Reprogramación Redux
Cuerpo embrionario con mapa de color que muestra las fuerzas de actina (izquierda). El rojo se correlaciona con una fuerza superior. FANJIE MENG
El campo de las células madre se vio sacudido a principios de este año por las investigaciones de los investigadores’ afirma haber reprogramado células somáticas en progenitores pluripotentes sin la ayuda de factores de transcripción, lo que, dados varios intentos fallidos de replicación independiente, entre otras cosas, finalmente condujo a la retractación de dos estudios de Nature. Así que fue algo sorprendente cuando el mes pasado, otro equipo afirmó haber reprogramado células somáticas hacia un estado similar al de un tallo mediante la manipulación de fuerzas mecánicas únicamente. El trabajo, dirigido por investigadores de la Universidad de Buffalo en Nueva York, se publicó el 24 de noviembre en PNAS.
Fanjie Meng de Buffalo, Frederick Sachs y sus colegas demostraron una vínculo entre el aumento de las fuerzas de actina dentro de las células y la transición a un estado de células madre. El grupo desarrolló un novedoso sensor de transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET) para medir…
El estrés mecánico es un poderoso regulador del comportamiento celular, explicó el biólogo de células madre Paul Knoepfler de la Universidad de California, Davis, en un correo electrónico. Pero Knoepfler le dijo a The Scientist que todavía tiene que ver pruebas suficientes, incluido el estudio actual, de que el estrés mecánico por sí solo puede reprogramar las células somáticas en células pluripotentes.
Meng, Sachs y sus colegas informaron que el cultivo de dos líneas celulares en un sustrato blando hizo que las células diferenciadas adquirieran propiedades similares a las de las células madre. La técnica se deriva del trabajo del laboratorio de Dennis Discher, ingeniero bimolecular de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia, cuyo equipo demostró que es posible dirigir las células madre hacia un linaje específico cambiando las propiedades físicas de la matriz del cultivo celular. En el estudio de Dischers, publicado hace ocho años en Cell, las células madre mesenquimales adultas se comprometieron con linajes celulares específicos dependiendo de la suavidad de la matriz en la que crecieron. Sin embargo, este trabajo enfatizó que los factores de transcripción facilitaron la reprogramación de las células somáticas. Por el contrario, este último artículo de PNAS ha encontrado lo contrario: el crecimiento de líneas celulares en una matriz blanda resultó en una alta tasa de reversión a células similares a células madre.
Mientras que la tensión de las células citoesqueleto puede influir en el estado de las células, Discher le dijo a The Scientist que se necesita investigación adicional para demostrar que la tensión del citoesqueleto puede impulsar a las células hacia la pluripotencialidad.
Meng y sus colegas no lo hicieron. utilizaron los típicos fibroblastos primarios de ratón en sus experimentos, sino que se basaron en dos líneas celulares inmortales, incluidas las células de riñón embrionario humano (HEK). El cultivo de estas células en un sustrato blando durante tres días dio como resultado cuerpos embrionarios esféricos (EB). Utilizando su sonda FRET para medir la tensión de actina intracelular, los investigadores demostraron que las células EB tenían una tensión de actina elevada en comparación con las células cultivadas en un sustrato de vidrio más firme. La expresión de dos factores de transcripción de células madre, Oct4 y Nanog, aumentó cinco y 150 veces, respectivamente, en las células EB, informó el equipo.
¿Resultados replicables?
Cuando Kenneth Ka Ho Lee, jefe de investigación de células madre en la Universidad China de Hong Kong, intentó por primera vez replicar el estímulo ahora retraído: estudios de adquisición desencadenada de pluripotencia (STAP), él y sus colegas observaron una regulación positiva de Nanog y Oct4 en su experimento de control negativo en el que las células se perturbaron mecánicamente con una pipeta pero no se trataron con el baño de ácido que los autores de STAP afirmaron podría usarse para reprogramar células somáticas. Dado este resultado, Lee le dijo a The Scientist que la manipulación mecánica puede ayudar a estimular la desdiferenciación. Pero agregó que el presente estudio no proporciona suficiente evidencia para confirmar eso.
Por su parte, Meng enfatizó que los experimentos de su equipo no dieron como resultado células madre completamente reprogramadas. Nuestros datos respaldan que la biomecánica es importante para la reprogramación celular, dijo Meng. Si estudia la reprogramación de células madre, debe pensar en la biomecánica y no solo en la señalización química.
Tanto Lee como Knoepfler, que no participaron en el presente estudio, dijeron que les gustaría ver ensayos funcionales para confirmar si estas células similares a las madres son realmente pluripotentes. Análisis de expresión génica más completos y cuantitativos podrían ayudar a confirmar la troncalidad y permitir comparaciones con células madre embrionarias (ESC) y células madre pluripotentes inducidas (iPSC), añadió Knoepler.
Mientras tanto, el biofísico Otger Camps de la Universidad de California, Santa Bárbara, dijo que el estudio confirma una correlación entre el estrés celular y la troncalidad. Sin embargo, aún no se ha demostrado la causalidad. Que las fuerzas mecánicas, en contraste con la mecánica del microambiente, puedan influir en la diferenciación celular es una idea interesante, aunque aún no se ha demostrado que sea cierta, dijo Camps.
Camps señaló que otros investigadores pueden encontrar el sensor FRET para actuar en el búfalo. equipo desarrollado útil en sus investigaciones de estrés celular. Creo que estos sensores se usarán ampliamente en el futuro, dijo.
A la luz de la controversia sobre las células madre a principios de este año, hay un mayor escrutinio de cualquier estudio de reprogramación de células somáticas a madre. . Me preocupa en este artículo y, en términos más generales, que el término reprogramación se esté usando de manera demasiado vaga y sin evidencia definitiva, dijo Knoepler a The Scientist.
J. Guo et al., Actin stress in cell reprogramming, PNAS, doi:10.1073/pnas.1411683111, 2014.
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