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jueves, 14 de enero de 2016

Identifican cómo se regulan las células madre

Fuente: http://www.diariomedico.com/2016/01/11/area-cientifica/especialidades/cardiologia/investigacion/identifican-como-se-regulan-las-celulas-madre


Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) han identificado un nuevo mecanismo a través del cual las células troncales de la sangre controlan tanto su propia proliferación como las características del nicho que las alberga.




Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) han identificado un nuevo mecanismo a través del cual las células troncales de la sangre controlan tanto su propia proliferación como las características del nicho que las alberga. Se trata de la proteína E-Selectin Ligand-1 (ESL-1). 


El trabajo, liderado por Andrés Hidalgo y Magdalena Leiva, indica que dicha proteína se expresa en grandes cantidades en estas células madre y que también controla la producción de la citocina TGF-beta de dichas células, importante porque TGF-beta tiene propiedades antiproliferativas e impide la desaparición de estas células madre en ciertos procesos patológicos.


Además, las células deficientes para la proteína ESL-1 son resistentes a diversos citotóxicos o quimioterápicos, lo que podría convertirla en diana de terapias dirigidas, según los datos del estudio que se publica en Nature Communications.

miércoles, 28 de enero de 2015

How cancer turns good cells to the dark side

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-01/ru-hct012615.php


Rice researchers find 'jagged' proteins key as tumors hijack cell-signaling process.




Cancer cells have the ability to hijack the notch-signaling mechanism that cells use to communicate with each other.






Cancer uses a little-understood element of cell signaling to hijack the communication process and spread, according to Rice University researchers.


A new computational study by researchers at the Rice-based Center for Theoretical Biological Physics shows how cancer cells take advantage of the system by which cells communicate with their neighbors as they pass messages to "be like me" or "be not like me."


Led by Rice biophysicists Eshel Ben-Jacob and José Onuchic, the researchers decode how cancer uses a cell-cell interaction mechanism known as notch signaling to promote metastasis. This mechanism plays a crucial role in embryonic development and wound healing and is activated when a delta or jagged ligand of one cell interacts with the notch receptor on an adjacent one.


Their open-access study appears in the Proceedings of the National Academy of Sciences. It follows a 2014 study in which the researchers mapped the flow of information through genetic circuits involved in cancer metastasis.


"At the heart of our new understanding is that the primary agents of metastasis are clusters of hybrid epithelial (nonmobile) and mesenchymal (migrating) cells," Ben-Jacob said. "These, and not the fully mesenchymal cells, are the 'bad actors' of cancer progression that pose the highest risk. By acting together, these hybrid cancer cells have a better chance to evade the immune system during migration and can better survive while circulating in blood vessels."


The multifaceted mechanism by which notch-delta-jagged signaling promotes cancer progression has been a mystery until now, Ben-Jacob said, but recent experimental studies have revealed the jagged ligand plays a critical role in tumor progression.


The new study provides a fresh theoretical framework for scientists who study the fates of cells. It shows the presence of jagged ligands can give rise to sender/receiver hybrid cells that send a signal -- "be like me" -- that is useful for embryonic development and healing, but can also be hijacked by cancer cells.


"We realized that hybrid cancer cells can take advantage of that characteristic to establish stable interactions and turn them into 'assault teams' that migrate together during metastasis," Onuchic said.


The focus of research on notch signaling to date has been on notch-delta signaling alone, Ben-Jacob said. In that case, one cell (the sender) expresses high notch receptor and low delta ligand. The other (the receiver) expresses low notch and high delta. This situation leads the two cells to adopt opposite fates: to "be not like me."


The first clues biologists had to notch-delta signaling came a century ago in studies of the wing formation of fruit flies. A visual manifestation of cell messaging is in the checkerboard or salt-and-pepper patterns seen in some organisms when cells tell their neighbors to be "not me" and adopt the opposite color. "Since jagged seemed to play a similar role to delta, the focus has been on notch-delta," Ben-Jacob said. "We were motivated to look closer and focus on the effect of the differences between these ligands."


"Cancer takes advantage of jagged proteins' influence to form what are essentially migrating units of hybrid cancer stem cells," Ben-Jacob said. Notch-jagged signaling also helps cells develop resistance to chemotherapy and radiotherapy and facilitates metastasis formation by promoting communications between cancer and stromal (connective tissue) cells at the new locations, he said.


Recent findings showed stromal cells in the tumor environment secrete jagged ligands. The Rice researchers found cancer cells hijack nearby stromal cells and prompt them to boost their production of the ligand, reinforcing the cancer's chances of survival.


The researchers suggested cells' internal expression of jagged may also increase the production and maintenance of therapy-resistant cancer stem cells.


"Because they have a high likelihood to acquire stem-like properties, when arriving at distant organs they utilize this cellular plasticity to differentiate and adapt to new conditions at the metastasis location," said lead author Marcelo Boareto, a former visiting scholar at Rice and now a doctoral student at the University of Sao Paulo, Brazil.


The researchers said their model is a step toward deeper understanding of the signaling mechanisms cancer cells use to evade the immune system and treatment.


"Studying single cells cannot give us all the answers," Onuchic said. "We need to understand the decisions made by the cells that are talking to each other."





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The paper's co-authors include postdoctoral researcher Mingyang Lu, graduate student Mohit Kumar Jolly and Cecilia Clementi, a professor of chemistry and of chemical and biomolecular engineering, all at Rice. Onuchic is the Harry C. and Olga K. Wiess Chair of Physics and professor of physics and astronomy, of chemistry and biosciences and co-director of the Center for Theoretical Biological Physics. Ben-Jacob is an adjunct professor of biosciences at Rice, a senior investigator at the Center for Theoretical Biological Physics and a professor of physics and the Maguy-Glass Chair in Physics of Complex Systems at Tel Aviv University.



Read the paper at 


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Related Materials:



Center for Theoretical Biological Physics: http://ctbp.rice.edu


Cancer cells have the ability to hijack the notch-signaling mechanism that cells use to communicate with each other, especially when "jagged" ligands allow for two-way signaling, according to Rice University scientists. Signals pass between cells when delta or jagged ligands on one bind to external notch proteins on the other. 


Located on a 300-acre forested campus in Houston, Rice University is consistently ranked among the nation's top 20 universities by U.S. News & World Report. Rice has highly respected schools of Architecture, Business, Continuing Studies, Engineering, Humanities, Music, Natural Sciences and Social Sciences and is home to the Baker Institute for Public Policy. With 3,920 undergraduates and 2,567 graduate students, Rice's undergraduate student-to-faculty ratio is just over 6-to-1. Its residential college system builds close-knit communities and lifelong friendships, just one reason why Rice is highly ranked for best quality of life by the Princeton Review and for best value among private universities by Kiplinger's Personal Finance.


miércoles, 21 de enero de 2015

Un nuevo mecanismo de división celular abre la vía a terapias antitumorales

Fuente: http://www.lavanguardia.com/salud/20150119/54423782642/nuevo-mecanismo-division-celular-abre-via-terapias-antitumorales.html


La investigación, hecha en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, ha desvelado el proceso específico de formación de los microtúbulos de los cromosomas durante la mitosis.









Científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han descubierto un nuevo mecanismo, desconocido hasta ahora, en el proceso de la división celular, lo que abre una nueva vía para futuras terapias antitumorales.


La investigación, que publica la revista Current Biology, ha desvelado el proceso específico de formación de los microtúbulos de los cromosomas durante la mitosis (proceso de división de las células).


Cuando una célula entra en mitosis, la membrana nuclear desaparece y los microtúbulos, unos filamentos que conforman un entramado estructural llamado citoesqueleto que tiene una función esencial para la organización y función de la célula, se reorganiza para formar una nueva estructura llamada huso mitótico.


El huso mitótico permite la segregación de las dos copias de forma que cada célula hija reciba información idéntica a la célula madre. Los microtúbulos que forman el huso mitótico nacen en los centrosomas y cerca de los cromosomas, que tienen un papel fundamental para la función del huso mitótico, tal como indican numerosos estudios que explican los mecanismos para formar los microtúbulos en los centrosomas.


Sin embargo, no se conocía hasta ahora el mecanismo por el que los cromosomas promoverían la formación de los microtúbulos durante la mitosis. Los investigadores del CRG, liderados por Isabelle Vernos, han revelado cómo se forman los microtúbulos de los cromosomas durante la mitosis celular.


Según ha explicado Vernos, aunque ya se conocía la importancia de algunas de las proteínas que intervienen en el proceso de formación de los microtúbulos de los cromosomas, no se conocía el mecanismo de interacción entre ellas y otras moléculas y, por tanto, como se originaba exactamente esta parte de la célula.


"El estudio es importante porque revela mecanismos específicos por los que los cromosomas promueven la formación de microtúbulos en la mitosis. Los centrosomas generan microtúbulos durante todas las fases celulares, pero los que están en los cromosomas son específicos de la fase de mitosis", ha aclarado Sylvain Meunier, investigador del CRG y uno de los autores del estudio.


"Las células tumorales pueden ser una vía de aplicación de esta investigación, pero no hay que olvidar que esto es ciencia muy básica y sus aplicaciones son a largo plazo", ha puntualizado Meunier.


El investigador ha indicado que "una de las dianas en terapias antitumorales son los microtúbulos porque si no hay microtúbulos en la célula, no se puede dividir. Si la célula no puede dividirse, las células tumorales tampoco, y el tumor no puede expandirse".


"Como los microtúbulos son también muy importantes para el buen funcionamiento de las células que no se dividen si pudiéramos impedir específicamente la formación de los microtúbulos específicos de la mitosis tendríamos una herramienta más selectiva para atacar las células que se dividen", ha concluido el investigador. 


Un pez cebra transparente y un truco genético permiten conocer a fondo la hematopoyesis

Fuente: http://www.tendencias21.net/Primeras-imagenes-de-celulas-fabricando-sangre_a39395.html



Por primera vez, se ha registrado la generación de sangre a nivel celular, en un pez cebra transparente. Las imágenes revelan un proceso extremadamente dinámico, cuyos pasos, en un futuro, podrían inducirse artificialmente para curar así ciertos trastornos sanguíneos. 



Célula madre sanguínea arraigando en un nicho para producir sangre.






Se calcula que un humano adulto tiene en su cuerpo entre 4,5 y 6 litros de sangre, lo que representa el 7% de su peso. Esta sangre es fabricada mediante un proceso denominado hematopoyesis, que se desarrolla fundamentalmente en la médula ósea. En él se forman los llamados “elementos formes” -o sólidos- de la sangre (el resto lo compone el plasma sanguíneo): los eritrocitos, los leucocitos y las plaquetas. 


Las responsables de la fabricación de esa sangre son, además, un tipo de células madre, conocidas como células madre hematopoyéticas multipotentes. Científicos del Hospital Infantil de Boston (EEUU) han conseguido ahora, por vez primera, visualizar a dichas células en plena acción. 


Los investigadores usaron un pez cebra transparente; un truco genético con el que se marcó a las células madre sanguíneas de verde; y una técnica avanzada de imagen (microscopía electrónica y confocal) para obtener esta primera visión directa de cómo dichas células arraigan en el cuerpo para generar sangre. Las imágenes obtenidas han revelado un proceso sorprendentemente dinámico, informa el Hospital de Boston en un comunicado.




Ya se sabía que, durante el desarrollo, las células madre sanguíneas surgen en la aorta, el vaso sanguíneo más importante en el embrión. A continuación, estas células circulan por el cuerpo hasta que encuentran un "nicho" en el que se preparan para generar sangre. 


Las imágenes obtenidas muestran cómo, al alcanzar esos nichos (en el pez cebra están en la cola), las células madre sanguíneas de peces recién nacidos se adhieren a las paredes de los vasos sanguíneos. Allí, una serie de señales químicas incitan a las células a apretarse contra la pared de los vasos para situarse en un espacio situado justo fuera de éstos. 


En dicho espacio, una gran cantidad de células comienzan a envolver a las células madre sanguíneas, como el cuerpo de una madre al feto. Cuando las células madre están así “abrazadas”, dentro del estroma o matriz celular formado, se agarran a él con estructuras similares a ganchos. 


Por último, con el tiempo, las células madre sanguíneas comienzan a dividirse. Las “hijas” dejan entonces el nicho mientras la madre se queda. Pero, al final, todas las células madre salen para colonizar el sitio en que, en adelante, producirán más sangre (en el pez cebra es el riñón).




El procedimiento de registro de imágenes se aplicó también en ratones, lo que ha permitido encontrar evidencias de que las células madre de la sangre de los mamíferos pasan por un proceso muy parecido. Esto hace probable que en los seres humanos suceda del mismo modo. 


De ser así, esta primera visión directa de la fabricación de la sangre a nivel celular podría proporcionar una serie de pasos para orientar (artificialmente) la generación de sangre, afirman los investigadores. En teoría, “ahora podemos buscar fármacos que afecten a cada paso de este proceso”. 


Por tanto, el avance ofrece varias pistas sobre cómo mejorar los trasplantes de médula ósea en pacientes con cáncer, así como sobre cómo tratar las inmunodeficiencias graves o los trastornos sanguíneos. 




Desde el punto de vista médico, también han sido importantes otros descubrimientos recientes sobre la sangre, en este caso porque podrían impulsar el desarrollo de productos celulares sanguíneos para terapias de reemplazo celular. 


A mediados de 2014, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison lograron determinar cómo la naturaleza genera productos precursores de la sangre en las primeras etapas de desarrollo. 


En concreto, descubrieron dos programas genéticos que hacían posible la reprogramación de células madre indiferenciadas (susceptibles de convertirse en cualquier tipo de célula) para transformarlas en células madre hematopoyéticas. 


En 2013, además, un equipo de científicos de la Escuela Icahn de Medicina de Nueva York consiguió producir células muy parecidas a las células madre hematopoyéticas, a través de la transferencia de cuatro genes al interior de fibroblastos de ratón.










Referencia bibliográfica: 

Leonard I. Zon et al. Hematopoietic Stem Cell Arrival Triggers Dynamic Remodeling of the Perivascular Niche. Cell(2015). DOI: 10.1016/j.cell.2014.12.032.

viernes, 16 de enero de 2015

Live imaging captures how blood stem cells take root in the body

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-01/bch-lic011215.php


Step-by-step observations will help scientists enhance bone marrow transplants.



THIS IMAGE CAPTURES A BLOOD STEM CELL EN ROUTE TO TAKING ROOT IN A ZEBRAFISH.







A see-through zebrafish and enhanced imaging provide the first direct glimpse of how blood stem cells take root in the body to generate blood. Reporting online in the journal Cell, researchers in Boston Children's Hospital's Stem Cell Research Program describe a surprisingly dynamic system that offers several clues for improving bone marrow transplants in patients with cancer, severe immune deficiencies and blood disorders, and for helping those transplants "take."


The steps are detailed in an animation narrated by senior investigator Leonard Zon, MD, director of the Stem Cell Research Program. The Cell version offers a more technical explanation.


"The same process occurs during a bone marrow transplant as occurs in the body naturally," says Zon. "Our direct visualization gives us a series of steps to target, and in theory we can look for drugs that affect every step of that process."


"Stem cell and bone marrow transplants are still very much a black box--cells are introduced into a patient and later on we can measure recovery of their blood system, but what happens in between can't be seen," says Owen Tamplin, PhD, the paper's co-first author. "Now we have a system where we can actually watch that middle step. "




It had already been known that blood stem cells bud off from cells in the aorta, then circulate in the body until they find a "niche" where they're prepped for their future job creating blood for the body. For the first time, the researchers reveal how this niche forms, using time-lapse imaging of naturally transparent zebrafish embryos and a genetic trick that tagged the stem cells green.


On arrival in its niche (in the zebrafish, this is in the tail), the newborn blood stem cell attaches itself to the blood vessel wall. There, chemical signals prompt it to squeeze itself through the wall and into a space just outside the blood vessel.


"In that space, a lot of cells begin to interact with it," says Zon. Nearby endothelial (blood-vessel) cells wrap themselves around it: "We think that is the beginning of making a stem cell happy in its niche, like a mother cuddling a baby."


As the stem cell is being "cuddled," it's brought into contact with a nearby stromal or "nurse" cell that helps keep it attached. The stem cell hooks onto the nurse cell tightly, in a process Zon likens to early "attachment" of an infant to its mother.


The "cuddling" was reconstructed from confocal and electron microscopy images of the zebrafish taken during this stage. Through a series of image slices, the researchers were able to reassemble the whole 3D structure--stem cell, cuddling endothelial cells, and stromal cells.


"Nobody's ever visualized live how a stem cell interacts with its niche," says Zon. "This is the first time we get a very high-resolution view of the process."


Eventually, the cuddled stem cell begins dividing. One daughter cell leaves the niche while the other stays. Eventually, all the stem cells leave and begin colonizing their future site of blood production (in fish, this is in the kidney).


Further imaging done in mice found evidence that blood stem cells go through much the same process in mammals, which makes it likely in humans too. In humans, blood stem cells set up permanent residence in the bone marrow.


These detailed observations are already informing the Zon Lab's attempt to improve bone marrow transplantation. By doing a chemical screen in large numbers of zebrafish embryos, the researchers found that the compound lycorine promotes interaction between the blood stem cell and its niche, leading to greater numbers of blood stem cells in the adult fish.





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The lay version of the video can be viewed here. The more technical Cell version can be viewed here.


The study was funded by the Howard Hughes Medical Institute, the National Institutes of Health (grants R01 HL04880, 5P30 DK49216, 5R01 DK53298, 5U01 HL10001-05, R24 DK092760 and R01 HL091724), the American Society of Hematology, the Canadian Institutes of Health Research and the Heart and Stroke Foundation of Canada.


Ellen Durand, PhD, in the Zon Laboratory was co-first author on the study. Additional authors were Logan Carr, Elliott Hagedorn, PhD, and Pulin Lee, PhD, of Boston Children's; Sarah Childs, PhD, of the University of Calgary; and Amanda Yzaguirre and Nancy Speck, PhD, of the University of Pennsylvania.


Boston Children's Hospital is home to the world's largest research enterprise based at a pediatric medical center, where its discoveries have benefited both children and adults since 1869. More than 1,100 scientists, including seven members of the National Academy of Sciences, 14 members of the Institute of Medicine and 14 members of the Howard Hughes Medical Institute comprise Boston Children's research community. Founded as a 20-bed hospital for children, Boston Children's today is a 395-bed comprehensive center for pediatric and adolescent health care. Boston Children's is also the primary pediatric teaching affiliate of Harvard Medical School. For more information about research and clinical innovation at Boston Children's, visit: http://vectorblog.org. Join the social discussion and tweet us @BostonChildrens @BCH_Innovation. Follow Boston Children's on Facebook: http://on.bchil.org/1mJ9fxf. Follow Boston Children's on YouTube: http://on.bchil.org/1oJib5B.


jueves, 18 de diciembre de 2014

Más información sobre la biología de las células madre

Fuente: http://actualidad.rt.com/ciencias/160388-secreto-inmortalidad-celulas-madre-metabolismo







Las peculiaridades del metabolismo de las células madre las ayudan a mantener su ADN en el estado 'desbloqueado' necesario para su renovación continua, han revelado científicos estadounidenses de la Universidad Rockefeller. Han demostrado que a través del caldo de cultivo se puede controlar la capacidad de las células madre de ser siempre jóvenes y, potencialmente, inmortales.




En los laboratorios las células madre se cultivan en diversos caldos. El investigador Bryce Carey y sus colegas han descubierto que las células madre embrionarias de ratón crecen mejor en un caldo de cultivo y peor en otro. 'Mejor' en este caso significa que las células conservaban más tiempo sus propiedades (las de poder dar lugar a literalmente cualquier otro tipo de célula) y lograban una mejor autorrenovación, dice el estudio publicado en la revista 'Nature'.


Los científicos han encontrado que las células cultivadas en el caldo 'bueno' no recibían desde su entorno el aminoácido llamado 'glutamina', que sirve para producir el enzima alfa-cetoglutarato. Sin embargo, seguían obteniéndolo de algún modo, y en cantidades bastante grandes. Resultó que en estas células madre se bloqueó la reacción del ciclo de Krebs (la etapa más importante de la respiración celular), en la cual el derivado de glutamina se convertía en algo más (y no en alfa-cetoglutarato).


El alfa-cetoglutarato sobrante estimulaba la activación de ADN. Gracias a esta estrategia metabólica la célula madre puede conservar su 'eterna juventud', al mantener la totalidad de su genoma en el estado 'desbloqueado' necesario para su renovación continua.


miércoles, 17 de diciembre de 2014

El gen lsd1, clave en la comunicación de las células jóvenes

Fuente: http://noticias.lainformacion.com/salud/genetica/el-gen-lsd1-clave-en-la-comunicacion-de-las-celulas-jovenes_dU6mObGrISzRcx8z1Tg9x/


Una nueva investigación de expertos de la Institución Carnegie, en Estados Unidos, demuestra que las células jóvenes, las que acaban de nacer de células madre y son conocidas como "progenitoras", deben pasar por un proceso de desarrollo en el que están implicados genes específicos antes de poder participar en las interacciones grupales que subyacen en el desarrollo celular normal y mantener los tejidos del cuerpo en correcto funcionamiento. En concreto, encontraron que estas células aprenden a comunicarse mediante el uso del gen lsd1.



El gen lsd1, clave en la comunicación de las células jóvenes






La existencia de un estado de infancia, en el que las células no pueden comunicarse plenamente, tiene implicaciones potencialmente importantes para la comprensión de cómo la actividad de los genes en los cromosomas cambia, tanto durante el desarrollo normal como en las células cancerosas, como detallan los autores de este trabajo, cuyas conclusiones se publican en 'Genes and Development'.


La forma en que las moléculas que empaquetan los cromosomas de una célula se organizan con el fin de controlar la actividad del gen se conoce como el "estado epigenético" de la célula, fundamental para entender los hallazgos de los autores de este estudio, Allan Spradling y Ming-Chia Lee. Para los biólogos del desarrollo, los cambios en este estado epigenético explican en última instancia cómo se alteran las propiedades de las células durante la maduración de los tejidos.


"En resumen, los cambios epigenéticos en una célula en desarrollo son una reminiscencia de los cambios aprendidos que experimenta el cerebro durante la infancia", explica Spradling. "Del mismo modo que sigue siendo difícil delinear exactamente qué sucede en el cerebro de un niño a medida que aprende, todavía es más difícil de medir con precisión los cambios epigenéticos durante el desarrollo celular. No se pueden obtener suficientes células que estén precisamente en el mismo estado para que los científicos mapeen las móleculas específicas en lugares cromosómicos concretos", añade.


Lee y Spradling aprovecharon herramientas genéticas disponibles en la mosca de la fruta para superar estos obstáculos y ofrecer una nueva visión de la epigenética del desarrollo celular. Usando una variedad de herramientas y técnicas, se centraron en células del ovario de la mosca de la fruta y fueron capaces de identificar un gen específico llamado Isd1 que se necesita para que las células progenitoras de folículos ováricos maduren a su ritmo normal.


Los investigadores vieron que la cantidad de la proteína que está codificada por este gen, Lsd1, que está presente en los folículos progenitores disminuye a medida que las células se acercan a la diferenciación. Es más, el inicio de la diferenciación podría ser desplazado por el cambio de los niveles de la proteína Lsd1 presentes. Así, dedujeron que la diferenciación se produce cuando los niveles de Lsd1 caen por debajo de un umbral crítico y que esto probablemente corresponde a cuando los genes se pueden expresar de forma estable.




"El momento de la diferenciación es muy importante para el desarrollo normal -destaca Lee--. El inicio de la diferenciación determina cuántas veces se dividen los progenitores e, incluso, pequeñas perturbaciones en los niveles de Lsd1 cambiaron el número de células del folículo que se produjeron en última instancia, lo que redujo la función ovárica".


Anteriormente, se pensaba que los progenitores de células del folículo empezaban a diferenciarse sobre la base de una señal externa que recibían de otro tipo de células de ovario conocidas como células germinales. Lee y Spradling encontraron que aunque esta señal de células germinales era esencial, ya se envía regularmente incluso antes de que los progenitores respondan. En cambio, fue el cambio de la Lsd1 que medió en su estado epigenético el que marcó el tiempo en el que las células progenitoras comenzaron a responder a la señal y a diferenciarse. Una vez que se vuelven competentes, las células del folículo diferenciadas se comunican ampliamente con sus vecinas y siguen haciéndolo durante toda su vida.


Como suele ser el caso en la investigación biológica básica, las moléculas y los mecanismos estudiados aquí se encuentran en la mayoría de los animales multicelulares y, por lo tanto, las conclusiones de los investigadores se pueden aplicar ampliamente en todo el reino animal, incluyendo los seres humanos.


Además, la importancia de esta investigación para la comprensión de cómo los cromosomas animales cambian durante el desarrollo normal puede también ayudar a aclarar las alteraciones en el estado epigenético que tienen lugar en algunos tipos de cáncer. Una minoría de las células en dichos cánceres comienzan a expresar altos niveles de Lsd1 y comportarse como progenitores indiferenciados.


"El estudio de la diferenciación celular del folículo en la mosca de la fruta nos puede enseñar a un nivel más profundo qué está haciendo Lsd1 en ambos progenitores, normales y cancerosos", agrega Lee.


University of Toronto cell biologists discover on-off switch for key stem cell gene

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-12/uot-uot121114.php


Discovery may propel advances in regenerative medicine.



Consider the relationship between an air traffic controller and a pilot. The pilot gets the passengers to their destination, but the air traffic controller decides when the plane can take off and when it must wait. The same relationship plays out at the cellular level in animals, including humans. A region of an animal's genome - the controller - directs when a particular gene - the pilot - can perform its prescribed function.


Caption: These are images of mouse embryonic stem cells which grow in a round colony of cells (A) and express Sox2 (B), shown in red. Sox2 control region-deleted cells have lost the typical appearance of embryonic stem cells (C) and do not express Sox2 (D). The DNA is shown in blue in B and D.





A new study by cell and systems biologists at the University of Toronto (U of T) investigating stem cells in mice shows, for the first time, an instance of such a relationship between the Sox2 gene which is critical for early development, and a region elsewhere on the genome that effectively regulates its activity. The discovery could mean a significant advance in the emerging field of human regenerative medicine, as the Sox2 gene is essential for maintaining embryonic stem cells that can develop into any cell type of a mature animal.


"We studied how the Sox2 gene is turned on in mice, and found the region of the genome that is needed to turn the gene on in embryonic stem cells," said Professor Jennifer Mitchell of U of T's Department of Cell and Systems Biology, lead invesigator of a study published in the issue of Genes & Development.


"Like the gene itself, this region of the genome enables these stem cells to maintain their ability to become any type of cell, a property known as pluripotency. We named the region of the genome that we discovered the Sox2 control region, or SCR," said Mitchell.


Since the sequencing of the human genome was completed in 2003, researchers have been trying to figure out which parts of the genome made some people more likely to develop certain diseases. They have found that the answers are more often in the regions of the human genome that turn genes on and off.


"If we want to understand how genes are turned on and off, we need to know where the sequences that perform this function are located in the genome," said Mitchell. "The parts of the human genome linked to complex diseases such as heart disease, cancer and neurological disorders can often be far away from the genes they regulate, so it can be dificult to figure out which gene is being affected and ultimately causing the disease."


It was previously thought that regions much closer to the Sox2 gene were the ones that turned it on in embryonic stem cells. Mitchell and her colleagues eliminated this possibility when they deleted these nearby regions in the genome of mice and found there was no impact on the gene's ability to be turned on in embryonic stem cells.


"We then focused on the region we've since named the SCR as my work had shown that it can contact the Sox2 gene from its location 100,000 base pairs away," said study lead author Harry Zhou, a former graduate student in Mitchell's lab, now a student at U of T's Faculty of Medicine. "To contact the gene, the DNA makes a loop that brings the SCR close to the gene itself only in embryonic stem cells. Once we had a good idea that this region could be acting on the Sox2 gene, we removed the region from the genome and monitored the effect on Sox2."


The researchers discovered that this region is required to both turn Sox2 on, and for the embryonic stem cells to maintain their characteristic appearance and ability to differentiate into all the cell types of the adult organism.


"Just as deletion of the Sox2 gene causes the very early embryo to die, it is likely that an abnormality in the regulatory region would also cause early embryonic death before any of the organs have even formed," said Mitchell. "It is possible that the formation of the loop needed to make contact with the Sox2 gene is an important final step in the process by which researchers practicing regenerative medicine can generate pluripotent cells from adult cells."


"Though the degree to which human embryonic stem cells possess this feature is not entirely clear, by understanding how another complex organism's genome works we ultimately learn more about how our own genome works," said Zhou.


The findings are reported in the article "A Sox2 distal enhancer cluster regulates embryonic stem cell differentiation potential" published online in Genes & Development.


viernes, 28 de noviembre de 2014

Identifican una molécula de señalización crucial para detener la reprogramación celular

Fuente: http://noticias.lainformacion.com/salud/genetica/investigadores-identifican-una-molecula-de-senalizacion-crucial-para-detener-la-reprogramacion-celular_E9nMHaz5tJtwp8jotnJCg6/


Mientras investigaban una enfermedad genética rara, científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de California, San Diego, Estados Unidos, han descubierto que una molécula de señalización omnipresente es crucial para la reprogramación celular, un hallazgo con implicaciones importantes para la medicina regenerativa basada en células madre, terapias de reparación de heridas y potenciales tratamientos contra el cáncer.









Karl Willert, profesor asistente en el Departamento de Medicina Celular y Molecular, y sus colegas estaban tratando de utilizar las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) para crear un modelo de la hipoplasia dérmica focal (FDH, por sus siglas en inglés), un raro trastorno hereditario causado por mutaciones en un gen llamado PORCN. Los coautores del estudio V. Reid Sutton e Ignatia Van den Veyver, en el Colegio Baylor de Medicina, en Texas, Estados Unidos, habían publicado en 2007 la observación de que las mutaciones PORCN subyacen en la FDH en los seres humanos.


La FDH se caracteriza por anormalidades de la piel, como manchas de la piel muy fina o diferentes tonos, grupos de venas visibles y crecimientos de verrugas y muchos individuos con FDH también sufren de anomalías en manos y pies y rasgos faciales diferentes. La condición también se conoce como síndrome de Goltz después de que Robert Goltz la describiera por primera vez en la década de 1960. Goltz pasó la última parte de su carrera como profesor en la Universidad de California en San Diego en la Escuela de Medicina y se retiró en 2004, falleciendo a principios de este año.


Para su sorpresa, Willert y sus colegas descubrieron que los intentos por reprogramar fibroblastos con FDH o células de la piel con la mutación PORCN en iPSCs fallaron con los métodos estándar, pero tuvieron éxito cuando agregaron proteínas WNT, una familia de moléculas de señalización altamente conservadas que regulan las interacciones entre células durante la embriogénesis, como detallan en un artículo en la edición digital de 'Cell Reports'.


"La señalización de WNT es omnipresente --afirma Willert--. Cada célula expresa uno o más genes WNT y cada célula es capaz de recibir señales de WNT. Las células individuales en un plato pueden crecer y se dividen sin WNT, pero en un organismo, WNT es crítica para la comunicación de célula a célula para que las células se distingan de sus vecinas y, por lo tanto, generen distintos tejidos, órganos y partes del cuerpo".


La señalización de WNT también es crítica en la regeneración de miembros (en algunos organismos) y la reparación tisular. "Hemos demostrado que se requiere de señalización de WNT para la reprogramación celular --señala Willert. Algunos de los procesos que se producen durante la reprogramación celular se asemejan a los que suceden durante los procesos de regeneración y reparación de heridas".


Por ejemplo, la regeneración de miembros en organismos como el ajolote y el pez cebra requieren células en el sitio de la lesión para cambiar su función y luego reconstruir el tejido dañado, con WNT jugando un papel esencial en estos procesos regenerativos. Willert advierte que "sería una exageración decir que la activación de la señalización de WNT permitirá regenerar extremidades", pero cree que la activación de WNT es valiosa para ayudar a la reparación de tejidos.


De hecho, ya están en marcha una variedad de esfuerzos para explorar cómo aprovechar la señalización WNT para promover la curación de heridas, como en las reparaciones de fracturas óseas e, incluso, el crecimiento del cabello. No obstante, Willert señala que "hay una línea muy fina entre la reparación de los tejidos y promover el crecimiento del cáncer.


Por ello, ya hay trabajos en marcha para crear terapias que bloqueen la señalización WNT como un mecanismo para detener el crecimiento del cáncer. A principios de este año, por ejemplo, Willert y sus colegas publicaron hallazgos que describen el uso de un anticuerpo para perturbar la señalización WNT en las células madre embrionarias. En las células cancerosas con mutaciones en la vía de señalización WNT, este anticuerpo puede inhibir su crecimiento y desarrollo.


miércoles, 19 de noviembre de 2014

Un hallazgo sobre células madre desafía el dogma de cómo se desarrollan los fetos

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/11966/un-hallazgo-sobre-celulas-madre-desafia-al-dogma-de-como-se-desarrollan-los-fetos/es/


Se ha descubierto un nuevo tipo de célula madre que, aparentemente, puede convertirse en una célula hepática o en una célula que conforma el revestimiento de los vasos sanguíneos del hígado.



La existencia de dicho tipo de célula contradice la teoría actual sobre cómo surgen los órganos a partir de las capas celulares en el embrión, y puede proporcionar pistas sobre los orígenes del cáncer de hígado y posibles tratamientos futuros.



Gracias a las células madre, cada ser humano se desarrolla a partir de una única célula, convirtiéndose al final del proceso en un ser complejo hecho de más de 200 tipos de células. La célula madre humana original, el embrión resultante de la fecundación, tiene el potencial de desarrollarse en cada tipo de célula humana. Las células madre se multiplican (proliferan) y especializan (diferencian), hasta que logran una población de millones de células funcionales, incluyendo células hepáticas (hepatocitos), células de vasos sanguíneos (células endoteliales), células musculares, óseas, etcétera.



En el útero, una de las fases iniciales del embrión humano comienza con la aparición de tres capas distintas de células madre: el endodermo, el mesodermo y el ectodermo.




Recreación artística de célula madre del tipo descubierto. 






El consenso hasta ahora era que el endodermo se centra en formar el hígado y otros órganos de la zona digestiva; el mesodermo se ocupa del corazón, los músculos y las células sanguíneas; y el ectodermo se dedica al cerebro y la piel. Es importante saber con certeza qué capa da lugar a qué órganos porque estos orígenes guardan pistas cruciales sobre las causas de ciertas enfermedades en los sujetos adultos, además de sobre cómo debe ser el desarrollo correcto del individuo.


El equipo de Valerie Gouon-Evans, de la Escuela Icahn de Medicina, dependiente del Centro Médico Monte Sinaí en la ciudad estadounidense de Nueva York, ha encontrado una célula madre que puede convertirse en célula hepática, que se cree se origina en el endodermo, o en célula endotelial (que ayuda a formar un vaso sanguíneo), y cuyo origen exclusivo se atribuía al mesodermo.



El nuevo descubrimiento va en contra de la teoría tradicional de las capas iniciales, que dice que una célula madre solo se convierte en tipos de célula en consonancia con la capa de la que proviene dicha célula madre. Ahora resulta que, aparentemente, las células endoteliales pueden surgir tanto del endodermo como del mesodermo.






domingo, 16 de noviembre de 2014

Células madre 'dormidas': nueva vía regenerativa

Fuente: http://biotecnologia.diariomedico.com/2014/11/13/area-cientifica/especialidades/biotecnologia/investigacion/celulas-madre-dormidas-nueva-via-regenerativa


Un grupo del Instituto Pasteur examina cómo forjan su identidad las células madre del músculo y los mecanismos de autorrenovación y diferenciación.



Shahragim Tajbakhsh, director del Departamento de Biología del Desarrollo del Instituto Pasteur.







Shahragim Tajbakhsh, director del Departamento de Biología del Desarrollo y Células Madre del Instituto Pasteur, ha estado en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) para presentar sus trabajos en terapia celular y medicina regenerativa. Su grupo trata de identificar los mecanismos que regulan la formación y regeneración de tejidos durante el desarrollo embrionario, el crecimiento y la etapa adulta. En 2012 supimos de sus avances a través de Nature Communications, cuando puso de relieve que las células madre en el músculo pueden modificar su metabolismo y entrar en un estado latente que les permite sobrevivir hasta 17 días después de la muerte del organismo, conservando su capacidad regenerativa.


Él mismo nos pone en antecedentes: "El descubrimiento de las células madre dormidas (Cell 2012) mostró que las células madre musculares se hallan en diferentes estados de quiescencia en los músculos en reposo. Algunas están en profundo sueño (durmientes) con baja actividad metabólica, y otras se hallan en quiescencia regular, despertándose más fácilmente para reparar tejidos dañados".



Más tarde (Nature Communications, 2012) Tajbakhsh mostraría que en el tejido post-mortem, debido al fuerte estrés ambiental, las células madre musculares permanecen latentes, un hallazgo que abriría nuevas posibilidades al trasplante de médula ósea en leucemias y otras enfermedades sanguíneas.


Así las cosas, ¿qué ha traído de nuevo el experto a la arena de la miogénesis regenerativa? "Por una parte, hemos sido capaces de caracterizar la heterogeneidad del músculo. Sorprendentemente, no todas las células madre musculares son iguales. Las que están en la cabeza, las extremidades y el tronco son reguladas por diferentes genes cuando nacen". Esta rúbrica embrionaria (Developmental Cell, 2009) pronosticaría en qué medida la mayoría de las miopatías afectan sólo a algunos músculos, mientras que otros escapan. 



"Por otra parte, en un estudio publicado en Cell Reports este año revelamos que podemos instalar células madre en micropatrones diseñados artificialmente que imitan los microambientes simétricos o asimétricos de división celular. Esto es, manipulando el ambiente y genes específicos podemos regular la suerte de las células madre".


En otros dos trabajos, Tajbakhsh dedujo que la señalización de Notch, y su mediadora Rbpj, mantienen las células madre musculares en estado quiescente. "Si inactivamos la vía de señalización, las células se despiertan y se diferencian".


La cuestión de fondo es la limitación de la función de las células madre tanto en las miopatías como en el envejecimiento: "No está claro si el medio ambiente, las propiedades intrínsecas de las células madre, o ambos, están comprometidos en estas situaciones. Nuestro esfuerzo se concentra en caracterizar mejor las células madre".