Comprender los factores genéticos que impulsan el síndrome de Klinefelter y las enfermedades relacionadas
Crédito: CC0 Public Domain
Investigadores de KAUST desarrollaron la cohorte más grande de líneas de células madre derivadas de pacientes con síndrome de Klinefelter. Estas poderosas herramientas celulares podrían usarse para desarrollar enfoques terapéuticos de medicina regenerativa y estudiar una amplia variedad de enfermedades asociadas con anomalías cromosómicas, como el síndrome metabólico y la diabetes tipo II, que están aumentando en Arabia Saudita.
«Hemos creado las primeras líneas de células madre pluripotentes inducibles», dice Ph.D. estudiante Maryam Alowaysi. «Estos tienen un gran potencial porque pueden diferenciarse en todas las células posibles conocidas del cuerpo. Esto significa que podemos estudiar la aparición de la enfermedad y los genes asociados con ella».
Síndrome de Klinefelter, también conocido como 47 -XXY, ocurre cuando un varón nace con uno o más cromosomas X extra debido a un error genético aleatorio que ocurre durante la concepción. Es el trastorno de los cromosomas sexuales más común y afecta aproximadamente a uno de cada 660 hombres en todo el mundo.
Las personas que tienen más de dos cromosomas X adicionales, como aquellas con cariotipos 48-XXXY y 49-XXXXY, muestran condiciones que empeoran progresivamente, que van desde la infertilidad y la osteoporosis, hasta el cáncer y las enfermedades metabólicas, como la diabetes tipo II. Otros pueden tener el síndrome de Klinefelter en mosaico, lo que significa que solo tienen una copia extra del cromosoma X en algunas células.
Si bien estudios previos sobre el síndrome de Klinefelter han caracterizado los síntomas en detalle, pocos han determinado los genes asociados con la condición. La amplia variación en los síntomas también dificulta los diagnósticos precisos.
«Algunos pacientes pueden tener diabetes tipo II, mientras que otros pueden tener esclerosis múltiple o infertilidad. Son características comunes pero muy variables, por lo que el diagnóstico es muy difícil», dice la postdoctoral Elisabetta Fiacco. «Si podemos identificar la vía que afecta genes específicos que son comunes, podemos ayudar a arrojar luz sobre las posibles causas».
El equipo utilizó fibroblastos obtenidos de biopsias de piel de pacientes con bajo y alto Síndrome de Klinefelter de grado. Los investigadores también derivaron líneas celulares de un paciente con síndrome de Klinefelter en mosaico y un paciente de alto grado con una translocación equilibrada, una condición en la que secciones de dos cromosomas han intercambiado lugares.
Reprogramaron las células de fibroblastos con mensajero no modificado ARN para cambiarlos de un estado somático a uno pluripotente. «Esto significa que tienen el potencial de diferenciarse en prácticamente cualquier capa germinal del endodermo, mesodermo y ectodermo del cuerpo», dice Alowaysi.
El equipo utilizó varios enfoques para probar la pluripotencia de las líneas celulares generadas, incluida la inmunofluorescencia. , PCR de transcripción inversa y ensayos de teratoma son la técnica de validación estándar de oro para la pluripotencia.
Las líneas celulares generadas expresaron los marcadores OCT4, NANOG y SOX2 tanto a nivel de ARNm como de proteína, lo que confirma que las células se habían reprogramado con éxito para ser pluripotentes.
Cuando los investigadores inyectaron las células en ratones, formaron tumores que expresaban los marcadores proteicos S100A1, Desmin y citoqueratina, lo que demuestra que las células pueden diferenciarse en las tres capas germinales.
«Estas células se diferencian en una placa en prácticamente cualquier tipo de célula del cuerpo humano, lo que significa que podemos detectar los genes implicados en la enfermedad y compararlos con células sanas de control», dice Fiacco. «Con esto, podemos ver que los genes están desregulados o están haciendo algo que no está en la función normal de esos genes».
Ahora que los investigadores han generado las líneas celulares del síndrome de Klinefelter, el siguiente paso es para analizar el perfil transcriptómico para descubrir los genes desregulados en la cohorte y su papel en la patología molecular de la condición.
«Este trabajo está parcialmente respaldado por la Iniciativa KAUST Smart Health que apunta, entre sus objetivos principales , para generar grandes cohortes de células madre pluripotentes inducidas derivadas de pacientes sauditas y no sauditas», dice Antonio Adamo, profesor asistente e investigador principal en el Laboratorio de Células Madre y Enfermedades de KAUST.
«Bajo esta iniciativa, nuestro laboratorio está ayudando a establecer un biobanco KAUST que puede proporcionar herramientas y modelos celulares invaluables para apoyar a los investigadores saudíes dentro del Reino».
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Nuevos conocimientos sobre los trastornos de los cromosomas sexuales que causan infertilidad Más información: Maryam Alowaysi et al. Establecimiento de líneas iPSC de un paciente con síndrome de Klinefelter de alto grado (49-XXXXY) y dos parientes sanos genéticamente compatibles (KAUSTi003-A, KAUSTi004-A, KAUSTi004-B, KAUSTi005-A, KAUSTi005-B, KAUSTi005-C), Stem Investigación celular (2020). DOI: 10.1016/j.scr.2020.102008
Maryam Alowaysi et al. Establecimiento de una cohorte de iPSC de tres pacientes con síndrome de Klinefelter 47-XXY no relacionados (KAUSTi007-A, KAUSTi007-B, KAUSTi009-A, KAUSTi009-B, KAUSTi010-A, KAUSTi010-B), Stem Cell Research (2020). DOI: 10.1016/j.scr.2020.102042
Elisabetta Fiacco et al. Derivación de dos líneas iPSC naturalmente isogénicas (KAUSTi006-A y KAUSTi006-B) de un paciente con síndrome de Klinefelter en mosaico (47-XXY/46-XY), Stem Cell Research (2020). DOI: 10.1016/j.scr.2020.102049
Maryam Alowaysi et al. Generación de dos líneas de iPSC (KAUSTi001-A, KAUSTi002-A) de un paciente con síndrome de Klinefelter de alto grado poco común (49-XXXXY) que presenta una translocación equilibrada t(4,11) (q35,q23), Stem Cell Research (2020) . DOI: 10.1016/j.scr.2020.102098 Información de la revista: Stem Cell Research