Según investigadores de Weill Cornell Medicine, los huesos vertebrales que forman la columna están formados por un tipo de célula madre que secreta una proteína que promueve la propagación del tumor. El descubrimiento arroja luz sobre por qué los tumores sólidos suelen hacer metástasis en la columna y podría ayudar en el desarrollo de nuevos medicamentos ortopédicos y contra el cáncer. En el estudio, publicado en Nature, los investigadores descubrieron que el hueso espinal es producido por un tipo de célula madre distinta de otras células madre productoras de hueso. Usando «organoides» que se parecían a huesos creados a partir de células madre espinales, los científicos demostraron que una proteína llamada MFGE8 liberada por estas células madre es sustancialmente responsable de la conocida predisposición de los tumores a viajar a la columna vertebral, en lugar de a huesos largos, como las piernas. huesos.
«Sospechamos que muchas enfermedades óseas que afectan preferentemente a la columna son atribuibles a las distintas propiedades de las células madre del hueso espinal», dijo el autor principal del estudio, el Dr. Matthew Greenblatt, profesor asociado de patología y medicina de laboratorio y miembro del Centro de Cáncer Sandra y Edward Meyer. Center en Weill Cornell Medicine y patólogo en NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center. En los últimos años, el Dr. Greenblatt y otros científicos han descubierto que diferentes tipos de hueso se derivan de diferentes tipos de células madre óseas. Debido a que las vértebras, en comparación con otros huesos como los huesos de los brazos y las piernas, se desarrollan a lo largo de un camino diferente en las etapas tempranas de la vida y también parecen haber tenido una trayectoria evolutiva distinta, el Dr. Greenblatt y su equipo plantearon la hipótesis de que probablemente exista una células madre vertebrales distintas. .
Los investigadores comenzaron aislando lo que se conoce como células madre esqueléticas, que dan origen a todos los huesos y cartílagos, a partir de diferentes huesos de ratones de laboratorio, basándose en marcadores proteicos de superficie conocidos de estas células. Luego analizaron la actividad genética en estas células para ver si podían encontrar un patrón distinto a los asociados con el hueso vertebral. Este esfuerzo produjo dos descubrimientos principales. El primero fue una definición nueva y más precisa, basada en marcadores de superficie, de las células madre esqueléticas en su conjunto. Esta nueva definición excluyó un conjunto de células que no son células madre que habían sido incluidas en la antigua definición de células madre, oscureciendo así algunas investigaciones previas en esta área.
El segundo descubrimiento fue que las células madre esqueléticas de diferentes huesos en realidad varían sistemáticamente en su actividad genética. A partir de este análisis, el equipo identificó un conjunto distinto de marcadores para las células madre espinales y confirmó el papel funcional de estas células en la formación de hueso espinal en experimentos posteriores en ratones y en sistemas de cultivo celular de laboratorio. A continuación, los investigadores investigaron el fenómeno de la atracción relativa de la columna hacia las metástasis tumorales, incluidas las metástasis de tumores de mama, próstata y pulmón, en comparación con otros tipos de hueso. La teoría tradicional, que se remonta a la década de 1940, es que este «tropismo espinal» está relacionado con patrones de flujo sanguíneo que transmiten preferentemente metástasis a la columna en lugar de a los huesos largos. Pero cuando los investigadores reprodujeron el fenómeno del tropismo espinal en modelos animales, encontraron evidencia de que el flujo sanguíneo no es la explicación; de hecho, encontraron una pista que apuntaba a las células madre espinales como posibles culpables.
«Observamos que el sitio de siembra inicial de las células tumorales metastásicas estaba predominantemente en un área de la médula donde se ubicarían las células madre espinales y sus células descendientes», dijo el primer autor del estudio, el Dr. Jun Sun, investigador postdoctoral en el laboratorio Greenblatt. . Posteriormente, el equipo descubrió que la eliminación de las células madre vertebrales eliminaba la diferencia en las tasas de metástasis entre los huesos de la columna y los huesos largos. En última instancia, determinaron que MFGE8, una proteína secretada en mayores cantidades por las células madre vertebrales en comparación con las células madre de huesos largos, contribuye de manera importante al tropismo espinal. Para confirmar la relevancia de los hallazgos en humanos, el equipo colaboró con investigadores del Hospital de Cirugía Especial para identificar las contrapartes humanas de las células madre espinales de ratón y caracterizar sus propiedades. Los investigadores ahora están explorando métodos para bloquear MFGE8 para reducir el riesgo de metástasis espinal en pacientes con cáncer. En términos más generales, dijo el Dr. Greenblatt, están estudiando cómo las distintas propiedades de las células madre espinales contribuyen a los trastornos de la columna.
«Existe una subdisciplina en ortopedia llamada ortopedia espinal, y creemos que la mayoría de las afecciones en esa categoría clínica tienen que ver con esta célula madre que acabamos de identificar», dijo el Dr. Greenblatt.
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