Células de piel humana reprogramadas directamente en las células cerebrales
A diferencia de otras técnicas que convierten un tipo de célula a otro, este nuevo proceso no pasa por una fase de células madre, evitando la producción de varios tipos de células, informan los autores del estudio.
Los investigadores de la Escuela de Medicina de St. Louis de la Universidad de Washington han demostrado que estas células convertidas sobrevivieron al menos seis meses después de la inyección en el cerebro de los ratones y se comportaron de manera similar a las células nativas en el cerebro.
«No sólo estas células trasplantadas sobrevivieron en el cerebro del ratón, mostraron propiedades funcionales similares a las de las células nativas», dijo el autor principal, Andrew S. Yoo, PhD, profesor asistente de biología del desarrollo. «Estas células son conocidos para extender proyecciones en ciertas regiones del cerebro. Y encontraron que las células humanas trasplantadas también conectados a estos objetivos distantes en el cerebro del ratón. Eso es un punto sobre este documento histórico.»
Aparece la obra 22 de octubre en la revista Neuron.
Los investigadores produjeron un tipo específico de células cerebrales llamadas neuronas espinosas medianas, que son importantes para el control de movimiento. Son las células primarias afectadas en la enfermedad de Huntington, un trastorno genético heredado que causa movimientos musculares involuntarios y deterioro cognitivo por lo general a partir de mediados de la edad adulta. Los pacientes con la condición de vivir cerca de 20 años después de la aparición de los síntomas, lo que empeora progresivamente con el tiempo.
La investigación involucró a células adultas humanas de la piel, en lugar de las células de ratón más comúnmente estudiados o células humanas, incluso en una fase anterior de desarrollo. En lo que respecta a posibles futuras terapias, la capacidad de convertir células humanas adultas presenta la posibilidad de usar las propias células de la piel de un paciente, que son fácilmente accesibles y no serán rechazadas por el sistema inmune.
Para reprogramar estas células, Yoo y sus colegas pusieron las células de la piel en un entorno que imita muy de cerca el ambiente de las células cerebrales. Ellos sabían del trabajo pasado que la exposición a dos pequeñas moléculas de ARN, un primo cercano química del ADN, podría convertir células de la piel en una mezcla de diferentes tipos de neuronas.
En una célula de la piel, las instrucciones de ADN para cómo ser una célula del cerebro, o cualquier otro tipo de célula, es perfectamente embalado de distancia, sin usar. En la investigación anterior publicada en la revista Nature, Yoo y sus colegas mostraron que la exposición a dos microARN llamado miR-9 y miR-124 alteró la maquinaria que gobierna el embalaje de ADN. Aunque los investigadores todavía hay desentrañar los detalles de este proceso complejo, estos microRNAs parecen estar abriendo las secciones herméticamente envasados de DNA importante para las células cerebrales, lo que permite la expresión de genes que regulan el desarrollo y la función de las neuronas.
Conocer la exposición a solas estos microARNs podría cambiar células de la piel en una mezcla de las neuronas, los investigadores comenzaron a afinar las señales químicas, exponer las células a moléculas adicionales llamados factores de transcripción que sabían estaban presentes en la parte del cerebro donde espinosa medio neuronas son comunes.
«Creemos que los microARN realmente están haciendo el trabajo pesado», dijo el co-primer autor Matheus B. Victor, un estudiante graduado en neurociencia. «Están cebar la células de la piel para convertirse en neuronas. Los factores de transcripción Añadimos entonces guían las células de la piel para convertirse en un subtipo específico, en este caso las neuronas espinosas medianas. Pensamos que podríamos producir diferentes tipos de neuronas cambiando diferentes factores de transcripción. »
Yoo también explicó que los microARN, pero no los factores de transcripción, son componentes importantes para la reprogramación general de las células humanas de la piel directamente a las neuronas. Su equipo, incluyendo co-primer autor Michelle C. Richner, técnico superior de investigación, demostró que cuando las células de la piel fueron expuestas a los factores de transcripción por sí sola, sin los microRNAs, la conversión en neuronas no tuvo éxito.
Los investigadores realizaron pruebas extensas para demostrar que estas células cerebrales recién convertidas, efectivamente, se ven y se comportan como neuronas espinosas medianas nativos. Las células convertidas expresan genes específicos de las neuronas espinosas medianas humanos nativos y no expresan genes para otros tipos de neuronas. Cuando se trasplantan en el cerebro del ratón, las células convertidas mostraron propiedades morfológicas y funcionales similares a las neuronas nativas.
Para el estudio de las propiedades celulares asociados con la enfermedad, los investigadores ahora están tomando células de la piel de pacientes con la enfermedad de Huntington y la reprogramación ellos en neuronas espinosas medianas utilizando el enfoque descrito en el nuevo documento. También planean inyectar células humanas reprogramadas sanos en ratones con un modelo de la enfermedad de Huntington para ver si esto tiene algún efecto sobre los síntomas.