Reprogramación celular parcial

Investigadores del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona  (CMR[B]) han desarrollado una nueva técnica para la conversión de células somáticas a progenitoras. Su método, publicado en Nature Methods, aumentará la producción de células madre en el laboratorio, lo que facilitará las terapias de medicina regenerativa.

Qué es la reprogramación celular

Como reprogramación celular de células somáticas entendemos el conjunto de técnicas que permiten alterar el perfil de genes expresados por un tipo celular, haciendo posible la expresión de otros genes que dejaron de expresarse en una etapa concreta del desarrollo para modificar la morfología y biología de la célula. Así obtenemos células que no son adultas, se han desdiferenciado (ya no pertenecen a un tipo celular) y tienen capacidad para convertirse, en presencia de las señales adecuadas, en otras células especializadas no necesariamente del mismo tipo que la célula reprogramada.

iPSC

En 2006 el grupo de investigación dirigido por Shinya Yamanaka logró la transformación de un cultivo celular inicial de fibroblastos humanos (células adultas totalmente diferenciadas) en células pluripotentes. Estas células, llamadas células madre pluripotentes inducidas (iPSC), se obtuvieron por transformación de los fibroblastos al introducir en ellos ciertos genes.

Los genes fueron seleccionados a partir de unos candidatos cuya expresión era elevada en células embrionarias, y se introdujeron en los fibroblastos. Tras múltiples experimentos comprobaron que con cuatro factores (Sox2, Oct3/4, Klf4 y c-Myc) bastaba para que las células adquiriesen pluripotencia, si bien su transcriptoma (la expresión de sus genes) no era idéntica a la de las células madre embrionarias.

En sus ensayos consiguieron la formación de teratomas, tumores que contienen células de tejidos muy diversos, lo que prueba la capacidad para obtener un amplio abanico de tipos celulares especializados a partir de las iPSC.

Este trabajo marcó un hito en la historia de la biología celular, dando comienzo a un nuevo paradigma en la reprogramación celular al demostrar que la transformación de una célula especializada con unos pocos factores podía inducir un estado pluripotente.

Por sus investigaciones, Yamanaka recibió el premio Nobel de Fisiología y Medicina en 2012 junto a John Gurdon (que estudia la clonación y es experto en biología del desarrollo).

CIL: Conversión indirecta del linaje

Recientemente un equipo liderado por Juan Carlos Izpisúa logró reprogramar
fibroblastos humanos para transformarlos en células angioblásticas (progenitoras de células endoteliales y de músculo liso).

El método que emplearon consiste en transformar células especializadas en células progenitoras de unos determinados linajes celulares, pasando a través de un estado plástico intermedio. En este estado plástico intermedio las células no son iPSC, ya que no poseen marcadores de pluripotencia claves ni forman teratomas en cultivo.

Para inducir el estado plástico intermedio, se emplearon los cuatro factores de Yamanaka. No obstante, en vez de cultivar las células en dichas condiciones durante dos meses, se transladaron tras 8 días a un medio de cultivo (estandarizado anteriormente por el mismo grupo de investigación) con factores de inducción mesodérmicos para obtener células similares a angioblastos.

Como se conocen las condiciones para que los angioblastos se diferencien en células endoteliales o de músculo liso, se pueden llegar a construir vasos sanguíneos in vitro. Sin embargo, de nuevo al analizar los patrones de expresión de genes se descubrieron diferencias respecto a los controles (vena umbilical y músculo liso arterial), lo cual es lógico si tenemos en cuenta que obtenemos subtipos de los dos tipos celulares.

Este nuevo método para la obtención de células de un determinado tipo a la carta, tiene numerosas ventajas como es la reducción del tiempo (de dos meses a 16 días) y mayor seguridad (no  existe riesgo de aparición de teratomas).

Las consecuencias en el campo de la biomedicina regenerativa son enormes, ya que podremos obtener células de cualquier linaje y en un futuro cercano se podrá luchar contra las enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas de forma mucho más efectiva. Como muestra, la formación de vasos sanguíneos in vitro a partir de las células obtenidas en el experimento que se observa en la imagen, teñidas mediante una técnica de inmunofluorescencia (anticuerpos contra la molécula de la membrana plasmática CD31).

Bibliografía:

http://www.agenciasinc.es/Noticias/Desarrollan-un-nuevo-metodo-de-reprogramacion-celular-mas-seguro-y-rapido

Leo Kurian, Ignacio Sancho-Martinez, Emmanuel Nivet, Aitor Aguirre, Krystal Moon, Caroline Pendaries, Cecile Volle-Challier, Francoise Bono, Jean-Marc Herbert, Julian Pulecio, Yun Xia, Mo Li, Nuria Montserrat, Sergio Ruiz, Ilir Dubova, Concepcion Rodriguez, Ahmet M Denli, Francesca S Boscolo, Rathi D Thiagarajan, Fred H Gage, Jeanne F Loring, Louise C Laurent & Juan Carlos Izpisua Belmonte “Conversion of human fibroblasts to angioblast-like progenitor cells” Nature Methods. Diciembre 2012. doi:10.1038/Nmeth.2255

Kazutoshi Takahashi and Shinya Yamanaka “Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors” Cell. Julio 2006. DOI 10.1016

Imagen de los fibroblastos: http://www.cellnetworks.uni-hd.de/66254/Cells

Agradecimiento especial a Miriam Ruiz, Thais de las Heras y Pilar Rabadán por el seminario presentado en Ingeniería Genética y Molecular sobre iPSC, y el material prestado para el artículo.

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