heller3 de junio 2010. En el fondo del oído, las células especializadas, llamadas células ciliadas detectan las vibraciones en el aire y las traducen en sonido. Hace diez años, Stefan Heller, PhD, profesor de otorrinolaringología en la Escuela Universitaria de Medicina de Stanford, se le ocurrió la idea de que si pudiera crear estas células en el laboratorio a partir de células madre, sería ir más lejos hacia la forma de ayudar a los científicos a entender las bases moleculares de la audición con el fin de desarrollar mejores tratamientos para la sordera.

Después de años de trabajo de laboratorio, los investigadores en el laboratorio han encontrado una manera de desarrollar las células del ratón que se ven y actúan como células ciliadas externas del oído interno, la pieza clave en nuestro sentido del oído y equilibrio – en una placa de Petri, según se publica en un informe de Heller el 14 de mayo en CELL.

Si, además, se puede perfeccionar la receta para generar células de pelo en millones, podría llevar a importantes avances científicos y clínicos a lo largo del camino hacia la curación de la sordera en el futuro, dijeron.

“Esto nos da una esperanza real de que podría haber algún tipo de terapia de regeneración de las células de pelo”, dijo David Corey, PhD, profesor de neurobiología en la Universidad de Harvard que no participó en el estudio. “Podría tardar una década o más, pero es una posibilidad”.

El uso de ambas células madre embrionarias de ratones, así como los fibroblastos reprogramados de ratón (un tipo de células relativamente indiferenciadas que se encuentran en muchas partes del cuerpo), los investigadores presentan una guía paso a paso sobre cómo lograr que estas células en las células sensoriales que normalmente residen en el oído interno.

“Sabíamos que estaba trabajando cuando los vimos en el microscopio electrónico”, dijo Heller. “Realmente parecía que estaban más o menos retirado de la oreja.”

Los seres humanos nacen con 30.000 cocleares y células ciliadas vestibulares por mazorca. (Por el contrario, una retina tiene unos 120 millones de fotorreceptores.) Cuando un número considerable de estas células son perdidos o dañados, se produce pérdida de la audición. La razón principal de pérdida de la audición y ciertos trastornos de equilibrio es que – a diferencia de otras especies como las aves – los seres humanos y otros mamíferos no son capaces de regenerar espontáneamente estas células auditivas.

A medida que la población ha envejecido y la contaminación acústica se ha vuelto más grave, los expertos en salud estiman que uno de cada tres adultos mayores de 65 años ha desarrollado una pérdida de audición discapacitante, debido a la destrucción de este reducido número de células ciliadas.

Uno de los obstáculos a la comprensión de las bases moleculares de la audición es la escasez de las células de pelo disponibles para el estudio, dijo Heller. Mientras que los investigadores necesitarán finalmente las células de pelo humano, la versión del ratón es un buen modelo para las fases iniciales de experimentación, dijo. Además de utilizar las células madre embrionarias de ratones, los investigadores utilizaron fibroblastos que habían sido reprogramadas para comportarse como células madre: Se las conoce como células madre pluripotentes inducidas, o células iPS.

“Nuestro estudio ofrece un protocolo para generar millones de células pilosas funcionales de una fuente renovable”, dijo Heller. “Ahora podemos generar estas células y no tienen que pasar por decenas de ratones en un solo experimento. Esto nos permite hacer estudios moleculares con una eficiencia mucho mayor. ”

El estudio detalla cómo los investigadores lograron persuadir a las células madre embrionarias de ratones y las células iPS, a través de las diferentes fases del desarrollo que ocurren en el útero. Según el autor principal Kazuo Oshima, MD, PhD, una profesora de investigación de Stanford, que trabaja en el laboratorio de Heller, comenzaron girando el vástago y las células iPS en el tipo de células que forman ectodermo un embrión joven – capa externa del embrión de las células que finalmente diferenciarse en muchos tejidos y estructuras, como la piel y las células nerviosas. El siguiente paso fue el uso de los factores de crecimiento específicos para transformarlos en “ótico-progenitoras” células (del oído medio ótica). Y después de eso, variaron la sopa química en el plato, para que las células agrupadas en una forma similar a las células ciliadas y desarrollado paquetes stereociliary, que también son característicos de las células ciliadas.

“Vimos cómo el oído se desarrolla en un embrión en la escalera del desarrollo, e imitaron estos pasos en una placa de cultivo”, dijo Heller.

Las células pilosas en el oído interno contienen grupos minúsculos de las proyecciones similares a pelos, conocido como estereocilios. Las vibraciones sonoras causan que los estereocilios se doble ligeramente, causando vibraciones mecánicas que luego se transforma en una señal electroquímica que el cerebro interpreta como sonido.

Las células de la placa de Petri, en virtud de un examen detenido, tenía esta misma estructura.

“Estas células tienen una estructura muy intrigante”, dijo Heller. “Se ven como tienen mechones de pelo de los estereocilios.”

Más importante, el estudio mostró además que las células también respondieron a la estimulación mecánica mediante la producción de corrientes al igual que las células ciliadas. Con el uso de una sonda, los investigadores estimularon los paquetes y se registraron los corrientes que se expresaron. El Co-autor Anthony Ricci, PhD, profesor de otorrinolaringología, fue el responsable de este paso de la obra.

Heller, líder en investigación de células madre basada en el oído interno, recientemente se ha centrado en dos pistas de posibles curas para la sordera: la terapia de drogas – que podría ser tan simple como una aplicación de gotas para los oídos – y trasplante de células madre en el interior de la oreja.

Ambos caminos podría lograr más avances por su actual capacidad para desarrollar células de pelo en forma de celdas, dijo. “Ahora podría probar miles de fármacos en una placa de cultivo”, explicó. “Es imposible lograr esa escala en los animales. Dentro de una década podríamos aprovechar los beneficios de este tipo de revisión. ”

La investigación del laboratorio en la regeneración de las células para el trasplante de pelo en el oído interno para curar la sordera también continuará.

“Hicimos las células de pelo en forma de celdas en una placa de Petri”, dijo Oshima. “Este es un paso importante hacia el desarrollo de futuras terapias.”

El estudio fue financiado por becas del Instituto Nacional de Salud, el Instituto de Medicina Regenerativa de California y por un Neurociencia del cerebro Trastornos Premio de la Fundación McKnight Fondo para la neurología.

Otros co-autores incluyen a Stanford estudiosos postdoctoral Kunyoo Shin, PhD, Marcos Diensthuber, MD, y Peng Anthony, PhD.

Más información sobre el Departamento de Otorrinolaringología, que apoyó la investigación, está disponible en http://med.stanford.edu/ohns/.

FUENTE: ESCUELA DE MEDICINA DE STANFORD

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