El proceso de auto alimentación en las células madre embrionarias conocido como autofagia mediada por chaperona CMA y un metabolito relacionado puede servir como nuevos objetivos terapéuticos prometedores para reparar o regenerar células y órganos dañados, según muestran los investigadores de Penn Medicine en un nuevo estudio publicado en línea.en ciencia .
Los cuerpos humanos contienen más de 200 tipos diferentes de células especializadas. Todas ellas pueden derivarse de células madre embrionarias ES, que se renuevan incesantemente y mantienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula en animales adultos, un estado conocido comopluripotencia.Los investigadores han sabido que el metabolismo de las células juega un papel en este proceso; sin embargo, no estaba claro exactamente cómo funciona el cableado interno de las células para mantener ese estado y finalmente decidir el destino de las células madre.
El nuevo estudio preclínico, por primera vez, muestra cómo las células madre mantienen la CMA en niveles bajos para promover esa autorrenovación, y cuando la célula madre está lista, apaga esa supresión para mejorar la CMA, entre otras actividades,y diferenciarse en células especializadas.
"Es un descubrimiento intrigante en el campo de la biología de células madre y para los investigadores que buscan desarrollar terapias para la regeneración de tejidos u órganos", dijo el autor principal Xiaolu Yang, PhD, profesor de Biología del Cáncer en el Instituto de Investigación del Cáncer de la Familia Abramson en elPerelman School of Medicine de la Universidad de Pensilvania ". Revelamos dos formas novedosas de manipular potencialmente la autorrenovación y la diferenciación de las células madre: CMA y un metabolito, conocido como alfa-cetoglutarato, que está regulado por CMA. Intervención o guía racionalestas funciones podrían ser una forma poderosa de aumentar la eficiencia de los enfoques de la medicina regenerativa ".
La autofagia es un mecanismo de ingestión de células necesario para la supervivencia y el funcionamiento de la mayoría de los organismos vivos. Cuando las células se auto-comen, los materiales intracelulares se envían a los lisosomas, que son orgánulos que ayudan a descomponer estos materiales. Hay algunas formas de autofagiaSin embargo, a diferencia de las otras formas, que están presentes en todas las células eucariotas, la CMA es exclusiva de los mamíferos. Hasta la fecha, el papel fisiológico de la CMA sigue sin estar claro.
Usando técnicas de laboratorio metabolómicas y genéticas en las células madre embrionarias de ratones, los investigadores buscaron comprender mejor los cambios significativos que tuvieron lugar durante su estado pluripotente y su posterior diferenciación.
Descubrieron que la actividad de CMA se mantiene al mínimo debido a dos factores celulares críticos para la pluripotencia, Oct4 y Sox2, que suprime un gen conocido como LAMP2A, que proporciona instrucciones para hacer necesaria una proteína llamada proteína 2 de membrana asociada a lisosomasLa actividad mínima de la CMA permite que las células madre mantengan altos niveles de alfa-cetoglutarato, un metabolito que es crucial para reforzar el estado pluripotente de una célula, encontraron los investigadores.
Cuando llega el momento de la diferenciación, las células comienzan a regular al alza la CMA debido a la reducción de Oct4 y Sox2. La actividad aumentada de CMA conduce a la degradación de las enzimas clave responsables de la producción de alfa-cetoglutarato. Esto conduce a una reducción de alfa-niveles de cetoglutarato, así como un aumento en otras actividades celulares para promover la diferenciación. Estos hallazgos revelan que la CMA y el alfa-cetoglutarato dictan el destino de las células madre embrionarias.
Las células madre embrionarias a menudo se denominan pluripotentes debido a su notable capacidad para dar lugar a todos los tipos de células del cuerpo, excepto la placenta y el cordón umbilical. Las células madre embrionarias no solo proporcionan un excelente sistema para estudiar el desarrollo temprano de los mamíferos, sino que también mantienengran promesa para las terapias regenerativas para tratar diversos trastornos humanos. El desarrollo de terapias de medicina regenerativa basadas en células madre ha aumentado rápidamente en la última década, con varios enfoques en estudios que han demostrado reparar el tejido cardíaco dañado, reemplazar las células en el trasplante de órganos sólidos y enalgunos casos abordan trastornos neurológicos.
"Este papel recientemente descubierto de la autofagia en la célula madre es el comienzo de más investigaciones que podrían llevar a los investigadores y médicos-científicos a mejores terapias para tratar varios trastornos", dijo Yang.
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Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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