanguíneas de los ratones.

Descubrieron que las células madre agrandadas y dañadas por el ADN no podían producir nuevas células sanguíneas. Sin embargo, las células madre dañadas por el ADN que se mantenían pequeñas aún podían producir nuevas células sanguíneas.

En otro experimento, los investigadores utilizaron una mutación genética para reducir el tamaño de las células madre grandes y naturales que encontraron en ratones más viejos. Demostraron que si hacían que esas grandes células madre volvieran a ser pequeñas, las células recuperaban su potencial regenerativo y se comportaban como células madre más jóvenes.

«Esta es una fuerte evidencia para apoyar el modelo de que el tamaño es importante para la funcionalidad de las células madre», dice Lengefeld. «Cuando dañamos el ADN de las células madre pero las mantenemos pequeñas durante el daño, conservan su funcionalidad. Y si reducimos el tamaño de las células madre grandes, podemos restaurar su función».

Mantenga las células pequeñas

Cuando los investigadores trataron a los ratones con rapamicina, comenzando a una edad temprana, pudieron evitar que las células madre sanguíneas crecieran a medida que los ratones envejecían. Las células madre sanguíneas de esos ratones permanecieron pequeñas y pudieron construir células sanguíneas como células madre jóvenes incluso en los ratones de 3 años, una edad avanzada para un ratón.

La rapamicina, un fármaco que puede inhibir el crecimiento celular, se usa ahora para tratar ciertos cánceres y prevenir el rechazo de órganos trasplantados, y ha despertado interés por su capacidad para prolongar la vida útil en ratones y otros organismos. Puede ser útil para ralentizar el crecimiento de las células madre y, por lo tanto, podría tener efectos beneficiosos en los seres humanos, dice Lengefeld.

«Si encontramos medicamentos específicos para reducir de nuevo las células madre sanguíneas grandes, podemos comprobar si esto mejora la salud de las personas que padecen problemas del sistema sanguíneo, como anemia y un sistema inmunológico reducido, o quizás incluso ayuda a las personas con leucemia». dice.

Los investigadores también demostraron la importancia del tamaño en otro tipo de célula madre: las células madre intestinales. Descubrieron que las células madre más grandes eran menos capaces de generar organoides intestinales, que imitan la estructura del revestimiento intestinal.

«Esto sugirió que esta relación entre el tamaño y la función de las células se conserva en las células madre y que el tamaño de las células es un indicador de la función de las células madre», dice Lengefeld.

La investigación fue financiada, en parte, por el Howard Hughes Medical Institute, el Jane Coffin Childs Memorial Fund, la Swiss National Science Foundation, el Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development, la Koch Institute Support (core) subvención de el Instituto Nacional del Cáncer y la Iniciativa de Células Madre del MIT.