El trasplante de células madre hematopoyéticas (CMH) cura enfermedades de la sangre, pero faltan donantes y la edad del donante empeora el resultado. Con los años, las CMH pierden capacidad de regeneración, desplazan el equilibrio hacia las células mieloides y acumulan cambios epigenéticos. La reprogramación de células somáticas a células madre pluripotentes inducidas (iPSC) reinicia la edad epigenética casi hasta cero y alarga los telómeros. Sin embargo, seguía sin estar claro si a partir de iPSC se pueden obtener CMH que adquieran una identidad plena de células madre sanguíneas adultas y que, al mismo tiempo, conserven rasgos moleculares jóvenes después del trasplante.
Los investigadores tomaron seis líneas de iPSC de donantes de entre 18 y 60 años, obtenidas de distintas células somáticas (mononucleares de sangre periférica, fibroblastos, células madre mesenquimales). Las diferenciaron a CMH con un protocolo basado en cuerpos embrionarios en rotación y citocinas. Las células obtenidas se trasplantaron a ratones inmunodeficientes NBSGW, que sostienen el injerto de CMH humanas sin irradiación. A las 20 semanas evaluaron el injerto, la composición de la sangre, los perfiles de metilación del ADN, el transcriptoma de células individuales y la longitud de los telómeros. Después trasplantaron parte de la médula ósea de los receptores primarios a ratones secundarios y repitieron los análisis otras 20 semanas más tarde.
La edad epigenética de las iPSC, determinada con los relojes de Horvath, fue de alrededor de cero y tras la diferenciación a CMH se mantuvo baja (0,55 años). Después del primer trasplante, la edad de las células humanas en la médula ósea de los ratones fue en promedio de 1,68 años, y tras el segundo, de 5,28 años, lo que corresponde a una velocidad de envejecimiento de 2,17 y 7,83 días por día in vivo, respectivamente. A modo de comparación, las células de sangre de cordón umbilical envejecieron a una velocidad de 1,37 días por día. Además, la metilación de los promotores cambió en dos fases: primero, durante la diferenciación in vitro, se silenciaron los genes de pluripotencia y se activaron los reguladores hematopoyéticos, y después del trasplante se produjo una segunda oleada de cambios que acercó las células a las CMH primarias del adulto. Los sitios CpG asociados a la edad y la entropía de metilación se mantuvieron estables en todas las etapas. La longitud de los telómeros en las CMH derivadas de iPSC fue significativamente mayor que en las CMH primarias de adultos (mediana de 11 469 frente a 8 435 pares de bases), y la proporción de telómeros críticamente cortos (<3 mil pares de bases) fue del 1,33% frente al 10,59%.
El trabajo muestra que el envejecimiento epigenético y la adquisición de la identidad de CMH se pueden disociar: las células pasan por una maduración funcional, pero conservan un epigenoma joven y telómeros largos. Esto cambia la idea de que la madurez va inevitablemente acompañada de envejecimiento y abre el camino a crear trasplantes con funciones de células adultas y una reserva de juventud. A diferencia del trabajo vecino sobre el envejecimiento celular, donde se estudiaban los cambios de metilación en células individuales, aquí se demuestra la estabilidad del estado joven en toda una población de células madre sometida a estrés proliferativo.
Las investigaciones futuras pueden comprobar si la juventud se mantiene en experimentos más prolongados y en otros modelos animales, incluidos los nichos humanizados. Es importante averiguar si el parecido con las CMH primarias refleja una maduración de las células o una selección de clones raros. El perfilado de metilación de células individuales y el seguimiento de clones ayudarán a separar estos procesos. Si los rasgos jóvenes se conservan, se podrán crear CMH donantes universales para tratar enfermedades sanguíneas asociadas a la edad.
Los resultados son importantes para la medicina regenerativa, la transplantología y la gerontología. Sientan las bases para desarrollar productos celulares que combinen la funcionalidad de las CMH adultas con la juventud epigenética.
Los siguientes pasos incluyen el perfilado de células madre individuales, el seguimiento de clones después del trasplante y las pruebas en modelos con nicho de médula ósea humano. También hay que evaluar cómo influyen los rasgos epigenéticos jóvenes en la función a largo plazo y en la predisposición a la hematopoyesis clonal.
El trabajo se relaciona directamente con un problema no resuelto de la medicina regenerativa: cómo obtener células madre funcionales que no carguen con el peso de la edad del donante. También aborda la cuestión de qué cambios epigenéticos son causa y cuáles consecuencia del envejecimiento de las células madre. Se demuestra que la metilación asociada a la edad puede mantenerse baja incluso con una proliferación intensa, lo que pone en duda la inevitabilidad de acumular errores epigenéticos.
Los relojes epigenéticos de Horvath utilizados en el trabajo se calibraron con miles de muestras de tejidos humanos y pueden predecir la edad con una precisión de unos pocos años. En este trabajo mostraron que las células que pasaron por la reprogramación y dos trasplantes siguen siendo más jóvenes que siete años, aunque su edad «real», contando el donante y el tiempo de cultivo, podría superar los 60 años.
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