Expansión de células madre y progenitoras hematopoyéticas a partir de sangre de cordón umbilical mediante el uso de organoides hepáticos humanos de bioingeniería

El trasplante con células madre hematopoyéticas proporciona una salida a una gran variedad de enfermedades hematológicas malignas y no malignas. Sin embargo, alrededor del 70% de los pacientes que necesitan un trasplante no poseen un familiar con antígenos leucocitarios humanos compatibles1 como donante. Además, la gran diversidad racial y étnica de los diversos pacientes, resulta que sea casi imposible identificar un donante no emparentado compatible en un tiempo razonable2.El uso de células madre/progenitoras hematopoyéticas de cordón umbilical ha aumentado las posibilidades de encontrar donantes compatibles, ya que este tipo de trasplantes poseen un menor riesgo a la hora de inducir enfermedad de injerto contra el huésped y puede ser utilizado incluso cuando solo existe una coincidencia parcial entre el donante y el receptor, reduciendo las probabilidades de transmitir infecciones virales. No obstante, a pesar de los avances realizados ex vivo en cuanto a la expansión de células madre/progenitoras hematopoyéticas de cordón umbilical se refiere, el número de células CD34+ obtenidas por unidad de cordón, así como la lenta velocidad de injerto, hace que su uso en adultos y adolescentes esté excluido3,4. Asimismo, hay que resaltar la inexistencia de un método robusto para expandir progenitores hematopoyéticos y eritropoyéticos. Todo esto pone de manifiesto la necesidad de generar nuevas tecnologías para la expansión de células madre/progenitoras hematopoyéticas con el objetivo de obtener el número necesario de células hematopoyéticas para el tratamiento de pacientes adultos e incrementar la velocidad de injerto mediante el aumento de progenitores más maduros.Desde el primer trasplante de sangre de cordón umbilical hace ya más de 20 años5, se han desarrollado nuevas estrategias con el fin de superar esta limitación. De esta manera, se puede destacar el uso de diferentes combinaciones de factores de crecimiento en presencia o en ausencia de monocapas de células procedentes de la médula ósea o incluso de células estromales hepáticas6-10. Recientemente, el uso de monocapas mixtas en cultivos 2D11, matrices acelulares12, o bio-andamiajes (“scaffolds”)13 ha contribuido a la expansión de las células madre/progenitoras hematopoyéticas de cordón umbilical, demostrando la gran importancia tanto de la composición como de la estructura del microambiente. Sin embargo, aún sigue siendo un reto el poder expandir células madre hematopoyéticas con capacidad de autorrenovación a largo plazo, de tal manera que se obtenga un número suficiente de células madre hematopoyéticas como para injertar a un adulto, así como un número apropiado de poblaciones progenitoras que puedan acortar el tiempo de injerto.Durante el desarrollo embrionario, el hígado es el principal sitio de diferenciación y expansión de las células madre hematopoyéticas y diferenciación de los progenitores eritroides14. Por lo tanto, dentro del tejido hepático existen distintos nichos celulares los cuales están promoviendo tanto la división asimétrica como la renovación simétrica, conduciendo de esta manera al mantenimiento y a la expansión de las células madre hematopoyéticas, respectivamente15,16. Recientemente, se ha demostrado que organoides hepáticos 3D construidos con hepatoblastos humanos primarios eran capaces de mantener la expansión de las células madre/progenitoras hematopoyéticas in vitro17. Sin embargo, el acceso a esta fuente es bastante limitado y su expansión in vitro no es nada fácil. Por ello, el objetivo de esta tesis es la expansión de las células madre/progenitoras hematopoyéticas procedentes de cordón umbilical mediante el uso de organoides hepáticos fetales humanos, empleando hepatoblastos derivados de células embrionarias humanas en cultivos 3D.Con el fin de alcanzar ese objetivo, la tesis se dividió en tres capítulos:1- Estudiar qué proteínas presentes en la matriz extracelular fetal promueven la expansión y diferenciación de las células madre/progenitoras hematopoyéticas durante el desarrollo embrionario en el hígado fetal. Para ello, se llevó a cabo un estudio proteómico comparativo sobre la matriz extracelular descelularizada de hígados porcinos fetales y adultos.2- Desarrollar y caracterizar hepatoblastos humanos derivados de células embrionarias humanas capaces de ser expandidos en 3D in vitro.3- Expansión de células madre/progenitoras hematopoyéticas procedentes de cordón umbilical mediante el uso de organoides hepáticos fetales humanos.Los resultados obtenidos a lo largo de la tesis nos sugieren:1. El estudio proteómico de las matrices extracelulares fetales y adultas demostró la presencia significativa de diversas proteínas, las cuales podrían tener diferentes papeles e implicaciones sobre la hematopoyesis fetal en el hígado.2. Los hepatoblastos generados a partir de las células embrionarias humanas demostraron ser capaces de retener de manera estable el fenotipo típico de este tipo celular, manifestaron ser células bipotenciales con la habilidad de diferenciarse a células hepatocíticas y células colangiocíticas y mostraron su habilidad para expresar factores de crecimiento hematopoyéticos específicos.3. Los organoides hepáticos (fetales) humanos de bioingeniería demostraron tener un papel importante en el mantenimiento de las células madre hematopoyéticas y de los progenitores eritropoyéticos.