Los científicos que trabajan para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades neurodegenerativas se han visto obstaculizados por la incapacidad de desarrollar neuronas motoras humanas en el laboratorio. Las neuronas motoras impulsan las contracciones musculares, y su daño subyace a enfermedades devastadoras como la esclerosis lateral amiotrófica y la atrofia muscular espinal, ambas deque finalmente conducen a parálisis y muerte prematura.
En una nueva investigación, los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han convertido las células de la piel de adultos sanos directamente en neuronas motoras sin pasar por un estado de células madre.
La técnica permite estudiar las neuronas motoras del sistema nervioso central humano en el laboratorio. A diferencia de las neuronas motoras de ratón comúnmente estudiadas, las neuronas motoras humanas que crecen en el laboratorio serían una nueva herramienta ya que los investigadores no pueden tomar muestras de estas neuronasde personas vivas, pero pueden tomar muestras de piel fácilmente.
El estudio se publica el 7 de septiembre en la revista Célula madre celular .
Evitar la fase de las células madre elimina las preocupaciones éticas que surgen cuando se producen las llamadas células madre pluripotentes, que son similares a las células madre embrionarias en su capacidad de convertirse en todos los tipos de células adultas. Y lo más importante, evitar un estado de células madre permite que las neuronas motoras resultantespara mantener la edad de las células de la piel originales y, por lo tanto, la edad del paciente. Mantener la edad cronológica de estas células es vital cuando se estudian enfermedades neurodegenerativas que se desarrollan en personas de diferentes edades y empeoran durante décadas.
"En este estudio, solo utilizamos células de la piel de adultos sanos de edades comprendidas entre los 20 y los 60 años", dijo el autor principal Andrew S. Yoo, PhD, profesor asistente de biología del desarrollo. "Nuestra investigación reveló cuán pequeño es el ARNLas moléculas pueden trabajar con otras señales celulares llamadas factores de transcripción para generar tipos específicos de neuronas, en este caso neuronas motoras. En el futuro, nos gustaría estudiar las células de la piel de pacientes con trastornos de las neuronas motoras. Nuestro proceso de conversión debe modelar el inicio tardíoaspectos de la enfermedad utilizando neuronas derivadas de pacientes con la afección "
"Volver a través de una fase de células madre pluripotentes es como demoler una casa y construir una nueva desde cero", dijo Yoo. "Lo que estamos haciendo es más como una renovación. Cambiamos el interior pero dejamos elestructura original, que conserva las características de las neuronas adultas que envejecen que queremos estudiar "
La capacidad de los científicos para convertir las células de la piel humana en otros tipos de células, como las neuronas, tiene el potencial de mejorar la comprensión de la enfermedad y conducir a encontrar nuevas formas de curar los tejidos y órganos dañados, un campo llamado medicina regenerativa.
Para convertir las células de la piel en neuronas motoras, los investigadores expusieron las células de la piel a señales moleculares que generalmente están presentes en altos niveles en el cerebro. El trabajo anterior de Yoo y sus colegas, entonces en la Universidad de Stanford, mostró que la exposición a dosfragmentos cortos de ARN convirtieron las células de la piel humana en neuronas. Estos dos microARN, llamados miR-9 y miR-124, participan en el reempaquetado de las instrucciones genéticas de la célula.
En el nuevo estudio, los investigadores caracterizaron ampliamente este proceso de reempaquetado, detallando cómo las células de la piel reprogramadas en neuronas genéricas pueden ser guiadas a tipos específicos de neuronas. Descubrieron que los genes involucrados en este proceso se preparan para la expresión pero permanecen inactivos hasta quese proporciona una combinación correcta de moléculas. Después de mucha experimentación con múltiples combinaciones, los investigadores descubrieron que agregar dos señales más a la mezcla - factores de transcripción llamados ISL1 y LHX3 - convirtió las células de la piel en neuronas motoras de la médula espinal en aproximadamente 30 días.
La combinación de señales - microRNAs miR-9 y miR-124 más factores de transcripción ISL1 y LHX3 - le dice a la célula que pliegue las instrucciones genéticas para hacer la piel y despliegue las instrucciones para hacer neuronas motoras, de acuerdo con Yoo y ellos primeros autores del estudio, Daniel G. Abernathy y Matthew J. McCoy, estudiantes de doctorado en el laboratorio de Yoo, y Woo Kyung Kim, PhD, investigador asociado de posdoctorado.
Otro estudio anterior del equipo de Yoo mostró que la exposición a los mismos dos microARN, miR-9 y miR-124, más una combinación diferente de factores de transcripción podría convertir las células de la piel en un tipo diferente de neurona. En ese caso, las células de la pielse convirtieron en neuronas espinosas del medio estriatal, que se ven afectadas en la enfermedad de Huntington, un trastorno genético heredado y finalmente mortal que causa movimientos musculares involuntarios y deterioro cognitivo que comienza en la edad adulta media.
En el nuevo estudio, los investigadores dijeron que las neuronas motoras convertidas se compararon favorablemente con las neuronas motoras normales de los ratones, en términos de los genes que se activan y desactivan y cómo funcionan. Pero los científicos no pueden estar seguros de que estas células sean perfectascoincide con las neuronas motoras humanas nativas, ya que es difícil obtener muestras de neuronas motoras cultivadas de individuos adultos. Se requiere un trabajo futuro para estudiar las muestras de neuronas donadas de pacientes después de la muerte para determinar con qué precisión estas células imitan a las neuronas motoras humanas nativas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Julia Evangelou Strait. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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