Hemos logrado avances significativos en el logro de los objetivos generales de nuestra solicitud de subvención. Hemos obtenido células de la piel de 14 sujetos con diversos trastornos gastrointestinales hereditarios y estamos en el proceso de reprogramar estas células para generar células madre pluripotentes. Estas células eventualmente se utilizarán para generar intestinos y otros tejidos que nos permitirán modelar los trastornos de estos diversos sujetos. Anticipamos que este enfoque nos permitirá desarrollar más herramientas que nos permitirán comprender las bases de la diarrea crónica y la insuficiencia intestinal en los niños. También hemos realizado la secuenciación del genoma total (exoma) de varios sujetos con formas únicas de diarrea crónica e insuficiencia intestinal, y hemos identificado varios genes candidatos excelentes que probablemente explican estos trastornos. Continuaremos examinando a otros sujetos con trastornos similares para determinar la gama completa de genes que probablemente estén asociados con estos trastornos. También hemos logrado avances considerables en nuestro intento de hacer crecer la mucosa del intestino delgado humano. Antes de nuestro trabajo, el intestino delgado nunca se había cultivado ni mantenido en cultivo con éxito durante más de unos pocos días. Utilizamos nuestra experiencia trabajando con intestino murino y desarrollamos un método novedoso para cultivar intestinos delgados humanos en una placa de Petri. Ahora estamos trabajando para adaptar nuestros métodos para cultivar muestras intestinales obtenidas de biopsias endoscópicas. Creemos que este avance mejorará la utilidad de nuestro sistema de cultivo para las muestras obtenidas en el momento de la biopsia. En conjunto, hemos logrado avances considerables en el desarrollo de las herramientas necesarias para comprender las bases genéticas de la diarrea crónica y la insuficiencia intestinal en los niños. Estamos utilizando una combinación de secuenciación del genoma, células madre pluripotentes y células madre tisulares (somáticas) para descifrar la biología de trastornos establecidos y descubrir nuevos trastornos que tengan un impacto significativo en el crecimiento y el bienestar de los niños con trastornos gastrointestinales graves.

Período de información:

Los estudiantes de Year 2

Hemos logrado avances significativos en el logro de los objetivos generales de nuestra solicitud de subvención. Hemos obtenido células de la piel de 18 sujetos con diversos trastornos gastrointestinales hereditarios y estamos en el proceso de reprogramar estas células para generar células madre pluripotentes. Estas células se han utilizado para generar epitelio intestinal que nos está permitiendo modelar los trastornos de pacientes con trastornos específicos de insuficiencia intestinal. Anticipamos que este enfoque nos permitirá desarrollar más herramientas que nos permitirán comprender las bases de la diarrea crónica y la insuficiencia intestinal en los niños. También hemos realizado la secuenciación del genoma total (exoma) de varios sujetos con formas únicas de diarrea crónica e insuficiencia intestinal, y hemos identificado varios genes candidatos excelentes que probablemente explican estos trastornos. Continuaremos examinando a otros sujetos con trastornos similares para determinar la gama completa de genes que probablemente estén asociados con estos trastornos. También hemos logrado avances considerables en nuestro intento de cultivar epitelio del intestino delgado humano. El año anterior desarrollamos métodos para cultivar epitelio intestinal obtenido de muestras quirúrgicas humanas cultivándolas en una placa de Petri sobre una capa alimentadora de células. Ahora hemos mejorado este método al eliminar la necesidad de una capa alimentadora de células y hemos desarrollado formas de expandir significativamente las células madre intestinales en cantidades significativas para permitir el modelado. También hemos adoptado estos métodos para cultivar muestras intestinales que se obtienen de biopsias endoscópicas. Creemos que este avance mejorará la utilidad de nuestro sistema de cultivo para las muestras obtenidas en el momento de la biopsia. En conjunto, hemos logrado avances considerables en el desarrollo de las herramientas necesarias para comprender las bases genéticas de la diarrea crónica y la insuficiencia intestinal en los niños. Estamos utilizando una combinación de secuenciación del genoma, células madre pluripotentes y células madre tisulares (somáticas) para descifrar la biología de trastornos establecidos y descubrir nuevos trastornos que tengan un impacto significativo en el crecimiento y el bienestar de los niños con trastornos gastrointestinales graves.

Período de información:

Los estudiantes de Year 3

Período de información:

NCE (Año 4)

Detalles de la solicitud de subvención

Titulo de la aplicación:

Modelos de células madre somáticas y pluripotentes para estudiar trastornos diarreicos hereditarios

Resumen público:

Nuestro grupo de investigación en [ELIMINADO] ha tenido un interés de larga data en comprender la causa de varios trastornos que resultan en formas graves, y muchas veces fatales, de diarrea en los niños. Estos trastornos diarreicos se heredan y de alguna manera conducen a una mala absorción de casi todas las formas de nutrientes, incluidas las proteínas, los azúcares y las grasas. Uno de los principales misterios sin resolver es por qué los niños con estos trastornos tienen una absorción deficiente de nutrientes, pero generalmente requieren una infusión diaria de nutrientes intravenosos durante toda la vida o un trasplante intestinal para mantener un crecimiento y una nutrición adecuados.

El objetivo de esta solicitud de subvención es desarrollar modelos personalizados de enfermedad en un plato que puedan usarse para resolver estos y otros trastornos gastrointestinales que no se conocen bien. Específicamente, proponemos desarrollar modelos personalizados de "diarrea en un plato" que utilizarán células madre pluripotentes (iPS) derivadas de biopsias de piel de personas con diversas formas de diarrea. Estas células iPS serán inducidas para formar epitelio intestinal que creemos se parecerá a varias características del intestino nativo del sujeto. También desarrollaremos métodos ya establecidos en ratones, para aislar y expandir células madre intestinales (somáticas) humanas en incubadoras de células y en compartimentos grasos de ratones inmunodeficientes. Creemos que las unidades intestinales resultantes se pueden manipular utilizando varias herramientas de uso común para introducir y/o suprimir genes que podrían controlar la histología y la función del intestino.

También estamos utilizando herramientas genéticas recientemente desarrolladas donde se secuencia toda la región importante (codificante) del genoma humano para identificar genes defectuosos y, por lo tanto, que puedan explicar el trastorno diarreico que se está investigando. Este nuevo enfoque generalmente identifica varios genes defectuosos y proponemos introducir las formas normales de estos diversos genes en el tejido intestinal derivado de células madre para ver qué gen podría revertir la anomalía. Creemos que la combinación de estos diversos enfoques probablemente nos ayudará a definir la causa de diversas formas de diarrea.

Si bien los episodios breves (agudos) de diarrea son muy comunes, aproximadamente el 5% de las personas experimentan síntomas diarreicos crónicos (>2 semanas), y algunos pueden durar toda la vida. Desafortunadamente, tanto los médicos como los científicos no comprenden muy bien por qué tantos pacientes experimentan diarrea crónica. Si bien los trastornos diarreicos congénitos que se investigan en esta subvención son afecciones raras, mejorar nuestra comprensión de estos tipos de trastornos genéticos sin duda proporcionará nuevos conocimientos sobre cómo se absorben los nutrientes y puede mejorar nuestra comprensión de varios trastornos comunes pero poco comprendidos, como la EII, SII, diarrea crónica inducida por fármacos y otras formas idiopáticas. Desarrollar, perfeccionar y ampliar las herramientas descritas aquí también puede sentar las bases para estudiar otros trastornos comunes y detectar nuevos fármacos.

Declaración de beneficio para California:

Los trastornos diarreicos crónicos son padecimientos comunes entre los californianos y resultan en hospitalizaciones frecuentes y prolongadas, visitas médicas ambulatorias y pérdida de salario por licencias por enfermedad. Un subconjunto de niños pequeños desarrolla diarrea poco después del nacimiento, y algunos necesitarán nutrición intravenosa diaria de por vida y/o un trasplante intestinal. Si bien el costo médico que suponen todas las formas de diarrea crónica es desalentador, tenemos muy poca comprensión de la base de la mayoría de las enfermedades diarreicas y las terapias farmacológicas actualmente disponibles tienen una eficacia limitada. En esta solicitud de subvención, proponemos utilizar células madre pluripotentes y somáticas para ayudarnos a resolver la causa de varias formas de trastornos diarreicos congénitos. Creemos que estos "modelos de diarrea en un plato" se pueden utilizar en el futuro para comprender la causa de otras formas comunes de diarrea y detectar posibles objetivos farmacológicos. Además, los enfoques adoptados aquí pueden proporcionar avances alternativos al trasplante de intestino delgado en estos casos más difíciles de diarrea crónica. Las aseguradoras públicas y privadas gastan cientos de millones de dólares en el diagnóstico y tratamiento de niños y adultos con diversas formas de diarrea crónica. Más importante aún, los pacientes y sus familias frecuentemente se ven inmersos en las consecuencias de sufrir enfermedades crónicas que son debilitantes, obstaculizan la calidad de vida y requieren atención médica frecuente. Dada nuestra comprensión incompleta de estas condiciones, las limitadas opciones terapéuticas disponibles y el costo directo e indirecto para el estado de California y sus ciudadanos, enfoques novedosos disponibles recientemente con el uso de tecnología de células madre pueden proporcionar nuevos conocimientos y posibles soluciones y esperanza para los afectados por estas condiciones.

Publicaciones

Tratamiento de células madre (2013): Generación y caracterización de células madre pluripotentes inducidas por humanos libres de transgenes y conversión a un estado putativo de grado clínico. (PubMed: 23890092)