Stem Cell Suicide Switch
Una célula de ratón apoptóticaWIKIMEDIA COMMONS, LABORATORIO DE PATOLOGÍA EXPERIMENTAL, NIEHS
Las células madre embrionarias humanas le dan un nuevo significado a la frase «tomando uno para el equipo». ; A diferencia de cualquier otro tipo de célula humana conocida, las hESC están preparadas para lanzarse inmediatamente sobre la espada si experimentan algún daño en el ADN, según una investigación publicada en línea hoy (3 de mayo) en Molecular Cell.
Las células madre embrionarias humanas (hESC, por sus siglas en inglés) forman el embrión temprano y finalmente dan lugar a todos los tipos de células del cuerpo. Debido a esto, un mecanismo de autodestrucción rápido activado por el daño del ADN puede evitar que mutaciones potencialmente peligrosas se propaguen a través del organismo en desarrollo, concluyeron los autores.
Los datos son «convincentes»; escribió Christopher Navara, quien estudia células madre en la Universidad de Texas en San Antonio y no participó en la investigación, en un correo electrónico a The Scientist. “Las células hES han adoptado una serie de…
Hace cuatro años, Mohanish Deshmukh y sus colegas de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill descubrieron que las neuronas que, a diferencia de las células madre, no se dividen restringen la apoptosis, o muerte celular, lo que les permite sobrevivir a través de períodos de estrés o daño celular que de otro modo podrían estimular la apoptosis. Para explorar la apoptosis en el otro extremo del espectro de desarrollo, los investigadores analizaron a continuación las ESC humanas, que se dividen constantemente.
Tenían dos hipótesis: las hESC serían muy resistentes a la apoptosis, ya que solo hay alrededor de 50 de ellas. ellos en el embrión temprano y por lo tanto cada uno es valioso; o serían muy sensibles a la apoptosis ya que el daño en el ADN, incluso en una sola célula, se propagaría rápidamente a través de un embrión. Pensamos que podría ir en cualquier dirección, dijo Deshmukh. Teníamos mucha curiosidad.
Primero, el equipo roció hESCs en un fármaco de quimioterapia que causa daños en el ADN. Casi el 100 por ciento de las hESC murieron en solo 5 horas, en comparación con las 24 horas de los fibroblastos. El hallazgo es consistente con lo que nosotros y otros hemos observado con respecto a la sensibilidad al daño del ADN en las células hES, dijo Navara.
Cuando el equipo de Deshmukh enfatizó las ESC de otras maneras, como dañar el citoesqueleto, las células no mueren con la misma rapidez, demostrando su aguda sensibilidad al daño del ADN. El daño del ADN es el único insulto que estas llamadas de tallo embrionario no pueden tolerar, dijo Deshmukh. Es catastrófico para ellos. Cualquier mutación que ocurra se propagará rápidamente a través del sistema.
La apoptosis es tradicionalmente un proceso largo que involucra la activación de una proteína llamada Bax, que viaja a la mitocondria e inicia la liberación de caspasas, o proteínas ejecutoras. que provocan la muerte celular. Para investigar cómo las hESC inician el proceso tan rápidamente, los investigadores etiquetaron a Bax con un anticuerpo que se ilumina cuando la proteína está activa. Se sorprendieron al descubrir que Bax ya está activo en hESC saludables, a diferencia de cualquier otro tipo de célula en el que Bax se activa solo cuando una célula está dañada o muriendo. Me quedé atónito, dijo Deshmukh. Pensé que algo andaba mal. Pasamos mucho tiempo convenciéndonos de que estas células estaban sanas y no morían activamente.
El equipo también vio que la Bax activa no estaba ubicada en las mitocondrias sino en el aparato de Golgi, un orgánulo de empaquetamiento. Es posible que las células secuestren a Bax activo allí, como un arma encerrada en un estuche, para evitar que accidentalmente desencadene la muerte celular. Las células lo activaron y lo ataron a un lugar donde no causa daño inmediato, dijo Deshmukh. De esa manera, Bax está listo para funcionar en cualquier momento.
Curiosamente, tan pronto como las hESC comenzaron a diferenciarse, incluso después de solo 24 horas, las células ya no contenían Bax activo, lo que sugiere que la sensibilidad extrema al daño del ADN dura solo unos pocos días durante el desarrollo temprano.
El equipo ahora está investigando qué hace que Bax sea constitutivamente activo en las hESC y cómo se localiza en el aparato de Golgi. Aunque las hESC son populares en la investigación de medicina regenerativa, los investigadores todavía saben poco sobre su biología, dijo Deshmukh. La mayor parte de la investigación se centra en cómo estas células se convierten en células diferenciadas, dijo. Me sorprende que no entendamos mucho sobre su biología básica.
R. Dumitru, et al. Las células madre embrionarias humanas tienen Bax constitutivamente activo en el aparato de Golgi y están preparadas para sufrir una apoptosis rápida, Mol Cell, doi:10.1016/j.molcel.2012.04.002, 2012.
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