Efecto de la hipoxia en un modelo de esfera multicelular organotípica para el estudio del microambiente de células madre hematopoyéticas humanas

Abstract

Introducción: El microambiente medular está compuesto por factores biológicos, químicos y físicos, que actúan de forma sinérgica para modular y regular la proliferación, auto-renovación, diferenciación y migración de las células madre hematopoyéticas (CMH). Entre las poblaciones presentes en la médula ósea (MO), las células madre mesenquimales (CMM) y las células endoteliales (CE), a través de contacto célula-célula y por medio de la producción de factores solubles, tienen un efecto importante en la regulación de las CMH. La MO tiene niveles de oxígeno (O2) que oscilan entre el 1% y 6% lo cual se ha reportado también es de gran importancia en la regulación de las CMH. Es necesario que los estudios in vitro tengan en consideración varias características del microambiente in vivo para lograr hacer evaluaciones más precisas del microambiente de CMH en condiciones normales y patológicas. Por lo tanto, en el presente trabajo se desarrolló un modelo de esfera multicelular organotípica para el estudio de las CMH humanas, considerando la sinergia entre poblaciones celulares medulares y tensiones de O2, que permiten simular las condiciones celulares medulares in vivo. Metodología: Para la conformación de las esferas multicelulares se utilizó el sistema de levitación magnética; se aislaron CMH obtenidas de sangre de cordón umbilical, CMM obtenidas de MO y una línea celular endotelial de microvasculatura dérmica (CC-2811, Lonza®). Se realizaron cultivos a concentraciones de O2 atmosféricas (21% de O2) y a concentraciones fisiológicas (3% y 1% de O2). Se realizaron análisis de volumen, esfericidad y porcentaje de agregación celular durante 10 y 15 días en cultivo; evaluaciones de viabilidad, histológicas, inmunohistoquímicas; detección de antígenos hematopoyéticos y de la proteína Ki67; y se evaluó la producción de especies reactivas de O2 (EROs). Resultados: Después de 15 días en cultivo se obtuvieron esferas multicelulares con una viabilidad superior al 80%, los resultados de histología demostraron estructuras con ausencia de centro necrótico y se observó una mayor proliferación celular al 3% de O2. Se observó una mayor expresión de CD133 al 3% de O2 y una mayor expresión de CD33 y CD7 al 1% de O2. La ubicación de las células hematopoyéticas está en la zona intermedia entre la periferia y el centro de la esfera, y se encontró una disminución de las EROs en las esferas cultivadas al 1% de O2. Conclusión: Se logró desarrollar un modelo de esfera multicelular organotípica que sirve para evaluar diferentes características de las CMH humanas y su microambiente, y se estableció el efecto de la hipoxia en este modelo de cultivo in vitro. Lo encontrado en este estudio es un aporte importante para el desarrollo de organoides para el estudio de enfermedades hematológicas y de MO, y para la evaluación de sus respectivos tratamientos.