Un equipo de científicos ha descubierto detalles de los mecanismos celulares que controlan la programación directa de las células madre en neuronas motoras. Los científicos analizaron los cambios que ocurren en las células durante el proceso de reprogramación. Descubrieron una dinámica de múltiples pasosproceso en el que múltiples cambios independientes eventualmente convergen para convertir las células madre en neuronas motoras.
"Hay mucho interés en generar neuronas motoras para estudiar los procesos básicos de desarrollo, así como enfermedades humanas como ELA y atrofia muscular espinal", dijo Shaun Mahony, profesor asistente de bioquímica y biología molecular en Penn State y uno de los líderesautores del artículo. "Al detallar los mecanismos subyacentes a la programación directa de las neuronas motoras a partir de las células madre, nuestro estudio no solo informa el estudio del desarrollo de las neuronas motoras y sus enfermedades asociadas, sino que también informa nuestra comprensión del proceso de programación directa y puede ayudarcon el desarrollo de técnicas para generar otros tipos de células. "
La técnica de programación directa podría eventualmente usarse para regenerar células perdidas o dañadas mediante la conversión de otros tipos de células en las que faltan. Los hallazgos de la investigación, que aparecen en línea en la revista Cell Stem Cell el 8 de diciembre de 2016, muestran los desafíos que enfrentan actualmentetecnología de reemplazo celular, pero también describen un camino potencial para la creación de métodos más viables.
"A pesar de tener un gran potencial terapéutico, la programación directa es generalmente ineficiente y no tiene en cuenta completamente la complejidad molecular", dijo Esteban Mazzoni, profesor asistente en el Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y uno de los autores principales del estudio."Sin embargo, nuestros hallazgos apuntan a posibles nuevas vías para mejorar los métodos de terapia génica".
Los investigadores habían demostrado anteriormente que pueden transformar las células madre embrionarias de ratón en neuronas motoras al expresar tres factores de transcripción genes que controlan la expresión de otros genes en las células madre. La transformación lleva aproximadamente dos días.Para comprender mejor los mecanismos celulares y genéticos responsables de la transformación, los investigadores analizaron cómo los factores de transcripción se unían al genoma, los cambios en la expresión génica y las modificaciones de la cromatina en intervalos de 6 horas durante la transformación. "Tenemos un sistema muy eficiente enque podemos transformar las células madre en neuronas motoras con una tasa de éxito del 90 al 95 por ciento agregando el cóctel de factores de transcripción ", dijo Mahony." Debido a esa eficiencia, pudimos usar nuestro sistema para desentrañar los detalles dequé sucede realmente en la célula durante esta transformación ".
"Una célula en un embrión se desarrolla al pasar por varias etapas intermedias", señaló Uwe Ohler, investigador principal en el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular MDC en Berlín y uno de los autores principales del trabajo. "Pero en forma directaprogramación no tenemos eso: reemplazamos la red de transcripción de genes de la célula por una completamente nueva de una vez, sin la progresión a través de etapas intermedias. Preguntamos, ¿cuáles son el tiempo y la cinética de los cambios de cromatina y los eventos de transcripción que conducen directamenteal destino final de la celda? "
El equipo de investigación encontró una complejidad sorprendente: la programación de estas células madre en neuronas es el resultado de dos procesos transcripcionales independientes que eventualmente convergen. Al principio del proceso, dos de los factores de transcripción, Isl1 y Lhx3, funcionan en conjunto, unirse al genoma y comenzar una cascada de eventos que incluyen cambios en la estructura de la cromatina y la expresión génica en las células. El tercer factor de transcripción, Ngn2, actúa de forma independiente y realiza cambios adicionales en la expresión génica. Más adelante en el proceso de transformación, Isl1 y Lhx3 se basan encambios en la celda iniciados por Ngn2 para ayudar a completar la transformación. Para que la programación directa logre con éxito la conversión celular, debe coordinar la actividad de los dos procesos.
"Muchos han encontrado que la programación directa es un método potencialmente atractivo, ya que puede realizarse in vitro, fuera de un organismo vivo, o in vivo, dentro del cuerpo y, lo que es más importante, en el sitio del daño celular,", dijo Mazzoni." Sin embargo, quedan dudas sobre su viabilidad para reparar las células, especialmente dada la naturaleza compleja del proceso biológico. De cara al futuro, creemos que es razonable utilizar este conocimiento recién adquirido para, por ejemplo, manipular células en la columna vertebralcordón para reemplazar las neuronas necesarias para el movimiento voluntario que son destruidas por aflicciones como la ELA ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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