Nuevos tipos de Células Madre

Por Anna Azvolinsky, publicado en The Scientist el 10 de diciembre de 2014

A través de reprogramación celular, Unas recientes investigaciones han dado a conocer la producción in vitro de un nuevo tipo de células pluripotentes en ratón.

Célula de la Clase  – s Peter D. Tonge, Instituto de investigación de Lunenfeld-Tanenbaum

Investigadores del Instituto de investigación del Hospital Mount Sinai Lunenfeld-Tanenbaum  (Toronto, Canadá) y de otros países han descubierto un nuevo tipo de células madre pluripotentes en ratón — las células de "Clase F" — mediante el uso del método de reprogramación a partir de células somáticas. Una célula de clase F es capaz de diferenciarse en los tres tipos de células embrionarias precursoras (endodermo, mesodermo y ectodermo). Sin embargo son fenotípicamente y molecularmente diferentes a las células madre pluripotentes previamente caracterizadas, inducidas a partir de células somáticas  tipo iPSCs (células madre inducidas pluripotentes). Las células de clase F,  ahora producidas, proliferan más rápidamente que otras células in vitro y se caracterizan por su baja adhesión, ofreciendo un aspecto deslabazado (ver imagen). Los resultados se han publicado el 10 de diciembre de 2014, en Nature.

"Lo que me parece particularmente excitante es que esto abre la idea de que pueden existir diferentes tipos de células madre pluripotentes," dijo Paul Knoepfler, un biólogo que investiga en células madre en la Universidad de California, en Davis.
Juan Carlos Izpisua Belmonte,  un biólogo del desarrollo del Instituto Salk de estudios biológicos en La Jolla, California, escribió un editorial de acompañamiento, en el que señalaba que "Estos estudios y nuestra comprensión del desarrollo embrionario nos enseñan que no debemos asumir que las células madre pluripotentes representan todo el espectro de la pluripotencia conocido". Por el contrario, existe una multitud de estados de pluripotencia o nuevos estados de pluripotencia,  que pueden diseñarse a través de la tecnología de la reprogramación celular.

Un segundo trabajo  publicado en Nature proporciona un mapa detallado de las rutas que pueden conducir desde las células somáticas a los diferentes tipos de células pluripotentes  a través de la reprogramación, incluyendo los pasos para llegar al estado de células de la clase F. El mantenimiento de las células clase F requiere niveles más altos de los mismos factores de transcripción (TFs) necesitados para crear las células iPSC descritas originalmente por el científico japonés Shinya Yamanaka, co-ganador del  Premio Nobel de Fisiología o medicina del 2012 en reconocimiento a su descubrimiento. La expresión constante a alto nivel de factores de transcripción que incluían Oct4 y Sox2 se traduce en un perfil epigenético, transcriptómico y proteómico distinto en las células de clase F. También se encontró que estas células recién derivadas mantenían un estado de represión de la expresión génica a través de una trimetilación de la lisina 27de la histona H3 más baja que en las células somáticas, pero mucho más alta que la que se encuentra en las células madre embrionarias (ESCs).

Junto con otros tres trabajos adicionales publicados en Nature Communications, los estudios antes mencionados constituyen el conjunto de resultados detallado del Proyecto Internacional Grandiose, un esfuerzo liderado por Andras Nagy, un científico que trabaja en células madre en el Lunenfeld-Tanenbaum. El equipo de Nagy analizó minuciosamente la reprogramación de las iPSC tomando muestras de células cada pocos días. Las otras tres publicaciones describen el mapa del transcriptoma (ARN), proteoma (proteínas) y epigenoma (cambios epigenéticos) que ocurren durante la transición de las células somáticas maduras a las células pluripotentes. Los conjuntos de datos resultantes son públicos y disponibles en Stemformatics.

Nagy señaló que no está todavía claro si estas células de clase F existen naturalmente en el embrión de ratón, y que cree que estas células probablemente sólo existen in vitro, ya que para producirlas se requieren niveles altos de expresión de cuatro transgenes. Pero esto no disminuye su utilidad potencial. "Es muy emocionante porque podemos pensar en crear células diseñadores, que si las llegamos a conocer profundamente, su biología tendrá valor terapéutico".

"En cierta forma, las células de clase F son un prototipo de células madre para la investigación de enfermedades y enfoques terapéuticos: crecen más rápido y bajo las condiciones más simples que las células iPSC," señaló  Thomas Preiss, un biólogo molecular de la Universidad Nacional Australiana en Canberra. "Fue increíble descubrir cómo células tan distintas en sus características moleculares pueden transformarse en pluripotentes”.

El siguiente paso del equipo es producir células humanas de clase F. Los investigadores también buscan determinar si las células clase F pueden diferenciarse en tipos de células funcionales.

"Estos datos nos ayudarán a entender de qué reprogramación se trata," dijo Knoepfler. "Todavía hay mucho por aprender sobre el potencial de diferenciación de estas células…. Tenemos que entender cómo se comportan".

Referencias

M. Benevento et al., “Proteome adaptation in cell reprogramming proceeds via distinct transcriptional networks,” Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6613, 2014.

J.L. Clancy et al., “Small RNA changes en route to distinct cellular states of induced pluripotency,” Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6522, 2014.

S.M.I. Hussein et al., “Genome-wide characterization of the routes to pluripotency,” Nature, doi:10.1038/nature14046, 2014.

D.S. Lee et al., “An epigenomic roadmap to induced pluripotency reveals DNA methylation as a reprogramming modulator,” Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6619, 2014.

P.D. Tonge et al., “Divergent reprogramming routes lead to alternative stem-cell states,” Nature, doi:10.1038/nature14047, 2014.