Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kobe han desarrollado el primer modelo de hipoplasia pituitaria congénita CPH * 1, * 2 del mundo utilizando células iPS derivadas de pacientes. El grupo de investigación está formado por el profesor asociado TAKAHASHI Yutaka, investigador médico MATSUMOTO Ryusakuy el profesor AOI Takashi et al.tuvieron éxito en usar el modelo para iluminar los mecanismos subyacentes a la CPH. El equipo ha estado intentando aplicar este modelo a otras enfermedades hipofisarias y al descubrimiento de fármacos.
Los resultados de este estudio se publicaron en el American Scientific Journal ' J Investigación clínica 'el 17 de diciembre de 2019.
antecedentes de investigación
El hipopituitarismo causado por CPH no es infrecuente y, a veces, pone en peligro la vida. Los pacientes con esta enfermedad requieren terapia de reemplazo hormonal de por vida. Las causas y los mecanismos subyacentes no se comprenden bien.
Las investigaciones anteriores sobre enfermedades hipofisarias se han realizado principalmente utilizando modelos animales, como el ratón knock out * 5. Sin embargo, a veces hay diferencias en los fenotipos entre animales y humanos. Esto significa que los modelos humanos son necesarios paracomprender los mecanismos de tales enfermedades.
En los últimos años, las células madre pluripotentes inducidas iPS se han utilizado en el desarrollo de modelos de enfermedades, la medicina regenerativa y el descubrimiento de fármacos. Además, un método que utiliza células iPS para inducir la diferenciación tanto de la pituitaria como del hipotálamo in vitro se ha desarrollado; sin embargo, aún no se había aplicado al modelado de enfermedades hipofisarias.
Teniendo esto en cuenta, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kobe han aplicado esta estrategia para desarrollar un modelo humano de CPH in vitro usando células iPS para comprender la fisiopatología y las causas de la enfermedad.
Metodología de investigación
Las células iPS se generaron a partir de muestras de sangre tomadas de un paciente con CPH. Este paciente presentaba hipoplasia hipofisaria congénita y estaba recibiendo terapia de reemplazo hormonal hipofisario. Estas células iPS derivadas del paciente se utilizaron para dilucidar los mecanismos subyacentes in vitro . Curiosamente, las células iPS de control se diferenciaron en células productoras de hormonas; sin embargo, las células iPS derivadas del paciente con CPH no pudieron diferenciarse en estas células. Un análisis más detallado del proceso de diferenciación reveló que el factor de transcripción LHX3, que es esencial paraLa diferenciación hipofisaria no se expresó en el progenitor hipofisario de las células iPS derivadas del paciente. El análisis de secuenciación del exoma reveló una mutación en el gen OTX2 y que su función estaba alterada. La corrección de la mutación OTX2 en las células iPS derivadas del paciente restauró la capacidad de diferenciación hipofisaria, lo que demuestra que la mutación OTX2 fue la responsable.
Las interacciones entre la pituitaria y el hipotálamo adyacente son esenciales para la diferenciación y regulación de la pituitaria. Una ventaja de este modelo es que puede desarrollar simultáneamente la pituitaria y el hipotálamo in vitro de células iPS. Esto permitió a los investigadores investigar la importancia de la interacción entre estos tejidos. Aclararon que el hipotálamo era responsable de la enfermedad mediante la realización de experimentos de formación de quimeras utilizando tanto células iPS derivadas del paciente como células iPS sanas. El análisis posterior mostróque el FGF10 factor de crecimiento de fibroblastos 10 del hipotálamo juega un papel fundamental en la expresión del factor de transcripción LHX3 en la pituitaria. Además, los niveles de expresión de LHX3 se restauraron mediante la adición de FGF10 in vitro . Estos resultados demostraron que la deficiencia de FGF10 en el hipotálamo asociada con la mutación OTX2 fue la responsable.
En conjunto, la mutación OTX2 causó una disminución en el FGF10 hipotalámico, lo que resultó en una falta de expresión de LHX3 en el ectodermo oral, que es el precursor de la pituitaria.desarrollo de la pituitaria. Estos mecanismos subyacentes fueron esclarecidos por primera vez por este estudio.
Este modelo de enfermedad pituitaria que utiliza células iPS humanas ha aclarado los mecanismos subyacentes detallados, que los modelos animales no pudieron revelar.
Investigación adicional
Esta investigación reveló la fisiopatología de CPH a través de células iPS específicas de la enfermedad * 6. Además, el modelo también fue útil para comprender el proceso de diferenciación pituitaria en humanos.
Este equipo de investigación también está investigando las causas, patogénesis y tratamiento de otras enfermedades hipofisarias como trastornos autoinmunitarios y tumores hipofisarios utilizando la misma estrategia. En particular, continúan desarrollando modelos de enfermedades hipofisarias para investigar la fisiopatología y los mecanismos precisossubyacente al "síndrome del anticuerpo anti-PIT-1" * 7, que es un nuevo tipo de enfermedad hipofisaria autoinmune que el equipo ha establecido como una nueva entidad clínica. Con este modelo, ya han demostrado la presentación antigénica de PIT-1 epítopo proteico en las células de la pituitaria anterior derivadas de las células iPS del paciente.
Además, hay muchas otras enfermedades hipofisarias incurables, cuyas causas siguen siendo desconocidas. Se espera que estos métodos de investigación basados en células iPS para las enfermedades conduzcan a la aclaración de los mecanismos subyacentes y al descubrimiento de fármacos.
Glosario
1. Pituitaria: glándula endocrina ubicada en la base del cerebro. Está formada por la hipófisis anterior y posterior y es responsable de secretar varias hormonas vitales.
2. Hipoplasia hipofisaria congénita: trastorno en el que la hipófisis no se forma correctamente debido a una mutación genética. El tratamiento hormonal de por vida es necesario para muchos pacientes.
3. Análisis de secuenciación del exoma: técnica que permite analizar todas las regiones de genes que codifican proteínas en el genoma humano.
4. Hipotálamo: ubicado cerca de la pituitaria, el hipotálamo desempeña un papel importante en muchas funciones, incluida la regulación de la temperatura corporal y la liberación de hormonas. En las primeras etapas del desarrollo, el hipotálamo controla varios factores relacionados con la diferenciación pituitaria. Las hormonas hipotalámicas también regulanhormonas producidas por la glándula pituitaria.
5. Ratón knock-out: permite investigar la función de un gen en particular. El gen de interés se elimina del ratón mediante ingeniería genética.
6. Células iPS específicas de una enfermedad: estas son células iPS generadas a partir de un paciente que tiene una enfermedad en particular. Se pueden utilizar para comprender las causas de diversas enfermedades y en el desarrollo de nuevos tratamientos.
7. Síndrome de anticuerpos anti-PIT-1: enfermedad descubierta por los miembros del equipo de investigación actual que conduce a hipopituitarismo adquirido. Este síndrome es causado por una autoinmunidad al factor de transcripción PIT-1 y se caracteriza por deficiencias en GH,TSH y PRL. El factor de transcripción PIT-1 es esencial para la diferenciación y el mantenimiento de estas células productoras de hormonas. En el síndrome de anticuerpos anti-PIT-1, las células T citotóxicas destruyen las células que expresan PIT-1, causando así el daño específico en la hipófisis.glándula. El mecanismo subyacente de la enfermedad, que involucra timomas, aún no se ha esclarecido por completo.
8. Epítopo: parte de un antígeno que es reconocido por el sistema inmunológico.
Agradecimientos
El profesor TAKAHASHI desea expresar su profunda gratitud hacia sus co-investigadores; el Dr. SUGA Hidetaka Universidad de Nagoya, el profesor HASEGAWA Tomonobu Universidad de Keio, el Dr. NARUMI Satoshi Centro Nacional para la Salud y el Desarrollo Infantil, el profesor MUGURUMAKeiko Universidad Médica de Kansai y el profesor OGAWA Wataru Universidad de Kobe.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de AMED 'El programa de aceleración para la investigación de enfermedades intratables utilizando células iPS específicas de enfermedades', MEXT, JSPS, la Uehara Memorial Foundation y la Naito Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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