Los científicos del Instituto de Investigación Scripps TSRI han encontrado un nuevo enfoque para la "reprogramación" de células adultas ordinarias en células madre.
En un estudio publicado en un artículo de Advance Online en Biotecnología de la naturaleza , los científicos de TSRI examinaron una biblioteca de 100 millones de anticuerpos y encontraron varios que pueden ayudar a reprogramar células maduras parecidas a la piel en células madre conocidas como células madre pluripotentes inducidas IPSC.
La fabricación de IPSC a partir de tipos de células más maduras normalmente implica la inserción de cuatro genes del factor de transcripción en el ADN de esas células. Los anticuerpos identificados por los científicos pueden aplicarse a las células maduras, donde se unen a las proteínas en la superficie celular- como sustituto de tres de las inserciones genéticas estándar del factor de transcripción.
"Este resultado sugiere que, en última instancia, podríamos ser capaces de hacer IPSC sin poner nada en el núcleo celular, lo que potencialmente significa que estas células madre tendrán menos mutaciones y mejores propiedades en general", dijo la autora principal del estudio, Kristin Baldwin, profesora asociada enDepartamento de neurociencia de TSRI.
Los IPSC se pueden hacer a partir de las propias células de los pacientes y tienen una multitud de usos potenciales en terapias celulares personalizadas y regeneración de órganos. Sin embargo, ninguno de los usos clínicos previstos de los IPSC todavía se ha realizado, en parte debido a los riesgos involucrados en la fabricaciónellos.
El procedimiento de inducción IPSC estándar, desarrollado hace una década y conocido como OSKM, implica la inserción en las células adultas de genes para cuatro proteínas del factor de transcripción: Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc. Con estos genes agregados y activos, la transcripciónLas proteínas de factor que codifican se producen y, a su vez, reprograman las células para que se conviertan en IPSC.
Un problema con este procedimiento es que los eventos de inserción viral o la sobreproducción de los factores de reprogramación nuclear pueden dañar el ADN celular de una manera que hace que la célula sea cancerosa. Otra es que esta reprogramación nuclear generalmente produce una colección de IPSC con propiedades variables ".Esta variabilidad puede ser un problema incluso cuando estamos usando IPSC en el laboratorio para estudiar enfermedades ", dijo Baldwin.
En contraste, durante el desarrollo animal ordinario, la identidad celular se altera por señales moleculares que provienen del exterior de la célula e inducen cambios en la actividad génica, sin ninguna inserción arriesgada de ADN. Para encontrar vías naturales como estas, a través de las cuales las células ordinariaspodría convertirse en IPSC: Baldwin y su laboratorio se asociaron con el laboratorio TSRI de Richard Lerner, el profesor de inmunoquímica Lita Annenberg Hazen. Lerner ha ayudado a ser pionero en el desarrollo y la detección de grandes bibliotecas de anticuerpos humanos para encontrar nuevos medicamentos basados en anticuerposy sondas científicas.
En este caso, el equipo, incluido el estudiante graduado Joel W. Blanchard y el investigador asociado de investigación posdoctoral Jia Xie, que fueron autores principales, crearon una biblioteca de aproximadamente 100 millones de anticuerpos distintos y la usaron para encontrar cualquiera que pudiera sustituir la transcripción de OSKMfactores.
En un conjunto inicial de experimentos, los investigadores trataron de identificar anticuerpos que pueden reemplazar tanto a Sox2 como a c-Myc. Establecieron una gran población de células de fibroblastos de ratón, a menudo utilizadas para fabricar IPSC en experimentos, e insertaron los genes paralos otros dos factores de transcripción, Oct4 y Klf4. A continuación, agregaron su enorme biblioteca de genes de anticuerpos a la población de células, de modo que cada célula terminó conteniendo los genes para uno o más de los anticuerpos.
Los científicos pudieron observar cuáles de las células comenzaron a formar colonias de células madre, lo que indica que uno de los anticuerpos producidos por esas células había reemplazado con éxito las funciones de Sox2 y c-Myc y provocó el cambio en la identidad celular.de estas células permitieron a los investigadores determinar los anticuerpos responsables.
De esta manera, el equipo de TSRI descubrió dos anticuerpos que pueden ser sustituidos por Sox2 y c-Myc, y en un conjunto similar de pruebas encontraron dos anticuerpos que pueden reemplazar un tercer factor de transcripción, Oct4. Los científicos demostraron que en su lugarde insertar estos genes del factor de transcripción podrían simplemente suministrar los anticuerpos a las células de fibroblastos en cultivo.
En este estudio inicial, los científicos no pudieron encontrar anticuerpos que reemplacen la función del cuarto factor de transcripción de OSKM, Klf4. Sin embargo, Baldwin espera que con un examen más extenso ella y sus colegas eventualmente encuentren también sustitutos de anticuerpos para Klf4."Creo que nos tomará unos años más resolverlo", dijo.
El enfoque de detección de anticuerpos en principio permite a los científicos no solo encontrar anticuerpos que puedan reemplazar los factores de transcripción OSKM, sino también estudiar las vías de señalización naturales a través de las cuales funcionan estos anticuerpos.
En una prueba de este principio, los científicos descubrieron que uno de los anticuerpos que reemplazan a Sox2 se une a una proteína en la membrana celular llamada Basp1. Este evento de unión bloquea la actividad normal de Basp1 y, por lo tanto, elimina las restricciones en WT1, una proteína del factor de transcripcióneso funciona en el núcleo de la célula. WT1, desatado, luego altera la actividad de múltiples genes, en última instancia, incluyendo Sox2, para promover el estado de las células madre usando un orden diferente de eventos que cuando se usan los factores de reprogramación originales.
WT1 tumor de Wilms 1 se produce en exceso en algunos tipos de cáncer y se considera un oncogén. Ese hecho resalta un valor agregado de tales estudios: ayudar a los científicos a comprender la relación entre el desarrollo de células cancerosas y el estado de las células madre.
Los investigadores de TSRI ahora planean estudios de detección de anticuerpos más grandes y complejos utilizando células humanas en lugar de células de ratón.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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