Identificación, caracterización y aislamiento de células madre somáticas en los miomas humanos

En los últimos años la Medicina y la Biología han experimentado varias revoluciones. La más reciente es la denominada Medicina Regenerativa (Robey, 2000), basada principalmente en el conocimiento y potencial uso terapéutico de las células madre con la finalidad de regenerar tejidos u órganos dañados y, de este modo, poder tratar enfermedades crónico-degenerativas hasta ahora incurables, así como poder profundizar en los mecanismos que regulan el cáncer. Las células madre o troncales son células indiferenciadas con capacidad de auto-renovación y que pueden, en circunstancias determinadas, generar otras células diferenciadas de igual o distinta estirpe celular. Dependiendo de su procedencia se distinguen, clásicamente, tres tipos diferentes de células madre: embrionarias, primordiales y adultas, aunque nuestro grupo se va a centrar en estas últimas. Se ha propuesto que tras su formación fetal, tejidos y órganos mantienen una población restringida de células indiferenciadas en estadio quiescente denominadas células madre adultas. Al dividirse, las células madre adultas generan un tipo de célula intermedia parcialmente diferenciada y con capacidad de división, que dará lugar a células diferenciadas propias de ese órgano (Robey, 2000). Se caracterizan por su auto-renovación o capacidad para generar copias idénticas de sí mismas durante períodos prolongados de tiempo y por su capacidad para dar lugar a células o tejidos propios de la hoja embrionaria a la que pertenece su linaje. Se han aislado células madre adultas humanas en muchos tejidos como neural (Gage, 2000), hígado (Forbes y cols. 2002), páncreas (Bonner-Weir, S. y Sharma, A. 2002), órganos hematopoyéticos (Bonnet, D. 2002), músculo cardíaco (Hughes SM, Blau HM. 1990), músculo esquelético (Seale, P. y Rudnicki, M.A. 2000), epidermis (Watt, F.M. 1988),epitelio gastrointestinal (Marshman, E., Booth, C., y Potten, C. S. 2002),bazo (Otto, W.R. 2002),endometrio (Cervelló y cols,2006) y más recientemente en miometrio (Ono y cols, 2007). Por otro lado, el tejido miometrial humano, debido a su enorme desarrollo durante el embarazo (hasta en 20 veces su tamaño), requiere de la existencia de una población de células madre adultas funcionalmente relevantes y muy activas. Estas han sido identificadas aisladas y caracterizadas en los últimos años (Ono y cols., 2007). Dicha población celular debe permanecer indiferenciada en sus nichos, susceptible de ser inducida durante un posible embarazo. Además, podría disponer de mecanismos de autocontrol para evitar patologías derivadas de su proliferación benigna incontrolada como es la formación de miomas. Basándonos en estas premisas, la presente tesis doctoral tiene por objeto la identificación, caracterización y aislamiento de la población de células candidatas a ser las células madre somáticas formadoras de miomas. En la actualidad, una de cada cuatro mujeres desarrolla miomas, siendo la patología ginecológica más frecuente que causa dolor, alteraciones menstruales e infertilidad. Su origen es desconocido y aunque sabemos que es hormono-dependiente solo es tratable mediante cirugía. Los resultados de este estudio son un fuerte argumento para apoyar la implicación de las células de la Side Population (SP) aisladas de miomas humanos, como supuestas células iniciadoras del tumor. Estas células tienen una elevada capacidad de proliferación in vitro bajo condiciones de hipoxia, un posible origen mesenquimal con la capacidad de diferenciarse in vitro en adipocitos y osteocitos, así como la capacidad para dar lugar a un tejido similar a un mioma in vivo (modelo animal). Sin embargo, las limitaciones de este modelo hacen indispensable la búsqueda de marcadores específicos basados en las características de la SP, como se sugiere en el análisis genómico. Por otro lado, el establecimiento de las dos líneas celulares generadas LeioSP1-2, podría proporcionar un excelente modelo in vitro e in vivo para ampliar conocimientos acerca de la fisiología de los miomas y apoyar aún más la idea del origen de los mismos como una enfermedad derivada a partir de la división anómala de éstas células madre adultas y no de cualquier tipo celular del miometrio.Human uterine fibroids or leiomyomas are the most common benign tumor of the female genital tract affecting 25-30% of women worldwide. They are estrogen-dependent tumors within the myometrium composed by high extracellular matrix content. Typical leiomyoma symptoms, such as pain, menstrual disorders and infertility (1), tend to increase with age and tumor size, constituting the main cause of hysterectomy (2) since no effective long-term medical treatment is available. Despite its high prevalence, knowledge about the cells initiating these uterine tumors is scarce (3), although their origin is associated with disorders in the function, proliferation and fate of a subset of myometrial cells (4, 5). A large body of evidence points to its clonal origin (6) and high proliferation features under hypoxic conditions (7, 8). The cancer stem cells (CSC) or cell initiators of tumors (CIT) hypothesis suggests that tumor cells are organized hierarchically, similarly to normal tissues, with a small self-renewing population of stem cells (SC) generating a large population of proliferative cells that differ from the rest. Thus, they are initiated through a small subset of tumor cells that are ultimately responsible for their formation and growth. CSC/CIT have been identified in a variety of solid tumors, including breast (9), prostate (10), colorectal (11), pancreatic (12), brain (13, 14), and ovarian cancer (15-19). Side population (SP) cells have been successfully used as a tool to identify somatic SC in different organs and tissues, such as bone marrow (20,21), mammary gland (22), skin (23), lung (24), dental pulp (25), endometrium (26-28) and uterine myometrium (29), and also in tumors such as ovarian cancer (18). However, accumulated evidences also demonstrate that tumor progression could result from the interaction between CSC/CIT and their microenvironment (30), specifically with the stromal compartment (31, 32). In this context, our aim was to isolate and characterize the SP population from human leiomyomas, analyzing its clonogenic activity under hypoxic conditions and establishing two MyoSP cell lines (MyoSP1 and MyoSP2). Here we report in vitro and in vivo assays demonstrating the ability of these cell lines to differentiate into mesenchymal lineages cell types, and to form a tissues-like leiomyoma in an animal model