Por primera vez, los científicos han confirmado la hipótesis de larga data de que a medida que las personas envejecen, acumulan mutaciones genéticas en sus mitocondrias, la fuente de energía de las células.
Un equipo dirigido por Shoukhrat Mitalipov, Ph.D., director del Centro de Terapia de Células Embrionarias y Genética de la Universidad de Salud y Ciencia de Oregon, descubrió que las células madre pluripotentes inducidas, o iPS, son un tipo de células madre derivadas dela piel o las células sanguíneas de los pacientes contienen ADN mitocondrial defectuoso. El estudio fue publicado en la revista Célula madre celular .
"Las mutaciones patógenas en nuestro ADN mitocondrial se han considerado durante mucho tiempo como una fuerza impulsora en el envejecimiento y las enfermedades de aparición en la edad, aunque faltaba evidencia clara. Ahora con esa evidencia a mano, sabemos que debemos examinar las células madre para detectar mutaciones orecójalos a una edad más temprana para garantizar que sus genes mitocondriales estén sanos ", dijo Mitalipov." Este conocimiento fundamental de cómo se dañan las células en el proceso natural del envejecimiento puede ayudar a esclarecer el papel de las mitocondrias mutadas en la enfermedad degenerativa ".
Los genes mitocondriales residen fuera del núcleo y se sabe que son propensos a sufrir daños. Las mutaciones en el ADN mitocondrial, que surgen aleatoriamente dentro de las células individuales a medida que envejecemos, pueden limitar la capacidad de las células para crear energía, producir señales y funcionar correctamente.
Las terapias potenciales que usan células madre son muy prometedoras para el tratamiento de enfermedades humanas. Sin embargo, los defectos en las mitocondrias podrían socavar la capacidad de las células iPS para reparar tejidos u órganos dañados. Para evitar dañar el valor terapéutico de las células IPS, Mitalipov y sus colegas recomiendan examinarcélulas para mutaciones de ADN mitocondrial.
"Si desea usar células iPS en un ser humano, debe verificar las mutaciones en el genoma mitocondrial", dijo Taosheng Huang, MD, Ph.D., genetista médico y director del Programa de Trastornos Mitocondriales en el Hospital Infantil de CincinnatiCentro médico ". Cada célula puede ser diferente. Dos células una al lado de la otra podrían tener diferentes mutaciones o diferentes porcentajes de mutaciones".
"Este esfuerzo colaborativo multidisciplinario identifica la 'integridad del genoma mitocondrial' como una lectura vital para evaluar la competencia de los productos regenerativos derivados del paciente destinados a aplicaciones clínicas", agrega el coautor del estudio, Andre Terzic, MD, Ph.D.,Director, Centro Clínico Mayo de Medicina Regenerativa.
Cada individuo tiene billones de células y miles de copias de mitocondrias en cada célula. A medida que las células envejecen, son posibles miles de mutaciones diferentes en cada genoma mitocondrial. Debido a que cada célula tiene su propia mutación única, cuando los investigadores examinan una pizca de piel ogota de sangre que contiene millones de células, la mayoría de las mutaciones mitocondriales están ocultas. La mutación solo sería visible si cada célula tiene la misma mutación.
Sin embargo, estas mutaciones se vuelven detectables en las células iPS. En el proceso de hacer líneas celulares iPS, los investigadores expanden los clones de cada piel o célula sanguínea de cada paciente. Como resultado, cada célula de la línea celular iPS contendrá el mismo ADN mitocondrialmutaciones como esa célula adulta inicial.
En este estudio, en lugar de estudiar una línea celular iPS, los investigadores derivaron y secuenciaron 10 clones de células iPS de cada muestra de tejido del paciente para comprender mejor las tasas de mutación del ADN mitocondrial.
Tomaron muestras de sangre y piel de personas sanas y personas con enfermedades degenerativas, con edades comprendidas entre los 24 y los 72 años. Cuando analizaron la piel o las células sanguíneas agrupadas para detectar mutaciones de ADN mitocondrial, los niveles de mutaciones parecían bajos.
Luego perfilaron 20 líneas celulares iPS por paciente: 10 de sus células sanguíneas y 10 de sus células de la piel. Cuando secuenciaron las líneas celulares iPS, encontraron un mayor número de mutaciones de ADN mitocondrial, particularmente en células de pacientes mayores de 60 años.Analizaron 130 líneas celulares iPS y descubrieron que el 80 por ciento mostraban mutaciones. También encontraron porcentajes más altos de mutaciones que contienen mitocondrias dentro de una célula. Cuanto mayor es la carga de ADN mitocondrial mutado en una célula, mayor es el compromiso de la función de la célula.
Los autores recomiendan producir y examinar varias líneas por paciente y luego elegir la línea menos dañada.
En mayo de 2013, Mitalipov fue el primer científico del mundo en demostrar el uso exitoso de la transferencia nuclear de células somáticas, o SCNT, para producir células madre embrionarias humanas a partir de la célula de la piel de un individuo. Ese avance fue uno de una cadena de seis añosde descubrimientos que incluyeron su trabajo de 2007 que demuestra el método de transferencia nuclear para crear células madre embrionarias de un primate no humano.Los científicos de OHSU también han demostrado que SCNT permite el reemplazo de genes mitocondriales mutados con mitocondrias de óvulos de donantes sanos mientras retiene el núcleo de la célula del paciente.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias y Salud de Oregon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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