Los secretos de las células madre permiten a los investigadores renovar la reprogramación
Los investigadores han identificado los factores necesarios para generar células madre naïve mediante reprogramación
Los investigadores del programa de investigación sobre epigenética del Instituto Babraham han podido aprender más sobre la reprogramación de células madre ingenuas tras un análisis funcional de todo el genoma. Su investigación, publicada en Science Advances, describe los reguladores críticos de la reprogramación y ofrece oportunidades para una forma más eficiente y rápida de generar células madre pluripotentes ingenuas humanas.
Las imágenes de microscopía inmunofluorescente muestran la diferente morfología de las células madre pluripotentes reprogramadas (naranja) y las células que no fueron reprogramadas (púrpura).
Adam Bendall, PhD student, The Babraham Institute
Las células madre pluripotentes (PSC) humanas son una herramienta útil para los investigadores que estudian cómo se especializan las células para crear todos los tejidos de nuestro cuerpo. Se presentan en dos estados diferentes, primado e ingenuo. Ambos tipos de PSC pueden autorrenovarse y diferenciarse en nuevos tipos de células, pero tienen funciones y características moleculares distintas.
El director del grupo, Peter Rugg-Gunn, explicó la importancia de estas células: "Las PSC humanas en estado ingenuo reproducen las características moleculares y celulares clave de las células de un embrión en fase de preimplantación. Y lo que es más importante, cuando se anima a las PSC ingenuas a autoorganizarse en determinadas condiciones, forman estructuras que se asemejan a un blastocisto en fase de desarrollo. Al cultivar estas células en el laboratorio, podemos aprender sobre los acontecimientos clave que ocurren durante el desarrollo humano, y tienen usos potenciales en la medicina personalizada. Pero necesitamos crear poblaciones de células madre estables y de alta calidad para poder realizar nuestros experimentos".
Las células madre pluripotentes se forman a partir de embriones o utilizando métodos premiados con el Nobel para eliminar la identidad celular de las células especializadas. La mayoría de los experimentos de reprogramación generan PSC primadas, cuyo desarrollo es más avanzado que el de las PSC ingenuas. Las PSC naïve pueden obtenerse directamente de embriones humanos de preimplantación o, más comúnmente, los investigadores exponen las PSC primadas a condiciones que las inducen a convertirse en PSC naïve. Los métodos de reprogramación existentes eran ineficaces y lentos, lo que impedía a los investigadores producir rápidamente el número de células madre de alta calidad que necesitaban.
Adam Bendall, estudiante de doctorado e investigador principal del estudio, dijo: "Se sabía muy poco sobre los factores genéticos y epigenéticos necesarios para la reprogramación de células ingenuas, y este vacío de conocimiento limitaba el diseño de las condiciones de reprogramación".
La escasa eficacia de la reprogramación ingenua sugiere la presencia de barreras que limitan a las células para alcanzar el estado ingenuo. Adam y sus colegas se centraron en estas barreras realizando un cribado genético a gran escala para identificar los genes que dificultan y ayudan a la reprogramación. Pudieron identificar un gran número de genes que desempeñan un papel crucial en la programación ingenua de las PSC y que no se habían relacionado previamente con el proceso.
El equipo se centró en un complejo epigenético en particular, el complejo PRC1.3, que regula la expresión de los genes sin alterar la secuencia de ADN subyacente, y que resultó ser esencial para la formación de las PSC nativas. Sin este complejo, las células que se someten a la reprogramación se convierten en un tipo de célula completamente diferente a las PSC ingenuas. Esto sugiere que la actividad de PRC1.3 podría animar a un mayor número de células a reprogramarse correctamente, reduciendo así la barrera.
Tras identificar los factores que promueven la reprogramación, los investigadores también examinaron los factores que la impiden, ejemplificados en su estudio por una proteína epigenética llamada HDAC2. La Dra. Amanda Collier, primera autora del trabajo, explicó: "Resulta emocionante que cuando inhibimos uno de estos factores mediante sustancias químicas selectivas, la reprogramación de las PSC ingenuas se produjo con mayor eficacia y rapidez. Podemos verlo desde ambos lados; podemos eliminar las barreras e introducir los factores que empujan a las células hacia el cambio de estado".
Esta investigación no sólo mejora la capacidad de los científicos para producir PSC ingenuas humanas, sino que proporciona detalles sobre los acontecimientos moleculares que se producen durante la propia transición de estado de las células, algunos de los cuales se conservan en la regulación del desarrollo en los embriones humanos.
El laboratorio de Rugg-Gunn está reuniendo las piezas de un rompecabezas mayor: la mejor comprensión de la formación y el control de las células madre ingenuas. Sus investigaciones anteriores han identificado factores moleculares que ayudan a mantener las células en un estado naïve. El director del grupo, Peter Rugg-Gunn, dijo: "Al mejorar nuestras herramientas para manipular las células madre pluripotentes, podemos dedicar más tiempo a formular preguntas importantes sobre el embrión preimplantado. A largo plazo, las mejoras en el trabajo con células madre pluripotentes ingenuas podrían abrir la posibilidad de utilizar estas células en modelos de enfermedades personalizadas o en terapias celulares, aunque esto requerirá más investigación sobre cómo diferenciar las células madre pluripotentes ingenuas en tipos de células especializadas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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