Investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han encontrado una manera de reprogramar las células madre embrionarias de ratones para que exhiban características de desarrollo similares a las de los óvulos fertilizados o cigotos.
Estas células madre "tipo totipotente" son capaces de generar no solo todos los tipos de células dentro de un embrión en desarrollo, sino también tipos de células que facilitan el intercambio de nutrientes entre el embrión y la madre.
Por ahora, las nuevas líneas de células madre que los investigadores de UC Berkeley han creado ayudarán a los científicos a comprender las primeras decisiones moleculares tomadas en el embrión temprano. En última instancia, sin embargo, estas ideas podrían ampliar el repertorio de tejidos que se pueden generar a partir de células madre, conimplicaciones significativas para la medicina regenerativa y la terapia basada en células madre.
Se cree que un óvulo fertilizado posee un potencial de desarrollo completo, capaz de generar todos los tipos de células necesarios para la gestación del embrión, incluido el embrión en desarrollo y sus tejidos extraembrionarios. Una característica única de los mamíferos placentarios, tejidos extraembrionarios como la placentay el saco vitelino son vitales para el intercambio de nutrientes y desechos entre el feto y la madre.
Por el contrario, la mayoría de las células madre pluripotentes embrionarias e inducidas tienen un potencial de desarrollo más restringido, capaces de formar tipos de células embrionarias, pero no tejidos extraembrionarios. La capacidad de un óvulo fertilizado para generar tejidos embrionarios y extraembrionarios esdenominado "totipotencia", un estado final de células madre visto solo durante las primeras etapas del desarrollo embrionario.
"Los estudios sobre el desarrollo embrionario se benefician enormemente del sistema de cultivo de células madre embrionarias y, más recientemente, de células madre pluripotentes inducidas. Estos sistemas experimentales permiten a los científicos diseccionar vías moleculares clave que especifican las decisiones del destino celular en el desarrollo embrionario", dijo el líder del equipoLin He, profesor asociado de biología molecular y celular de UC Berkeley. "Pero el potencial de desarrollo único de un cigoto, formado justo después de que el esperma y el óvulo se unen, es muy, muy difícil de estudiar, debido a los materiales limitados y la falta desistema experimental de cultivo celular "
Su nuevo estudio no solo revela un nuevo mecanismo que regula el estado de las células madre "tipo totipotente", sino que también proporciona un poderoso sistema de cultivo celular para estudiar aún más la totipotencia.
Ella y sus colegas informaron su investigación en línea el 12 de enero antes de la publicación impresa en la revista ciencia .
MicroARN y células madre
Las células madre embrionarias ES, recolectadas de embriones de ratón de tres días y medio o embriones humanos de cinco días y medio, se denominan pluripotentes porque pueden convertirse en cualquiera deLos miles de tipos de células en el cuerpo. Han generado entusiasmo en las últimas décadas porque los científicos pueden estudiarlos en el laboratorio para descubrir los interruptores genéticos que controlan el desarrollo de tejidos especializados en el embrión y el feto, y también debido a su potencialpara reemplazar los tejidos corporales que se han descompuesto, como las células pancreáticas en las personas con diabetes o las células del músculo cardíaco en las personas con insuficiencia cardíaca congestiva. Estas células madre también pueden permitir a los investigadores estudiar las primeras etapas de la enfermedad genética.
Como alternativa a la recolección de embriones, los científicos también pueden obtener células madre pluripotentes tratando células somáticas maduras con un cóctel de factores de transcripción para hacerlas retroceder de modo que sean casi tan flexibles como las células madre embrionarias. Estas células madre derivadas artificialmente sonllamadas células madre pluripotentes inducidas iPS.
Sin embargo, ni las células ES ni iPS son tan flexibles como el óvulo fecundado original, que puede formar tejidos extraembrionarios y embrionarios. Para cuando las células madre embrionarias se extraen de un embrión de ratón o humano, las células ya hancomprometido con un linaje embrionario o extraembrionario.
Los microARN son ARN pequeños no codificantes que no se traducen en proteínas, pero que tienen un profundo impacto en la regulación de la expresión génica. Él y sus colegas descubrieron que un microARN llamado miR-34a parece ser un freno que previene las células ES e iPSde producir tejidos extraembrionarios. Cuando se eliminó genéticamente este microARN, tanto las células ES como las células iPS pudieron expandir sus decisiones de desarrollo para generar tipos de células embrionarias, así como placenta y linaje del saco vitelino. En sus experimentos, alrededor del 20 por ciento del tallo embrionariolas células que carecen del microARN exhibieron un potencial de destino expandido. Además, este efecto podría mantenerse hasta por un mes en cultivo celular.
"Lo sorprendente es que manipular un solo microARN fue capaz de expandir en gran medida las decisiones del destino celular de las células madre embrionarias", dijo. "Este hallazgo no solo identifica un nuevo mecanismo que regula las células madre totipotentes, sino que también revela laimportancia de los ARN no codificantes en el destino de las células madre "
Además, en este estudio, el grupo He descubrió un vínculo inesperado entre miR-34a y una clase específica de retrotransposones de ratón. Considerados durante mucho tiempo como "ADN basura", los retrotransposones son fragmentos de ADN extraño antiguo que constituyen una gran fracción de los mamíferosgenoma. Durante décadas, los biólogos asumieron que estos retrotransposones no sirven para nada durante el desarrollo normal, pero los hallazgos de Él sugieren que pueden estar estrechamente vinculados a la toma de decisiones de los embriones tempranos.
"Una pregunta abierta importante es si estos retrotransposones son verdaderos impulsores de la toma de decisiones sobre el desarrollo", dijo Todd MacFanlan, coautor del estudio actual e investigador del Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano Eunice Kennedy Shriver en Bethesda, Maryland.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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