Potencial ilimitado: Nuevas formas de generar células tipo totipotente

13.01.2020 - Alemania

Totipotency se convertirá en una herramienta clave para la investigación y las futuras aplicaciones médicas. Por lo tanto, es crucial encontrar formas eficientes de generar células similares a las de los totipotentes. En un nuevo estudio, un grupo de investigadores del Helmholtz Zentrum München encontró que las células similares a las totipotenciales pueden ser inducidas manipulando la disponibilidad de metabolitos en las células pluripotenciales. Estos hallazgos abren nuevas posibilidades para la reprogramación de las células.

Las células totipotentes poseen el mayor potencial de diferenciación de todas las células. Sólo se pueden encontrar poco después de la fecundación en un estado embrionario temprano y son capaces de producir todo tipo de células. Las células pluripotentes, también llamadas células madre embrionarias, por el contrario, han perdido parte de este potencial ya que se han desarrollado más. Para poder reprogramar su totipotencia inicial, es crucial tener un amplio conocimiento sobre las diferencias entre las células pluripotentes y totipotentes, ya que la eliminación de estas diferencias puede llevar a la totipotencia. Una de las posibles diferencias, que hasta ahora no se ha investigado, es si las células totipotentes y pluripotentes tienen diferentes necesidades y actividades metabólicas.

Añadir metabolitos para un mayor potencial

Para encontrar una respuesta a esta pregunta, los investigadores compararon en un primer paso la expresión génica de las células pluripotentes y totipotentes, que también se denominan "células de dos células", en cultivo. Descubrieron diferencias en las enzimas metabólicas y en los reguladores implicados en la glicólisis, el ciclo del TCA, el transporte de electrones y el metabolismo de la glutamina. Para profundizar en estas diferencias, Diego Rodríguez-Terrones del Instituto de Epigenética y Células Madre y Götz Hartleben del Instituto para la Diabetes y el Cáncer se unieron para poder medir el consumo de oxígeno en las células de dos células, lo que hasta ahora no era posible. Encontraron que las células parecidas a los totipotentes consumen diferentes cantidades de oxígeno en comparación con las células pluripotentes. Además, observaron diferencias en la morfología de las mitocondrias y en los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS) entre las células pluripotentes y las totipotentes. Estos hallazgos llevaron a la hipótesis de que al agregar metabolitos específicos, las células pluripotentes podrían reprogramarse de manera de inducir células similares a las totipotentes. De hecho, después de analizar 20 metabolitos diferentes, el grupo identificó con éxito 3 metabolitos que se ha demostrado por primera vez que inducen a las células similares a los totipotentes en cultivo.

"Las células parecidas a los totipotentes son invaluables para obtener más conocimiento sobre la plasticidad celular. Con estas células manipuladas, podríamos ser capaces de estudiar y recrear las características moleculares de la totipotencia in vitro.
Además, nos abren la posibilidad de estudiar eventos de desarrollo muy tempranos durante la embriogénesis de los mamíferos", dice Rodríguez-Terrones. "En el futuro, las células parecidas a los totipotentes podrían ser muy importantes para las terapias de reemplazo celular. La capacidad de generarlos eficientemente con metabolitos prepara el camino para más investigación e innovación".

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