A pesar de su pequeño tamaño en relación con el resto del cuerpo, el ojo es uno de los órganos más complejos del cuerpo humano y ha sido difícil de estudiar en un laboratorio. Ahora, los investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un método novedoso para modelardesarrollo ocular y enfermedad usando células madre pluripotentes inducidas en humanos hiPSC. En un nuevo estudio publicado en Revista de Química Biológica mostraron que el seguimiento de la expresión de PITX2, una proteína clave durante el desarrollo ocular, en el desarrollo de hiPSC permite el aislamiento de un cierto grupo de células que desempeñan funciones importantes en el desarrollo ocular, la biología y la enfermedad.
Desde su descubrimiento hace más de una década, las hiPSC se han seguido utilizando para reproducir la biología y la enfermedad humanas en un laboratorio sin la necesidad de animales. Su uso simplificado se acompaña de la posibilidad de alterar genéticamente las células para estudiar la función fácilmentede proteínas. Aunque hasta la fecha se han desarrollado varios modelos celulares de múltiples órganos usando hiPSC, debido a su naturaleza compleja y heterogénea, el ojo ha sido más difícil de recrear usando estas células.
"A diferencia de otros órganos, el ojo es más difícil de recrear en el laboratorio debido a la presencia de células heterogéneas en el ojo", dice el autor correspondiente del estudio, Ryuhei Hayashi. "El objetivo de nuestro estudio era desarrollar una novelamodelo de ojo celular humano usando hiPSC que ayudará a mejorar nuestra comprensión de cómo se desarrollan estos diferentes tipos de células para formar el ojo "
Para lograr su objetivo, los investigadores establecieron una línea celular reportera modificando hiPSCs utilizando tecnología de edición del genoma, de modo que las células expresen la proteína fluorescente eGFP cada vez que expresan la proteína PITX2. PITX2 es una proteína de factor transcripcional que juega un papel clave durantedesarrollo embrionario de varios órganos, incluidos los ojos.En el ojo, PITX2 se expresa específicamente en lo que se llama mesénquima periocular POM, una colección de células que dan origen a la córnea, así como a las células musculares y al tejido conectivo dentro del ojo.Como resultado, al usar las células genéticamente modificadas, los investigadores pudieron etiquetar fluorescentemente las células POM.
"Queríamos saber si nuestro nuevo modelo celular fue capaz de recrear elementos de desarrollo ocular normal y células POM aisladas para la caracterización", dice el autor principal del estudio Toru Okubo.
Los investigadores mostraron por primera vez que las hiPSC modificadas se mantuvieron pluripotentes después de la edición del genoma, por lo que aún mantenían las propiedades de las células madre pluripotentes de la misma manera que las hiPSC sin cambios. Luego indujeron el desarrollo de células POM a partir de hiPSC y mostraron que se formaron asíllamadas multi-zonas autónomas ectodérmicas autoformadas SEAM, que son tejidos bidimensionales que consisten en diferentes células oculares que se forman durante el desarrollo normal del ojo reportado por primera vez por el grupo de Hayashi en 2016. Anteriormente, no había métodos para aislar POMcélulas, pero esta nueva generación de iPSCs editadas genéticamente permite al equipo aislar selectivamente las células POM del SEAM. Al aislar las células POM fluorescentes de otras células no fluorescentes, los investigadores pudieron demostrar que las células POM mantenían moléculas moleculares conocidasmarcadores durante el cultivo celular posterior, validando la recreación del desarrollo ocular utilizando su línea celular informadora hiPSC.
"Estos son resultados sorprendentes que muestran cómo las células madre humanas pueden usarse para estudiar el desarrollo y los procesos de la enfermedad", dice Hayashi. "Nuestro modelo podría ofrecer una nueva oportunidad para comprender cómo ocurren los diferentes aspectos del desarrollo ocular"
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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