Desarrollo, análisis y optimización de modelos celulares hepáticos para estudios de fármacotoxicología y terapia celular

Resumen

El hígado juega un papel fundamental en el metabolismo de medicamentos y en el mantenimiento de la homeostasis del organismo y, por tanto los modelos celulares hepáticos desempeñan un papel clave para estudios fármaco-toxicológicos y más recientemente en el campo de la terapia celular. Sin embargo, la limitada disponibilidad de hepatocitos viables y funcionales, debido a la falta de tejido hepático, es la principal limitación para utilizar estos recursos celulares. El objetivo del presente trabajo se ha basado en el desarrollo y caracterización de modelos celulares hepáticos que puedan constituir una alternativa a los hepatocitos para este tipo de aplicaciones. Para ello se han abordado tres estrategias diferentes: 1) optimización del proceso de obtención de hepatocitos a partir de hígados enteros descartados para transplante, determinando las condiciones adecuadas para el aislamiento y cultivo de hepatocitos; 2) caracterización funcional de las células del hepatoblastoma HepG2, y 3) desarrollo de un protocolo para inducir la diferenciación hepatogénica de células madre mesenquimales adultas derivadas de tejido adiposo (ADSC). Para conseguir un buen aprovechamiento de hígados descartados para transplante resulta necesario optimizar los protocolos de aislamiento y criopreservación de hepatocitos. El estudio con células madre adultas se presenta como una alternativa muy válida para la obtención de hepatocitos-like viables y funcionalmente activos, útiles a corto plazo en estudios de fármaco-toxicología y en un futuro para terapia celular hepática. El uso de células madre abre un gran abanico de posibilidades, facilitando el establecimiento de un modelo celular diferenciado adulto con características que otros modelos celulares, como son el hepatoma humano HepG2, no presentan. No obstante, es necesario adquirir un mayor conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares que controlan la transdiferenciación a hepatocitos.

Palabras clave: Trasplante celular.—Esteatosis.—Hepatocitos humanos.—Hepatoblastomas.—Células madre.

Abstract

Given the importance of the liver in the metabolism and maintenance of the homeostasis of the organism, many studies have been conducted in the area of toxicology and, more recently, in hepatic cellular therapy. However, the main drawback is the limited availability of viable and functional hepatocytes due to the scarcity of liver tissue. The purpose of this work was based on the development and characterization of hepatic cellular models to become an alternative to hepatocytes in toxicology studies and cellular therapy. To this end, three main objectives have been investigated: 1) to adopt a procedure of hepatocyte isolation from discarded organs for transplantation which determines the optimal conditions for the isolation and culture of hepatocytes, 2) to characterize the cells from the hepatoblastome HepG2, and 3) to develop a hepatogenic differentiation protocol to induce the hepatic differentiation in adipose-derived stem cells (ADSC). In particular, the hepatogenic differentiation of stem cells opens a wide range of possibilities to facilitate the establishment of an adult differentiated cellular model useful for pharmaco-toxicological studies and for hepatic cellular therapy. The use of adult stem cells may allow the establishment of an adult cellular model with properties that others cellular models, like HepG2, do not show. However, it is necessary to optimise the isolation and cryopreservation procedures, as well as the differentiation protocols from adult stem cells and try to acquire a wide knowledge of the cellular and molecular mechanisms that control the transdifferentiation to hepatocytes.

Keywords: Cellular transplant.—Esteatosis.—Human hepatocytes.—Hepatoblastomes.—Stem cells.