Cada día se producen alrededor de 280 mil millones de glóbulos rojos (RBC) en la médula ósea para garantizar el transporte de oxígeno a todo el cuerpo. La eritropoyesis es un proceso de diferenciación finamente ajustado que produce glóbulos rojos maduros y funcionales a partir de células madre hematopoyéticas. Muchas enfermedades, tanto adquiridas como congénitas, pueden afectar este proceso, como el síndrome mielodisplásico, la anemia aplásica, la talasemia y la anemia diseritropoyética congénita2.
La manifestación clínica de la eritropoyesis interrumpida es la anemia, una de las principales causas de morbilidad en todo el mundo. Los síntomas de la anemia van desde fatiga, dificultad para respirar y mareos hasta afecciones potencialmente mortales, como insuficiencia cardíacay paro cardíaco. Dado que la anemia afecta a 1.800 millones de personas en todo el mundo4, el modelado ex vivo de la eritropoyesis con el fin de investigar estas afecciones y sus mecanismos subyacentes sigue siendo una prioridad mundial. El método descrito aquí tiene como objetivo proporcionar un modelo simple y robusto para estudiar la diferenciación eritroide tanto sana como enferma. Este modelo permite la disección de las funciones de genes específicos en este proceso y permite probar compuestos que podrían beneficiar a los pacientes anémicos. Históricamente, el modelado de la eritropoyesis ineficaz ha tenido muchos desafíos, incluida la escasez de células madre en algunas médulas óseas enfermas y dificultades para imitar el nicho de la médula ósea.
Estudios previos han utilizado protocolos similares o más complejos; por ejemplo, Bondu et al. utilizaron un cóctel de citocinas que incluía eritropoyetina (EPO), factor de células madre (SCF) e interleucina-6 (IL6) durante 4 días antes de eliminar la IL6 del cóctel de diferenciación eritroide, en contraste, Yip et al. solo agregaron EPO a su cóctel de citocinas después de 7 días de cultivo líquido. Elvarsdóttir et al. desarrollaron un modelo de cultivo tridimensional (3D) para células CD34+ para facilitar la mayor expansión y maduración de las células eritroides, incluyendo la generación de islas eritroblásticas y eritrocitos enucleados, que son importantes para estudiar fenómenos como los sideroblastos en anillo 5,6,7,8 . Este protocolo utiliza solo tres citocinas para expandir las células (es decir, SCF, trombopoyetina [TPO] y tirosina quinasa 3 similar a FMS [FLT3]) y tres citocinas mantenidas a lo largo de todo el proceso de diferenciación (es decir, EPO, IGF1 y SCF). Uno de los criterios clave compartidos por estos diferentes estudios es el uso de células CD34+. Aunque el origen de estas células varía, se emplean de manera consistente en estos diferentes protocolos. Las fuentes pueden variar desde la recolección no invasiva de UCB hasta procedimientos más invasivos para obtener muestras de médula ósea adulta que se pueden recolectar de pacientes movilizados con factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) o punciones de médula ósea. En general, los modelos de cultivo líquido se llevan a cabo durante 14 días, mientras que los modelos 3D pueden mantener las células durante períodos más largos. Estos protocolos son esenciales para modelar enfermedades genéticas y alteraciones en la eritropoyesis. Los enfoques genéticos, como las eliminaciones de ARN de horquilla corta (shRNA), se pueden emplear para silenciar genes de interés y estudiar sus funciones en la eritropoyesis. El impacto del silenciamiento génico se puede monitorear en varias etapas de diferenciación, proporcionando un modelo humano ex vivo de la producción de glóbulos rojos para estudiar la anemia tanto en la salud como en la enfermedad. Este protocolo incluye la transducción de células de cordón umbilical CD34+ con shRNA que expresan constitutivamente un gen reportero, como la proteína de fluorescencia verde mejorada (EGFP), lo que permite clasificar las muestras mediante clasificación celular activada por fluorescencia (FACS). A continuación, las células se incuban en medios de diferenciación durante 2 semanas y se controlan mediante análisis de citometría de flujo y tinción inmunoquímica.