El descubrimiento de la firma de reprogramación puede ayudar a superar las barreras de la medicina regenerativa basada en células madre

El descubrimiento de la firma de reprogramación puede ayudar a superar las barreras de la medicina regenerativa basada en células madre

Los científicos de Salk muestran nueve genes en el corazón de los cambios epigenéticos en las células madre pluripotentes inducidas

LA JOLLA, CA—Los científicos de Salk han identificado una firma molecular única en las células madre pluripotentes inducidas (iPSC), células “reprogramadas” que muestran una gran promesa en la medicina regenerativa gracias a su capacidad para generar una variedad de tejidos corporales.

En esta semana Actas de la Academia Nacional de Ciencias, los científicos de Salk y sus colaboradores de la Universidad de California en San Diego, informan que existe una diferencia característica constante entre las células madre embrionarias y pluripotentes inducidas. Los hallazgos podrían ayudar a superar los obstáculos para usar las células madre inducidas en la medicina regenerativa.

Una colonia de células madre pluripotentes inducidas. La fluorescencia azul indica núcleos celulares; el rojo y el verde son marcadores de pluripotencia.

Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

“Creemos que las iPSC tienen un gran potencial para el tratamiento de pacientes humanos”, dice Juan Carlos Izpisúa Belmonte, profesor en Salk's Laboratorio de Expresión Génica y el autor principal del artículo. “Sin embargo, debemos comprender a fondo los mecanismos moleculares que rigen su perfil de seguridad para estar seguros de su función en el cuerpo humano. Con el descubrimiento de estas pequeñas pero aparentes diferencias epigenéticas, creemos que ahora estamos un paso más cerca de ese objetivo”.

Las células madre embrionarias (ESC) son conocidas por su "pluripotencia", la capacidad de diferenciarse en casi cualquier célula del cuerpo. Debido a esta capacidad, durante mucho tiempo se pensó que los ESC serían ideales para personalizarlos para usos terapéuticos. Sin embargo, cuando las ESC maduran en tipos de células específicas y luego se trasplantan a un paciente, pueden provocar respuestas inmunitarias, lo que puede hacer que el paciente rechace las células.

En 2006, los científicos descubrieron cómo revertir las células maduras, que ya se habían diferenciado en tipos de células particulares, como las células de la piel o las células ciliadas, a un estado pluripotente. Estas “células madre pluripotentes inducidas” (iPSC), que podrían desarrollarse a partir de las propias células del paciente, teóricamente no conllevarían riesgo de rechazo inmunitario.

Sin embargo, los científicos descubrieron que las iPSC tenían diferencias moleculares con respecto a las células madre embrionarias. Específicamente, hubo cambios epigenéticos, modificaciones químicas en el ADN que podrían alterar la actividad genética. En ciertos puntos del genoma de iPSC, los científicos pudieron ver la presencia de diferentes patrones de grupos metilo en comparación con los genomas de ESC. Parecía que estos cambios ocurrieron al azar.

Izpisua Belmonte y sus colegas querían entender más sobre estas diferencias. ¿Fueron realmente aleatorios o hubo un patrón perceptible?

A diferencia de estudios anteriores, que habían analizado principalmente las iPSC derivadas de un solo tipo de células maduras (principalmente células de tejido conjuntivo llamadas fibroblastos), los investigadores de Salk y UCSD examinaron las iPSC derivadas de seis tipos de células maduras diferentes para ver si había algo en común. Descubrieron que, si bien hubo cientos de cambios impredecibles, hubo algunos que se mantuvieron constantes en todos los tipos de células: los mismos nueve genes estaban asociados con estos cambios comunes en todas las iPSC.

Sergio Ruiz, investigador asociado y Juan Carlos Izpisua Belmonte, Profesor, Laboratorio de Expresión Génica.

Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

"Sabíamos que había diferencias entre iPSC y ESC", dice Sergio Ruiz, primer autor del artículo, "Ahora tenemos una marca de identificación para lo que son".

La importancia terapéutica de estos nueve genes está a la espera de más investigación. La importancia del estudio actual es que brinda a los investigadores de células madre una comprensión nueva y más precisa de las iPSC.

Otras investigaciones sobre el estudio fueron: Dinh Diep (co-primer autor), Athurva Gore, Athanasia D. Panopoulos, Nuria Montserrat, Nongluk Plongthongkum, Sachin Kumar, Ho-Lim Fung, Alessandra Giorgetti, Josipa Bilic, Erika M. Batchelder, Holm Zaehres, Natalia G. Kan, Hans R. Schöler, Mark Mercola y Kun Zhang.

El trabajo fue apoyado por becas del Instituto de Salud Carlos III, la Beca Focht-Powell, Fundación Cellex, MINECO, Sanofi, el G. Harold y Fundación benéfica Leila Y. Mathers, La Fundación Benéfica Leona M. y Harry B. Helmsley, CIRM y NIH.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.