El árbol genealógico de producción de sangre revela miles de células madre

Los resultados, publicados este miércoles en 'Nature', presentan una nueva oportunidad para estudiar, en humanos, cómo las células madre de todo el cuerpo cambian durante el envejecimiento y la enfermedad. Utilizando la secuenciación del genoma completo para construir y analizar un árbol genealógico de células, este trabajo podría conducir a ideas sobre cómo se desarrollan los cánceres y por qué algunas terapias con células madre son más efectivas que otras.

Todos los órganos de nuestro cuerpo dependen de las células madre para mantener su función. Las células madre adultas que se encuentran en los tejidos u órganos son una población autosostenible de células cuya descendencia forma todos los tipos de células especializadas dentro de un tejido.

Las células madre sanguíneas impulsan la producción de sangre y se usan en tratamientos y terapias como los trasplantes de médula ósea, un tratamiento para la leucemia que reemplaza las células cancerosas con células madre sanas. Sin embargo, las células madre sanguíneas en humanos no se entienden completamente, incluso algunas de las preguntas más básicas, como cuántas células hay y cómo cambian con la edad, aún no tienen respuesta.

Ahora, los científicos han podido determinar cuántas células madre sanguíneas están contribuyendo activamente a un ser humano saludable. Los investigadores adaptaron un método tradicionalmente utilizado en ecología para rastrear el tamaño de la población para estimar que un adulto sano tiene entre 50.000 y 200.000 células madre que contribuyen a sus células sanguíneas en cualquier momento.

El doctor Peter Campbell, autor principal del equipo del Instituto Wellcome Sanger, subraya: «Descubrimos que los adultos sanos tienen entre 50.000 y 200.000 células madre sanguíneas, que es aproximadamente diez veces más de lo que se pensaba. Mientras que las estimaciones previas de los números de células madre sanguíneas se extrapolaron de estudios en ratones, gatos o monos, ésta es la primera vez que el número de células madre se ha cuantificado directamente en humanos. Este nuevo enfoque abre vías para estudiar las células madre en otros órganos humanos y cómo cambian entre la salud y la enfermedad, y envejecemos».

Los científicos descubrieron que el número de células madre en la sangre aumenta rápidamente durante la niñez y alcanza una meseta en la adolescencia, de forma que el número de células madre se mantiene relativamente constante durante la edad adulta.

En el estudio, los investigadores llevaron a cabo la secuenciación del genoma completo en 140 colonias de células madre sanguíneas de un hombre sano de 59 años. El equipo adaptó un método de captura-recaptura, utilizado tradicionalmente en ecología para monitorizar poblaciones de especies, para «marcar» las células madre y compararlas con la población de células sanguíneas.

El primer autor del Instituto Wellcome Sanger, Henry Lee-Six, explica: «Aislamos varias células madre de la sangre y la médula ósea y secuenciamos sus genomas para encontrar mutaciones. Las mutaciones actúan como códigos de barras, cada uno de los cuales marca únicamente una célula madre y sus descendientes. Luego, buscamos estas mutaciones en el resto de la sangre para ver qué fracción de células sanguíneas llevan los mismos códigos de barras y, a partir de esto, pudimos estimar cuántas células madre había en total».

Los métodos actuales para medir el tamaño de la población de células madre implican típicamente la ingeniería del genoma, lo que significa que están limitados a organismos modelo, como los ratones. Mediante el análisis de mutaciones de origen natural en células humanas, los científicos pueden usar la acumulación de mutaciones para rastrear las células madre y ver cómo la dinámica de las células madre cambia a lo largo de la vida de una persona.

«Este nuevo enfoque es enormemente flexible. No solo podemos medir cuántas células madre existen, también podemos ver cómo se relacionan entre sí y qué tipos de células sanguíneas producen. Aplicando esta técnica a muestras de pacientes con cáncer de la sangre, ahora deberíamos poder aprender cómo las células individuales superan a las células normales para expandir su número y provocar cáncer», afirma el doctor David Kent, autor principal conjunto del Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute y el Departamento de Hematología de la Universidad de Cambridge.

Y concluye: «A medida que se reduce el costo de la secuenciación genómica, se está transformando la investigación científica de tal manera que los estudios que antes se consideraban imposiblemente grandes se están convirtiendo en rutina. Es un momento muy emocionante para trabajar en este espacio».