Induciendo la pluripotencialidad cada vez
WIKIMEDIA, A. TANAKA ET AL. En 2007, el científico japonés Shinya Yamanaka reprogramó células adultas de la piel en un estado similar al de un tallo utilizando un cuarteto de genes. Estas células madre pluripotentes inducidas (iPSC, por sus siglas en inglés) le valieron a Yamanaka un Premio Nobel en 2012, iniciaron una avalancha de investigaciones y prometieron una forma de desarrollar tejidos personalizados.
Pero las técnicas de reprogramación siguen siendo notoriamente ineficientes. En el mejor de los casos, pueden convertir alrededor del 10 por ciento de las células adultas en iPSC; a menudo, solo manejan alrededor del 0,1 por ciento. Peor aún, el proceso parecía aleatorio y era imposible predecir qué celdas se reprogramarían con éxito.
Este obstáculo puede ser cosa del pasado. Jacob Hanna, del Instituto de Ciencias Weizmann de Israel, ha encontrado una forma sencilla de producir iPSC con una eficiencia de casi el 100 %. El equipo de Hanna simplemente inhabilitó un solo gen, Mbd3, que parece reprimir la pluripotencialidad.
“Nunca creí que llegaríamos al 100 por ciento” dijo…
Los estudiantes de posgrado Yoach Rais, Asaf Zviran y Shay Geula trabajaron inicialmente con células madre epiblásticas de ratón (epiSC), que se encuentran en embriones tardíos y solo son parcialmente pluripotentes. El equipo los reprogramó en un estado completamente parecido a un tallo utilizando el cuarteto estándar de genes, los llamados factores de Yamanaka. También intentaron hacer que el proceso fuera más eficiente silenciando una variedad de genes diferentes. Uno pareció funcionar, Mbd3.
Apagando Mbd3, o trabajando con células que carecían del gen, el equipo reprogramó la sangre y células de la piel de ratones, así como células de la piel de humanos adultos, con una eficiencia casi completa en solo siete días. Las células resultantes eran indistinguibles de las células madre embrionarias en términos de expresión génica.
Hanna dijo que el descubrimiento puede ser una sorpresa para otros científicos, ya que ha habido informes confusos de estudios anteriores sobre si eliminar Mbd3 produciría más o menos iPSC. De hecho, George Daley, un biólogo de células madre de la Escuela de Medicina de Harvard que no participó en el estudio, también intentó desactivar Mbd3 mientras fabricaba iPSC, pero no vio ninguna mejora en la eficiencia. Estamos ansiosos por intentar replicar [los resultados], dijo. Quizás había algo diferente en nuestro protocolo.
Mientras tanto, Paul Knoepfler, biólogo de células madre de la Universidad de California, Davis, señaló que la necesidad de mejorar la eficiencia ha disminuido desde los primeros días de la moda de iPSC. [Ya] no es tan importante. Incluso una eficiencia relativamente baja de, digamos, 0,001 por ciento es lo suficientemente buena como para generar docenas de colonias de iPSC, dijo Knoepfler, que no participó en el estudio. Incluso para uso clínico, es posible que solo necesite una colonia iPSC de alta calidad por paciente.
Para Knoepfler, la mayor fortaleza del estudio fue demostrar que Mbd3 ayuda a controlar el destino de las células . Caracterizar los represores de pluripotencia es tan interesante como encontrar estimuladores, aunque este último ha sido en gran medida el foco del campo, dijo.
Mbd3 es parte del complejo NuRD, un conjunto de proteínas que silencian los genes cambiando la forma en que se empaqueta el ADN. Aunque está activo en los óvulos fertilizados, los niveles de Mbd3 caen durante las primeras etapas del desarrollo embrionario y luego se recuperan. Esta ausencia temporal podría dar a una pequeña población de células madre la oportunidad de expandirse, antes de permitirles diferenciarse en tipos de células maduras.
El equipo de Hannas también demostró que Mbd3 interactúa con los cuatro factores de Yamanaka. Este cuarteto activa varios genes que inician el proceso de reprogramación, pero también atraen Mbd3, que desactiva los mismos genes aguas abajo.
Sin levantar esta represión, producir iPSCs es como intentar conducir un automóvil mientras se pisa el gas y frenos al mismo tiempo, dijo Hanna. El coche puede tener éxito, pero no es óptimo. Para que el automóvil funcione sin problemas, se debe quitar el freno Mbd3 antes de agregar los factores de Yamanaka.
Pero Knoepfler dijo que esta idea sigue siendo altamente especulativa, ya que el equipo de Hannas probó sus células usando cantidades extremadamente grandes de ambos Mbd3. y los factores de Yamanaka. No está claro cómo interactúan las proteínas entre sí en sus niveles celulares normales.
A continuación, Hanna pretende ver si silenciar Mbd3 podría mejorar la calidad de las iPSC junto con su cantidad. En los últimos años, los científicos han demostrado que estas células pueden detectar mutaciones durante el proceso de reprogramación o mantener un recuerdo de sus vidas pasadas como células adultas, problemas que arrojan una manta mojada sobre su potencial médico. Hanna dijo que sospecha que producir las células sin Mbd3 podría ayudar a los investigadores a evitar tales contratiempos. Esos resultados serán clave, dijo Joseph Ecker del Instituto Salk de Estudios Biológicos. Dicho esto, este es un gran avance. Han descubierto y eliminado un importante obstáculo para la generación de iPSC.
Y. Rais et al., Reprogramación directa determinista de células somáticas a pluripotencia, Nature, doi: 10.1038/nature12587, 2013.
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