El origen y la identificación de las células endocrinas pancreáticas
Las células madre endocrinas del páncreas desaparecen tras el nacimiento
El páncreas es un regulador metabólico clave. Cuando las células beta del páncreas dejan de producir suficiente insulina, los niveles de azúcar en sangre aumentan peligrosamente -fenómeno conocido como hiperglucemia-, desencadenando así la diabetes. Tras descubrir que otras células pancreáticas maduras pueden adaptarse y compensar en parte la falta de insulina, un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) demuestra que las células madre de las que derivan las células beta sólo están presentes durante el desarrollo embrionario. Este descubrimiento pone fin a una antigua polémica sobre la hipotética existencia de células madre pancreáticas adultas que darían lugar a nuevas células productoras de hormonas diferenciadas después del nacimiento. Los científicos también lograron definir con precisión el "carné de identidad" de las células endocrinas pancreáticas, lo que supone una herramienta prometedora para la producción de células secretoras de insulina de reemplazo. Estos resultados pueden leerse en Cell Reports y Nature Communications.
El equipo de Pedro Herrera informa de nuevos descubrimientos en el conocimiento de los mecanismos de formación de las células pancreáticas, así como en el perfil de expresión génica que define la identidad de los diferentes tipos de células endocrinas del páncreas.
(c) Pedro Luis Herrera
La diabetes es una enfermedad metabólica común. Se caracteriza por una hiperglucemia persistente que se produce cuando las células pancreáticas responsables de la producción de insulina -las células beta- se destruyen o ya no son capaces de producir esta hormona reguladora en cantidades suficientes. Desde 2010, los estudios realizados por el equipo de Pedro Herrera, profesor del Departamento de Medicina Genética y Desarrollo y del Centro de Diabetes de la Facultad de Medicina de la UNIGE, así como del Instituto de Genética y Genómica de Ginebra (iGE3), revelan que las demás células endocrinas pancreáticas -es decir, las alfa, delta y gamma, que producen otras hormonas útiles para el equilibrio metabólico- pueden "aprender" a producir insulina cuando las células beta están ausentes o son defectuosas. Este fenómeno, observado en ratones y humanos, demuestra la plasticidad de las células pancreáticas y abre el camino a nuevas estrategias terapéuticas.
La corta vida de las células madre endocrinas pancreáticas
En dos publicaciones recientes, el equipo de Pedro Herrera informa de nuevos avances en el conocimiento de los mecanismos de formación de las células pancreáticas y en el perfil de expresión génica que define la identidad de cada uno de los diferentes tipos de células endocrinas de los islotes. La primera investigación, publicada y presentada en la portada de Cell Reports, demuestra que las células endocrinas pancreáticas derivan todas ellas de células progenitoras indiferenciadas que surgen exclusivamente durante el desarrollo embrionario, pero no después del nacimiento.
"Hasta ahora, algunos científicos pensaban que las células madre intrapancreáticas persistían durante toda la vida", explica Pedro Herrera. Marta Pérez-Frances, investigadora del equipo de Pedro Herrera y primera autora de este estudio, añade: "Nuestro trabajo demuestra que esto no es así. De hecho, todas las células productoras de hormonas pancreáticas que surgen después del nacimiento se originan a partir de la división de células diferenciadas existentes que se generaron durante la vida embrionaria y fetal a partir de células progenitoras indiferenciadas".
Para descifrar este mecanismo, los científicos generaron modelos de ratón en los que los diferentes tipos de células endocrinas pancreáticas se marcaron genéticamente con un trazador fluorescente en diferentes etapas de desarrollo para poder rastrearlas después del nacimiento. Las células se rastrearon hasta la edad de diez meses, cuando los ratones son viejos.
Una tarjeta de identificación detallada
En un segundo artículo, publicado en Nature Communications, el equipo de Pedro Herrera se centra en el perfil de expresión génica de las células endocrinas pancreáticas. "Definir con precisión el 'carnet de identidad' de estas células nos ayuda ahora a diseñar una herramienta destinada a la ingeniería de terapias de sustitución celular para tratar la diabetes. Dichas terapias podrían consistir, por ejemplo, en la fabricación in vitro de células productoras de insulina, o en la estimulación de la regeneración pancreática aprovechando la plasticidad de las células no beta que hemos descubierto", explica Léon van Gurp, primer autor y becario posdoctoral en el laboratorio de Pedro Herrera.
La generación de células sustitutas con identidades funcionales estables es crucial para el desarrollo de terapias celulares para tratar enfermedades degenerativas. Sin embargo, su generación requiere herramientas fiables para evaluar con precisión las identidades celulares. Con este objetivo, los investigadores realizaron un amplio meta-análisis de transcriptómica unicelular, es decir, el análisis de los genes expresados por células endocrinas individuales aisladas de islotes pancreáticos humanos (estas células se agrupan en pequeños "clusters" dentro del páncreas). La identificación de conjuntos de genes expresados de forma robusta permite definir con precisión la firma genética de cada tipo de célula endocrina del páncreas.
"Nuestro trabajo no tiene una traducción clínica inmediata. Sin embargo, al descifrar en detalle los mecanismos que rigen la construcción de las identidades celulares, allana el camino para el desarrollo de enfoques terapéuticos innovadores para tratar la diabetes y otras patologías vinculadas a la pérdida de cualquier tipo de célula", concluye Pedro Herrera.
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