Medición de células madre para medicina regenerativa

Medición de células madre para medicina regenerativa

Los investigadores y colaboradores de Salk proporcionan un nuevo punto de referencia para generar el tipo de célula madre más primitivo

LA JOLLA—Los científicos y colegas de Salk han propuesto nuevos criterios moleculares para juzgar qué tan cerca llega cualquier línea de células madre generadas en laboratorio de imitar las células embrionarias observadas en las etapas más tempranas del desarrollo humano, conocidas como células madre ingenuas. Las pruebas encontraron que ningún protocolo actual conduce a células madre verdaderamente ingenuas, pero las pautas pueden ayudar a los investigadores a lograr ese objetivo al señalar dónde se queda corto cada método actual. La generación de células madre ingenuas sería una gran ayuda tanto para la investigación básica como para las aplicaciones médicas de las células madre, como el cultivo de tejido para el reemplazo de órganos.

“El estado ingenuo potencialmente tiene una mayor capacidad para generar diferentes tipos de tejidos y podría tener muchos usos para medicina regenerativa”, dice el autor principal José Ecker, profesor y director del Laboratorio de Análisis Genómico de Salk y Instituto Médico Howard Hughes investigador. El trabajo fue publicado en línea el 14 de julio de 2016 en Cell Stem Cell.

Si bien las células madre, células que tienen el potencial de diferenciarse en otros tipos de células, existen en humanos adultos, las células madre más útiles son las que se encuentran en los embriones, que son pluripotentes, capaces de convertirse en casi cualquier célula del cuerpo. Los investigadores han desarrollado cócteles de moléculas que hacen retroceder el reloj de las células adultas para que actúen como células madre (llamadas células madre pluripotentes inducidas o iPSC), y también han cultivado líneas de células madre derivadas directamente de embriones (ESC). Se están formulando nuevos métodos para persuadir a las ESC "preparadas", que se parecen más a las células de los embriones posteriores a la implantación, a retroceder en el tiempo aún más para parecerse a las células madre ingenuas, las que se encuentran en los embriones previos a la implantación solo unos días después de la fertilización. Las células madre ingenuas son pizarras en blanco que forman la base no solo de todas las células del cuerpo humano, sino también de las células que forman la placenta para sostener un embrión.

"En nuestra opinión, la mayoría de los protocolos publicados para generar las llamadas células madre ingenuas no son convincentes porque producen células que son muy parecidas a las células iniciales; no hay mucha diferencia en la expresión génica", dice el coautor principal. Rodolfo Jaenisch de las Instituto Whitehead de Investigación Biomédica y MIT.

Ecker, en estrecha colaboración con Jaenisch y otros colaboradores de Whitehead y el Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, quería ver si estas nuevas técnicas destinadas a inducir el estado de las células madre ingenuas realmente lo conseguían. Realizaron una serie de pruebas moleculares en las células "preparadas" y ESC que habían estado expuestas a factores que se pensaba inducían a la ingenuidad. Estimaron los estados de los dos ESC comparando sus propiedades moleculares y las células de varias etapas en el desarrollo embrionario de estudios previos.

Descubrieron que tres pruebas principales eran más indicativas de la diferencia entre las células madre ingenuas y otras células madre, permitiéndoles colocar cada línea de ESC correctamente a lo largo de esta línea de tiempo. Primero, midieron los niveles de expresión de transposones, secuencias de ADN que pueden saltar alrededor del genoma. Descubrieron que la expresión de ciertos transposones era indicativa de células madre vírgenes. Luego, encontraron que los genomas de las células madre embrionarias ingenuas tienen menos metilación, la adición de grupos químicos metilo a lo largo del ADN. Luego estudiaron el estado de los cromosomas X en células vírgenes de embriones femeninos, cada uno de los cuales contiene dos cromosomas X activos, a diferencia de las células embrionarias más maduras que han silenciado un X.

Juntas, las tres pruebas incluyen decenas de miles de biomarcadores genéticos para caracterizar el estado de desarrollo de las células madre, dice el coautor principal. Trono didier de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne. “Es probable que este tipo de análisis se convierta en un estándar de oro para el control de calidad de las células madre, incluidas las células madre pluripotentes inducidas, ya sea que se utilicen únicamente en investigación o se conciban para aplicaciones clínicas”, dice.

Cuando se evaluaron los métodos actuales para generar células madre ingenuas en el laboratorio utilizando las tres pruebas, cada una no logró imitar las células embrionarias ingenuas de diferentes maneras. Una nueva técnica, por ejemplo, condujo a células que tenían dos cromosomas X activos pero que no coincidían con los patrones de metilación exactos deseados.

"Esto realmente fue una comparación de los métodos existentes, aplicando los mismos criterios a cada método y viendo dónde está cada estado de celda", dice Ecker. "Algunas de estas células terminaron estando en estados más tempranos en el desarrollo y otras más tarde en el desarrollo".

Thorold Theunissen, becario postdoctoral en el laboratorio de Jaenisch y coautor del estudio, dice: “Nuestro trabajo proporciona un conjunto riguroso de criterios para comparar células madre humanas ingenuas con sus contrapartes en el embrión humano temprano. Los estudios anteriores se basaron principalmente en comparaciones con células madre de ratón, que son muy diferentes de las humanas”.

Los científicos esperan que otros equipos de investigación adopten sus criterios para juzgar sus propios métodos y líneas celulares. "Los perfiles de transposón y metilación son bastante estándar en términos de técnica y protocolo, por lo que es bastante fácil para otros laboratorios repetir el experimento, por ejemplo, en células ingenuas de un método recientemente desarrollado", dice Yupeng He, estudiante graduado en Ecker. laboratorio que ayudó a dirigir el trabajo.

Otros investigadores del estudio fueron Styliani Markoulaki, Haoyi Wang, Malkiel A. Cohen, Katherine J. Wert, Yanmei Huang, Jesse Drotar y Tenzin Lungjangwa del Instituto Whitehead de Investigación Biomédica; Marc Friedli, Evarist Planet, Julien Pontis, Alexandra Iouranova, Michael Imbeault y Julien Duc de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne; y Ryan C. O'Neil, Rosa Castanon, Zhuzhu Zhang y Joseph R. Nery del Instituto Salk.

El trabajo y los investigadores fueron apoyados por subvenciones de la Fundación Simons, Los Institutos Nacionales de Salud, Fundación Nacional Suiza de Ciencias, Consejo Europeo de Investigación, Instituto Médico Howard Hughes, Fundación Gordon y Betty Moore, Fundación Mary K. Chapman, Beca Postdoctoral Sir Henry Wellcome, Fundación Bettencourt premio, el Asociación Pour La Recherche Sur Le Cancer, y la Fondo de Investigación en Sante du Quebec.