27 de junio de 2006

Encontrar un país de Nunca Jamás celular: cómo las células madre siguen siendo infantiles

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Encontrar un país de Nunca Jamás celular: cómo las células madre siguen siendo infantiles

La Jolla, CA – A pesar de su célebre “inmortalidad”, la capacidad de las células madre embrionarias (ES) para una división sin fin tiene sus límites. Después de una infancia muy prolongada dedicada a dividirse en una placa de cultivo, incluso las células madre tienden a crecer y asumir roles adultos como células nerviosas, musculares o sanguíneas cotidianas, para nunca volver a su estado juvenil.

La forma en que algunas células ES logran recuperar la inocencia celular perdida y comienzan de nuevo una vez que comienzan a madurar se describe en un próximo estudio procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, escrito por un equipo de científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos.

El equipo, encabezado por el profesor Juan Carlos Ispizúa Belmonte, Ph.D., del Laboratorio de Expresión Génica e incluso profesor fred gage, Ph.D., del Laboratorio de Genética, demuestra cómo una proteína de unión al ADN llamada Nanog induce a las células ES de ratón que intentan diferenciarse en células musculares a volver a un estado inmaduro. Nanog lleva el nombre de la legendaria tierra celta Tir nan Og, donde las personas permanecieron jóvenes para siempre.

“Las células madre embrionarias representan una enorme esperanza para el tratamiento de enfermedades que de otro modo serían incurables”, dice Belmonte. “Pero antes de que podamos diseñar estrategias terapéuticas o introducir estas células en los pacientes, debemos aprender a diferenciarlas en tipos de células específicos y cómo domar su formidable capacidad de proliferación”, explica.

Nanog es un factor crítico necesario para lo que los biólogos celulares llaman "troncalidad", que se define por dos cualidades: la capacidad de las células ES para dividirse o "autorenovarse" y su plasticidad para asumir la identidad de casi cualquier tipo de célula, que es también conocido como "pluripotencia".

En un estudio publicado a principios de este año, el mismo equipo de laboratorio de Belmonte y Gage demostró que unas pocas células ES en una placa de cultivo tendían a perder tallo y evolucionar hacia precursores de células musculares, muy probablemente incitadas por un factor de diferenciación muscular conocido como BMP. Pero cuando esas células maduras se vieron obligadas a producir Nanog, volvieron a su estado ingenuo y recuperaron la pluripotencialidad.

Atsushi Suzuki, PhD., ex becario postdoctoral en el laboratorio de Belmonte, fue el autor principal tanto de ese estudio como del presente. “Fue emocionante porque nadie sabía que se producía una 'diferenciación inversa' en los cultivos de células ES”, dijo refiriéndose al primer informe. “Y nadie sabía cómo Nanog mantiene una población de células ES indiferenciadas”.

Su estudio actual explica cómo. Cuando BMP convierte las células ES en músculo, activa una proteína llamada Smad1, una proteína de unión al ADN que, a diferencia de Nanog, activa los genes responsables del destino de las células musculares. Smad1 solo puede hacer esto con la ayuda de factores genéricos conocidos como coactivadores, que estimulan la expresión génica.

El equipo descubrió que en las células ES que intentan diferenciarse prematuramente, Nanog en realidad se une a la proteína Smad1 e interfiere con su capacidad para reclutar esos coactivadores obligatorios, lo que hace que Smad1 sea incapaz de iniciar la expresión de genes musculares. Con Smad1 fuera del juego y Nanog en pleno control, las células vuelven a su estado eternamente joven.

“Descubrimos que, en condiciones adecuadas, las células diferenciadas aún son capaces de producir células madre como descendientes”, dice Suzuki. “Los mecanismos moleculares que identificamos aquí podrían usarse para regenerar células madre a partir de células diferenciadas”.

La identificación del circuito de retroalimentación Nanog/Smad1 tiene implicaciones significativas para la medicina regenerativa. Los animales como las salamandras regeneran fácilmente las extremidades amputadas cuando son adultos, pero los mamíferos no pueden. De hecho, los mamíferos tienen un repertorio limitado de tejidos que pueden regenerar, y algunos esenciales, como los nervios y el músculo cardíaco, no están en esa lista.

Para que la regeneración de tejidos humanos se convierta en una terapia viable para afecciones como la neurodegeneración o la diabetes, es probable que los médicos necesiten manipular artificialmente los factores que devuelven las células pancreáticas o del cerebro adulto a un "Tir Nan Og" celular para restaurar los tipos de células adultas. “Nuestros hallazgos abren la posibilidad de desdiferenciar las células de nuestro cuerpo para que puedan reemplazar las células enfermas”, dice Belmonte.

Suzuki, posiblemente inspirado por su nuevo trabajo como científico investigador en la Unidad de Investigación para la Regeneración de Órganos en Kobe, Japón, lo explica de esta manera: “Así como los humanos pueden comenzar de nuevo en la vida, las células diferenciadas también pueden asumir otros destinos después de la generación. de células madre indiferenciadas.”

Otros colaboradores del estudio incluyen a Yasuhiko Kawakami, PhD., Masanobu Morita, PhD., y Concepción Rodríguez-Esteban, PhD., todos actualmente en el laboratorio de Belmonte; y los ex miembros del laboratorio de Belmonte, Ángel Raya, PhD., ahora en el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, ​​y Takaaki Matsui, PhD., ahora en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara en Japón. También contribuyó Kinichi Nakashima, PhD., también del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara y ex científico visitante en el laboratorio de Gage.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.

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