Se ha demostrado que las células madre sanguíneas son susceptibles a la ferroptosis, un tipo de muerte celular

Se ha demostrado que las células madre sanguíneas son susceptibles a la ferroptosis, un tipo de muerte celular

Las células madre sanguíneas son susceptibles a la ferroptosis, un tipo de muerte celular

Imagen de microscopía electrónica de una célula madre hematopoyética humana que muestra las características de la ferroptosis, incluidas las mitocondrias encogidas con menos pliegues de la membrana interna. Crédito: Jiawei Zhao

El cuerpo repone constantemente la sangre con nuevos glóbulos rojos y blancos gracias a un pequeño pero importante grupo de células llamadas células madre hematopoyéticas (HSC). Ahora, investigadores del Broad Institute of MIT Harvard, Boston Children’s Hospital y Dana-Farber Cancer Institute han descubierto que estas células son particularmente vulnerables a la ferroptosis, un tipo de muerte celular provocada por el hierro.

Los científicos han estudiado la ferroptosis principalmente en células cancerosas, pero este estudio, publicado recientemente en la revista Celúla, es uno de los primeros en demostrar que un tipo de célula normal también es susceptible a esta forma de muerte celular. Los hallazgos también apuntan a los posibles efectos secundarios de los medicamentos que se están desarrollando para estimular la ferroptosis para matar las células cancerosas. Y sugieren nuevas estrategias para tratar los trastornos sanguíneos causados ​​por niveles bajos de HSC.

El equipo de investigación descubrió por primera vez esta vulnerabilidad a la ferroptosis en un trastorno poco frecuente de la médula ósea, pero se sorprendió al encontrar esta característica también en HSC sanas. También encontraron que esta susceptibilidad surge de la disminución de la tasa de producción de proteínas de las células.

«Este es un buen ejemplo en el que una enfermedad rara puede enseñarnos mucho más sobre los procesos biológicos fundamentales que de otro modo no habríamos descubierto», dijo Vijay Sankaran, autor principal del estudio y miembro asociado del Instituto Broad. «Realmente refuerza por qué estudiar enfermedades raras puede enseñarnos cosas que son de gran valor».

Sankaran también es presidente de la familia Lodish en la división de hematología/oncología del Boston Children’s, profesora adjunta de pediatría Jan Ellen Paradise, MD en la Escuela de Medicina de Harvard y médica asistente en el Centro de Trastornos de la Sangre y el Cáncer Infantil Dana-Farber/Boston . . Un becario postdoctoral en el laboratorio de Sankaran, Jiawei Zhao, fue el primer autor del estudio.

Características de la ferroptosis

El laboratorio de Sankaran está dedicado a comprender cómo la genética afecta la producción de sangre, y gran parte de ese trabajo se enfoca en cómo funcionan las HSC y cómo pueden descomponerse en la enfermedad. Los investigadores primero se centraron en un trastorno de la médula ósea en el que los pacientes carecen de una enzima llamada MYSM1, que modifica las histonas, o proteínas estructurales que ayudan a enrollar la cadena larga de ADN en la célula. Los pacientes con dos copias rotas del gen MYSM1 pierden todas sus células madre productoras de sangre con el tiempo, pero los científicos no estaban seguros de por qué.

Usando la edición del genoma, los investigadores generaron HSC humanas con copias rotas del gen MYSM1. Las células mostraron signos de estrés y produjeron menos hemo, un compuesto clave que contiene hierro. También fueron más lentos para producir proteínas que podrían protegerse contra la ferroptosis y mostraron signos comunes de ferroptosis, como mitocondrias encogidas y ciertas firmas de lípidos, que fueron perfiladas por Clary Clish y otros en la Plataforma Metabolómica de Broad. Además, los científicos descubrieron que cerrar la ferroptosis en las células evitaba su muerte, lo que sugiere que la ferroptosis podría ser la base de la pérdida de HSC en esta enfermedad.

Estrategias clínicas

Para su sorpresa, el equipo descubrió que, entre todas las células madre y precursoras hematopoyéticas, incluso las HSC sanas eran especialmente vulnerables a la ferroptosis, lo que sugiere una serie de posibles estrategias terapéuticas para las enfermedades que afectan a las HSC.

Los investigadores podrían potencialmente usar medicamentos que bloqueen la ferroptosis para ayudar a que las HSC proliferen y traten otras enfermedades más comunes de la médula ósea, como la anemia aplásica y la anemia de Fanconi. Una estrategia similar podría ayudar a que los HSC sigan funcionando en el laboratorio. Algunas terapias genéticas implican extraer estas células del cuerpo, modificarlas en el laboratorio y luego volver a colocarlas en el cuerpo para tratar ciertas enfermedades. Actualmente, los científicos solo pueden mantener las células madre fuera del cuerpo durante unos días; Si el bloqueo de la ferroptosis mantuviera las células vivas durante más tiempo, los científicos podrían tener más tiempo para diseñarlas en el laboratorio.

Por el contrario, el estudio también sugiere que los investigadores que desarrollan terapias contra el cáncer que apuntan a matar las células cancerosas mediante la inducción de ferroptosis deben monitorear sus tratamientos cuidadosamente para evitar la pérdida de HSC y la producción deficiente de nuevas células sanguíneas.

A continuación, Sankaran planea explorar cómo las HSC son sensibles a la ferroptosis en otras enfermedades y las conexiones entre la producción de proteínas y la ferroptosis en otras células.

«Creo que estos hallazgos reunirán a una variedad de diferentes grupos de personas», dijo Sankaran. «Este es uno de los primeros ejemplos en los que realmente hemos visto que la ferroptosis desempeña un papel, no solo en las células cancerosas donde se ha caracterizado en gran medida, sino también en un tipo de célula normal en nuestros cuerpos».

Más información:
Jiawei Zhao et al, Vulnerabilidad de las células madre hematopoyéticas humanas a la ferroptosis, Celúla (2023). DOI: 10.1016/j.cell.2023.01.020

Información del diario:
Celúla

Proporcionado por Broad Institute of MIT y Harvard

Citación: Se ha demostrado que las células madre sanguíneas son susceptibles a la ferroptosis, un tipo de muerte celular (17 de febrero de 2023) consultado el 20 de febrero de 2023 en https://phys.org/news/2023-02-blood-stem-cells-shown-susceptible .html

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