Importancia de las moléculas que interactúan con TGF-B1 sobre la biología y capacidad terapéutica de las células mesenquimales estromales (MSCs): papel de CD105 y GARP

Abstract

Las células mesenquimales estromales (MSCs) son células multipotentes no hematopoyéticas presentes en prácticamente todos los tejidos y que presentan un alto potencial de inmunomodulación y de secreción de factores tróficos. Debido a estas propiedades, las MSCs han mostrado su potencial terapéutico en diferentes ensayos clínicos. Sin embargo, el beneficio clínico no ha sido homogéneo, obteniéndose resultados diferentes tanto en función de la patología como del grupo de investigación. Esto es en parte debido a la ausencia de una uniformidad en la caracterización de las MSCs así como a la necesidad de su expansión que está asociada con numerosos problemas como son la pérdida de su capacidad de migración y diferenciación así como el incremento en mutaciones en el DNA. El factor de crecimiento transformante beta (TGF-β) es una molécula pleiotrópica involucrada en múltiples procesos biológicos como proliferación, diferenciación, migración y respuesta inmunitaria. Se sabe que las MSCs son capaces de producir y de responder a TGF-β lo que tiene un gran impacto en su biología y potencial terapéutico. Dada la importancia de esta molécula sobre la biología de las MSCs, en la presente tesis nos hemos centrado en el estudio de dos moléculas presentes en las MSCs y que interactúan con TGF-β: CD105 (endoglina) y GARP (del inglés Glycoprotein A repetitions predominant). El objetivo de la presente tesis es entender las implicaciones de estas dos moléculas en la biología y capacidad terapéutica de las MSCs. En primer lugar nos centramos en estudiar las subpoblaciones de MSCs CD105+ y CD105- y encontramos que la subpoblación CD105- presenta una mayor capacidad de diferenciación adipo y osteogénica, así como una mejor capacidad de inhibir la proliferación de las células T in vitro. Estos resultados podrían ser de gran utilidad a la hora de diseñar terapias con MSCs para el tratamiento de enfermedades inflamatorias y autoinmunes así como para regeneración ósea. En segundo lugar, estudiamos las implicaciones de GARP sobre la biología de las MSCs. Demostramos por primera vez que GARP se encuentra en la superficie de las MSCs en cultivo uniendo TGF-β a la superficie celular y regulando su secreción y activación. Por lo tanto GARP podría ser utilizado como un nuevo marcador de superficie para la identificación de las MSCs. El silenciamiento de GARP mediante shRNA demostró el papel fundamental que juega esta proteína no solo en la capacidad de inmunomodulación del las MSCs (como cabría esperar por su papel como proteína de unión de TGF-β) sino también en su capacidad para proliferar. Efectivamente, la eliminaciónde GARP de las MSCs hacía que estas células perdieran parte de su capacidad de inhibir la proliferación de las células T y que dejaran de proliferar casi por completo. Dado el efecto tan drástico que tenía la eliminación de GARP sobre la proliferación de las MSCs, procedimos a investigar los mecanismos involucrados. El silenciamiento de GARP en las MSCs dió como resultado un aumento de MSCs bloqueadas en la fase G2/M del ciclo celular y mayores niveles de roturas de DNA de doble cadena (DSBs). También observamos niveles elevados de especies reactivas de oxígeno mitocondrial (mtROS) en las células GARP- y que al añadir inhibidores de estas mtROS éramos capaces de revertir el bloqueo en proliferación. Por último, también vimos que la inhibición de la señalización por TGF-β en las células GARP- producía una disminución de los niveles de mtROS y de DSBs y restauraba la habilidad de proliferación de estas células. Todos estos datos indicaban que GARP es imprescindible para la viabilidad de las MSCs evitando que los niveles de mtROS se incrementen en exceso como consecuencia de la señalización por TGF-β1. Por último demostramos que la sobreexpresión de GARP proporciona una ventaja selectiva de crecimiento al evitar la muerte por daño en el ADN. Por lo tanto la sobreexpresión de GARP en MSCs podría ser una estrategia para la generación de MSCs con mejores características terapéuticas, mejorando su capacidad proliferativa e incrementando su resistencia a apoptosis.