Las células madre amnióticas, tan eficientes como las embrionarias pero sin dilemas éticos

Fuente: http://www.abc.es/salud/tecnologia-salud/abci-celulas-madre-amnioticas-eficientes-como-embrionarias-pero-sin-dilemas-eticos-201701261839_noticia.html

La reprogramación de células del líquido amniótico mediante la activación del gen ‘OCT4’ da lugar a células madre con capacidad de diferenciarse en cualquier célula del organismo.

Como las iPS, las células madre amnióticas son pluripotentes.

A día de hoy, la terapia con células madre constituye la mayor esperanza para el avance de la medicina regenerativa, cuando no de la medicina en general. Y es que estas células madre, como sucede con las pluripotentes inducidas (iPS) obtenidas por la reprogramación de una célula adulta, pueden convertirse –o ‘diferenciarse’– en cualquier célula del organismo. Lo mismo sucede con las células madre embrionarias, si bien su procedencia ha generado un gran dilema ético sobre la idoneidad de su uso. Sin embargo, y sin contar con las células madre adultas –por lo general capaces de diferenciarse en un único tipo de célula–, hay otro tipo de células que también podrían tener una capacidad ilimitada de transformación: las amnióticas. Y ahora, investigadores del Colegio Universitario de Londres (Reino Unido) han hallado la manera de convertir a estas células madre amnióticas en pluripotentes para su uso con fines terapéuticos.

Como explica James Adjaye, co-director de esta investigación publicada en la revista «Molecular Therapy», «nuestro trabajo destaca la importancia y relevancia del establecimiento de bancos de células madre amnióticas pluripotentes para futuras aplicaciones en medicina regenerativa y la evaluación de fármacos».

Las células madre amnióticas o del líquido amniótico son multipotentes, es decir, tienen la capacidad de diferenciarse en muchos tipos de células del organismo –entre otras, neuronas, células hepáticas y adipocitos–. Es decir, son ‘mejores’ que las células madre adultas. Sin embargo, y a diferencia de las iPS y de las embrionarias, no son pluripotentes, esto es, pueden transformarse en cualquier célula. Pero, ¿no hay nada que se pueda hacer para elevar la capacidad de diferenciación de las células madre amnióticas y ‘ascenderlas’ a multipotentes? Pues sí. Y según muestra el nuevo estudio, el procedimiento parece ‘sencillo’.

Concretamente, el nuevo trabajo muestra que la activación del gen ‘OCT4’ induce una reprogramación en las células madre amnióticas que hace que, cual embrionarias, se vuelvan pluripotentes. Así, lo único que habría que hacer sería coger una de estas células, administrarle un compuesto para activar este gen, y luego almacenarlas para su empleo en la investigación –y, si bien en un futuro, en la medicina regenerativa.

Como indica Pascale Guillot, co-director de la investigación, «la reprogramación clínica de las células amnióticas es muy eficiente, dado que todas las células tratadas son reprogramadas de forma satisfactoria. Ahora sabemos que el gen ‘OCT4’ es esencial y debe ser reactivado para inducir el estado de pluripotencialidad. Y para ello solo se requiere la adición de un compuesto químico. Si bloqueamos el gen ‘OCT4’, el procedimiento no funciona. Por tanto, los esfuerzos en la investigación para la reprogramación química deben centrarse en la reactivación del gen ‘OCT4’».

Sin embargo, la pluripotencialidad adquirida por la reprogramación no es ‘inmortal’: solo dura entre dos y tres semanas, tras lo cual las células recuperan su estado original. La buena noticia es que las células pueden ser congeladas para su almacenamiento y, así, poder ser empleadas en el momento que resulte necesario. Y es que una vez descongeladas, no pierden su capacidad pluripotente.

En definitiva, y tal y como ocurre con las iPS, la reprogramación permite obtener células madre amnióticas con una capacidad ilimitada de diferenciación celular. Entonces, y dado que ya existían estas iPS, ¿dónde está el avance? Pues principalmente, en la ‘viabilidad del producto’.

Ya se sabe que, como demostró Shinya Yamanaka en 2006, el empleo de la combinación de cuatro genes –los genes ‘Sox2’, ‘Klf4’ y ‘Myc’, además de ‘Oct4’, que unidos dan lugar a las siglas ‘OSKM’– posibilita la reprogramación de células adultas en iPS. El problema es que el procedimiento es poco eficiente –la reprogramación en iPS se logra en un número muy reducido de ocasiones–. Y además, no se encuentra exento de riesgos: provoca que un gran porcentaje de iPS tengan mutaciones genéticas que dan lugar a la aparición de un teratoma –esto es, un tumor de un tejido distinto de la línea celular en la que se diferenciaron estas iPS–. En consecuencia, la reprogramación celular con los genes OSKM no puede utilizarse, cuando menos por el momento, en la práctica clínica.

Como concluyen los autores, «nuestros hallazgos suponen un importante paso hacia la consecución de células derivadas de la reprogramación que pueden ser almacenadas para su uso en la investigación y la práctica clínica, ofreciendo así una alternativa ética a las células madre embrionarias humanas».

Detectan una nueva vía para reprogramar en ratones células madre embrionarias en 'totipotentes'

Fuente: http://www.lainformacion.com/salud/investigacion-medica/Detectan-reprogramar-celulas-embrionarias-totipotentes_0_990802243.html

Investigadores de la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos) han encontrado una forma de reprogramar células madre embrionarias de ratones para que tengan características de desarrollo similares a las de un óvulo ya fertilizado o cigoto.

Estas células madre 'totipotentes' son capaces de generar no sólo todos los tipos de células que pueden encontrarse dentro de un embrión en desarrollo, sino también aquellos tipos celulares que facilitan el intercambio de nutrientes entre el embrión y la madre, explican los autores en la revista 'Science'.

Este hallazgo permitirá a los investigadores entender mejor las decisiones moleculares que se producen en los primeros momentos de un embrión y, en última instancia, podría servir para ampliar el repertorio de tejidos que pueden generarse a partir de células madre, con implicaciones significativas para la medicina regenerativa y la terapia celular.

Se cree que un óvulo fertilizado posee un potencial de desarrollo pleno, capaz de generar todos los tipos celulares necesarios para la gestación embrionaria, incluyendo tanto al embrión en desarrollo como sus tejidos extraembrionarios. De hecho, una característica única de los mamíferos con placenta es que este tejido o el saco vitelino son vitales para el intercambio de nutrientes entre la madre y el feto.

Por el contrario, la mayoría de las células madre pluripotentes embrionarias e inducidas tienen un potencial de desarrollo más restringido, capaces de formar tipos de células embrionarias, pero no tejidos extraembrionarios.

Frente a esto, la capacidad de un óvulo fertilizado para generar tejidos tanto embrionarios como extraembrionarios se conoce como "totipotencia", algo sólo observado durante las primeras etapas del desarrollo embrionario.

"Los estudios sobre el desarrollo embrionario se benefician enormemente del sistema de cultivo de células madre embrionarias y, más recientemente, de células madre pluripotentes inducidas (iPS), que permiten a los científicos diseccionar vías moleculares clave que especifican las decisiones de destino celular en el desarrollo embrionario", ha reconocido Lin He, profesor que ha liderado este trabajo.

El problema hasta ahora es que el potencial del desarrollo de un cigoto, formado justo después de la unión de un espermatozoide con un óvulo, ha sido muy difícil de estudiar por la falta de un sistema experimental de cultivo celular, ha añadido.

En este nuevo trabajo ofrecen un novedoso mecanismo para regular el estado de las células madre "totipotentes", al tiempo que también proporciona un potente sistema de cultivo celular para estudiar la totipotencia.

Las células madre embrionarias, obtenidas de embriones de ratón de tres días y medio de vida o embriones humanos de cinco días y medio de vida, se denominan pluripotentes porque pueden convertirse en cualquiera de los miles de tipos de células en el cuerpo. Esto ha generado un enorme entusiasmo entre los investigadores de cara a descubrir los interruptores genéticos que controlan el desarrollo de tejidos especializados en el embrión y el feto, y también por su potencial para reemplazar los tejidos dañados del organismo, tales como células pancreáticas en pacientes con diabetes o del músculo cardiaco en aquellos con insuficiencia cardiaca congestiva.

Y como alternativa, los científicos también han demostrado que pueden obtener células madre pluripotentes mediante el tratamiento de células madre adultas con un cóctel de factores de transcripción para reprogramarlas y que sean casi tan flexibles como las células madre embrionarias, las llamadas iPS.

Sin embargo, ni unas ni otras son realmente tan flexibles como el óvulo fecundado original, que puede formar tejidos extraembrionarios y embrionarios. Y en el momento en que las células madre embrionarias proceden de un ratón o embrión humano, las células ya se han comprometido a un linaje embrionario o extra-embrionario.

En la regulación de la expresión génica juegan un papel clave los microARNs no codificantes y en concreto han identificado que uno de ellos, conocido como miR-34a, parece ser un freno que evita que las células embrionarias y pluripotentes produzcan tejidos extraembrionarios. De hecho, cuando este microARN fue eliminado genéticamente, ambas células fueron capaces de expandir sus decisiones de desarrollo para generar tipos de células embrionarias, así como de la placenta o del saco vitelino.

En sus experimentos, alrededor del 20 por ciento de las células madre embrionarias que carecen del microRNA exhibieron un potencial expansivo que, además, podía mantenerse durante un máximo de un mes en cultivo celular.

"Lo que es bastante sorprendente es que con manipular sólo un solo microARN ha sido suficiente para expandir el destino de las células madre embrionarias", han reconocido, al tiempo que resalta la importancia de los ARN no codificantes en el destino de las células madre.

Además, en este estudio el grupo de He descubrió un vínculo inesperado entre el miR-34a y una clase específica de retrotransposones de ratón, considerados durante mucho tiempo como 'ADN basura' pero que ahora se ha visto que podría estar estrechamente ligado con la toma de decisiones de los embriones en sus primeras fases.

Logran restaurar la visión en ratones ciegos mediante el uso de células madre

Fuente: http://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-logran-restaurar-vision-ratones-ciegos-mediante-celulas-madre-201701101801_noticia.html

El trasplante de retina derivada de células madre pluripotentes inducidas (iPS) restaura la capacidad visual en ratones con distrofias de la retina en fases ‘terminales’.

Las distrofias de la retina son un conjunto de enfermedades caracterizadas por la degeneración y ulterior muerte de las neuronas fotorreceptoras de la retina –los consabidos ‘conos’ y ‘bastones’–, lo que provoca una grave disminución de la capacidad visual y, en último término, puede conducir a la ceguera. Unas enfermedades en su gran mayoría hereditarias y para las que, aún a día de hoy, no existe cura. Y es que ni los trasplantes de retina ni de fotorreceptores de donantes sanos han logrado que los pacientes recuperen la visión. De ahí la importancia de un nuevo estudio llevado a cabo por investigadores del Instituto Riken en Saitama (Japón), en el que se muestra que el uso de tejido de la retina derivado de células madre pluripotentes inducidas (iPS) es eficaz a la hora restaurar la capacidad visual en modelos animales –ratones– con distrofias de la retina en fases avanzadas o ‘terminales’ –esto es, cuando la capa plexiforme externa, en la que las células fotorreceptoras conectan con el nervio óptico, ya ha desaparecido.

Como explica Michiko Mandai, co-autora de esta investigación publicada en la revista «Stem Cells Reports», «el trasplante de tejido de la retina en lugar de utilizar únicamente células fotorreceptoras permite el desarrollo de una morfología más organizada y madura de la retina, lo que conlleva una mejor respuesta a la luz».

Las iPS son un tipo de células madre que, obtenidas a partir de la reprogramación a un estado embrionario de cualquier célula –por ejemplo, de la piel–, tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier célula del organismo –en este caso, de la retina–. Así, y en un primer lugar, los autores ‘fabricaron’ las capas tridimensionales de la retina a partir de iPS de ratones y las trasplantaron en los animales.

Pero, ¿cómo saber si el trasplante ha tenido éxito? No en vano, los trasplantes de células fotorreceptoras de donantes, si bien pueden restaurar parcialmente la función de la retina, no logran integrarse correctamente en el ojo del receptor. En consecuencia, estos injertos no establecen las necesarias conexiones sinápticas para enviar las señales visuales desde la retina al cerebro.

Con objeto de evaluar la eficacia del nuevo procedimiento, los autores, dirigidos por Masayo Takahashi, unieron una proteína fluorescente al extremo terminal de las células fotorreceptoras, es decir, al extremo en que estas neuronas se conectan a las células bipolares que, a su vez, contactan con las células horizontales que conforman el nervio óptico. Y lo que vieron con esta técnica de fluorescencia es que, efectivamente, las nuevas células fotorreceptoras se conectaban con las células bipolares, asegurando así la comunicación entre la retina y el cerebro.

Finalmente, los investigadores evaluaron si el procedimiento resultaba eficaz para restaurar, cuando menos de forma parcial, la visión de los ratones. Y para ello, utilizaron estímulos luminosos y observaron si los animales respondían de una forma esperable a como harían aquellos con una visión normal. Lógicamente, los ratones que no habían recibido el trasplante fueron indolentes a estos estímulos. Por el contrario, aquellos intervenidos reaccionaron de forma predecible ante las señales luminosas, lo que indicó no solo que las nuevas células de la retina respondían a la luz, sino que la información era transportada hasta el cerebro.

En definitiva, el nuevo procedimiento abre una vía para la restauración, por fin, de la visión en las personas afectadas por las distrofias de retina.

Como explica Michiko Mandai, «nuestros resultados son una ‘prueba de concepto’ para el uso de tejido de la retina derivado de iPS para el tratamiento de las distrofias de la retina. Así, ya estamos planificando la puesta en marcha de ensayos clínicos con humanos, para lo cual debemos realizar más estudios empleando tejido de la retina derivado de iPS humanas en modelos animales. Y es que los ensayos clínicos son la única forma de determinar cuántas nuevas conexiones se necesitan para que una persona sea capaz de ‘ver’ de nuevo».

En consecuencia, aún habrá que esperar. Además, y dado que el procedimiento se encuentra aún en una fase muy inicial de desarrollo, los autores solicitan cautela. Como concluye la investigadora, «todavía no podemos esperar que seamos capaces de restaurar la visión. Empezaremos con la posibilidad de ver una simple luz, para luego continuar y procurar la visión de figuras de gran tamaño en una fase ulterior».

Desarrollan células productoras de testosterona a partir de células de la piel

Fuente: http://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-desarrollan-celulas-productoras-testosterona-partir-celulas-piel-201612221813_noticia.html

El trasplante de células de Leydig obtenidas a partir de la reprogramación directa de células cutáneas es eficaz a la hora de restaurar los niveles normales de testosterona en roedores.

Células de Leydig obtenidas por reprogramación directa.

La testosterona es una hormona que desempeña un papel vital tanto en el desarrollo como en el bienestar de los varones. Tal es así que, con la bajada de los niveles de la hormona que se produce con el paso de los años, la movilidad y energía de los varones, así como su función sexual, se ven progresivamente disminuidas. De hecho, se estima que hasta un 30% de los varones mayores padecen ‘hipogonadismo masculino’, es decir, un déficit de testosterona. Sin embargo, los actuales no resultan demasiado eficaces ni, sobre todo, demasiado seguros, dado que en muchos casos se acompañan de unos efectos secundarios muy notables. Y entonces, ¿cuál puede ser la solución? Pues, simplemente, desarrollar una terapia en la que las células madre se diferencien en células productoras de testosterona –esto es, en las denominadas ‘células de Leydig’–. Y ahora, investigadores de la Universidad Jinan en Cantón (China) parecen haber hallado la manera de hacerlo.

Como explica Yadong Huang, co-autor de esta investigación publicada en la revista «Stem Cell Reports», «nuestro trabajo es el primero en mostrar un método para la generación de células de Leydig a través de la reprogramación directa celular. Esta fuente alternativa de células de Leydig tendrá una gran importancia para la investigación básica y se presenta como una potencial aplicación clínica muy atractiva en el campo de la medicina regenerativa».

La causa más común de hipogonadismo masculino es el defecto en la producción de testosterona por las células de Leydig en los testículos. Y si bien las terapias de reemplazo de la testosterona pueden aliviar parcialmente la sintomatología resultante del fracaso en la funcionalidad de estas células de Leydig –entre otros síntomas, las alteraciones en el estado de ánimo, la disminución de la masa ósea, la reducción de la masa y fuerza muscular o la disfunción sexual–, también pueden incrementar el riesgo de complicaciones cardiovasculares y prostáticas.

Por ello, y con objeto de encontrar una alternativa eficaz a los actuales tratamientos, los autores analizaron 11 factores de transcripción implicados en la capacidad de las células de Leydig para producir testosterona. Así, y una vez identificados los tres factores más importantes –concretamente, de ‘Dmrt1’, ‘Gata4’ y ‘Nr5a1’–, utilizaron vectores virales para potenciar su expresión en células de la piel de ratones. El resultado: las células cutáneas se reprogramaron en células de Leydig completamente funcionales. O lo que es lo mismo, con una actividad genética normal y capaces de producir testosterona.

Finalmente, los autores trasplantaron las células de Leydig de ‘nueva generación’ en modelos animales –ratones y ratas– con hipogonadismo. Y lo que observaron es que las nuevas células no solo sobrevivieron perfectamente en el receptor, sino que produjeron testosterona hasta que los animales alcanzaron unos niveles hormonales normales.

En este contexto, debe tenerse en cuenta que el procedimiento no requiere la reprogramación de las células de la piel a unas células madre que, posteriormente, se diferenciarían en células productoras de testosterona. Y es que en este caso, la reprogramación se lleva a cabo de una forma directa y sin ‘intermediarios’, lo que resulta mucho más veloz y, sobre todo, barato. Como indica Yadong Huang, «la conversión directa de células de la piel adultas en células de Leydig podría ser una estrategia de medicina regenerativa rápida y segura».

En definitiva, la reprogramación celular parece ser un método eficaz y muy prometedor para el tratamiento del hipogonadismo. Sin embargo, aún queda mucho por hacer. Como apuntan los propios autores, «se necesitan más investigaciones para mejorar la eficiencia de nuestro método y, así generar una población pura de células que imiten estrechamente a las células de Leydig».

Es más; todavía debe profundizarse en el conocimiento de los mecanismos subyacentes de la conversión de células cutáneas en células productoras de testosterona. Y asimismo, y con objeto de optimizar la seguridad del procedimiento, debe promoverse la conversión celular mediante el uso de fármacos o de cualquier otra alternativa que evite el uso de vectores virales.

Sea como fuere, concluye Zhijian Su, co-autor de la investigación, «esperamos que, en último término, nuestro trabajo abra el camino para el desarrollo de ensayos clínicos en los que se evalúe este nuevo enfoque de la medicina regenerativa para el tratamiento de la deficiencia androgénica en varones».

Un grupo de investigadores españoles revierte el envejecimiento en ratones

Fuente: http://elpais.com/elpais/2016/12/15/ciencia/1481817633_464624.html

Un equipo dirigido por Juan Carlos Izpisúa logra alargar la vida de ratones reprogramando sus células.

Miles de millones de años de evolución dieron lugar a un animal que puede llegar a vivir algo más de 100 años y recorrer cien metros en menos de diez segundos. Esos límites parecen fijados por la propia historia de nuestra especie y puede que podamos hacer poco para ampliarlos por vías convencionales. Pero además de sus límites, los seres humanos desarrollaron un cerebro capaz de generar la ambición para enfrentarse incluso a su propia naturaleza.

Esta semana, un equipo internacional liderado por el investigador español Juan Carlos Izpisúa, profesor del Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk y catedrático extraordinario de Biología del Desarrollo de la Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM), ha publicado cómo lograron revertir el envejecimiento en ratones con progeria, una enfermedad que provoca envejecimiento prematuro. Además, aplicaron el mismo sistema para reducir los efectos de la edad en los órganos de ratones sanos. En ambos casos, según explican en un artículo en la revista Cell, tuvieron éxito. En los ratones con progeria se prolongó su vida un 30%. En el caso de los sanos, mejoraron problemas asociados a la edad como los cardiovasculares y se observó cómo mejoraba la cicatrización de algunas heridas.

Los investigadores no actuaron sobre las mutaciones que causan la enfermedad. En su lugar, reprogramaron una serie de marcas químicas que se acumulan sobre el genoma y determinaron cómo se adapta nuestro organismo al entorno. Esos cambios fueron posibles gracias a un método empleado para convertir cualquier célula adulta en célula madre pluripotente, como las que tienen los embriones. Ese cambio se logra a partir de la expresión de cuatro genes conocidos como los factores de Yamanaka, el Nobel de Medicina que inventó el sistema.

La clave del método publicado consiste en comenzar la transformación de las células sin llegar hasta el final. De alguna manera, sería como hacer avanzar a las células hacia el estado embrionario, la juventud máxima, pero deteniéndose a medio camino. “Si completamos la reprogramación de las células, manteniendo activados esos cuatro genes todos los días, se producen tumores, pero si lo hacemos solo durante dos días a la semana, logramos efectos positivos”, explica Izpisúa. De esta manera, la célula rejuvenece, pero mantiene su identidad, algo que no sucede si se continúa el proceso hasta que alcanza el estado de pluripotencia.

Para conseguir dar el salto de ratones a humanos, los responsables de este avance saben que no pueden manipular la expresión de unos genes. En su lugar, quieren hacerlo a través de moléculas, como las que están en la base de los medicamentos que tomamos, que reproduzcan en células humanas el comportamiento de los cuatro genes de Yamanaka. “Encontrar un compuesto químico que produzca ese efecto es fundamental, porque si sabes la dosis y sabes cuándo se debe tomar y lo has probado en animales, será mucho más práctico que activar un gen”, concluye Izpisúa.

Científicos españoles revierten el envejecimiento en ratones

Fuente; http://www.abc.es/ciencia/abci-cientificos-espanoles-revierten-envejecimiento-201612151804_noticia.html

El equipo de Juan Carlos Izpisúa utiliza con éxito una técnica de reprogramación celular para eliminar los daños del paso del tiempo en ratones y células humanas.

Nada hay más inexorable que el paso del tiempo. El envejecimiento nos atrapa e iguala a todos, pero la ciencia lleva años intentando cambiar este proceso. Detenerlo y dar marcha atrás en el reloj biológico para rejuvenecer los tejidos del organismo humano. No solo se busca borrar arrugas y canas, sino los signos internos de la vejez, aquellos que muestran el deterioro del corazón, músculos, huesos....

Un grupo de investigadores, liderados por el español Juan Carlos Izpisúa del Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk de Estados Unidos, han dado un paso que acerca un poco más este sueño científico. Bastaría con utilizar un cóctel de cuatro genes para borrar los signos del envejecimiento. La demostración, con ratones y células humanas, se presenta en la revista «Cell». Además del centro estadounidense, en la investigación han colaborado la Universidad Católica de Murcia, la Clínica Cemtro de Madrid, el Hospital Clínic de Barcelona y la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan.

Con el tratamiento, las células cultivadas en el laboratorio rejuvenecieron no solo en aspecto, sino en su funcionamiento. El efecto fue notable. La terapia se aplicó en dos tipos de ratones: en un modelo que reproduce la progeria, una enfermedad rara que en el ser humano provoca un envejecimiento prematuro y agresivo desde el nacimiento, y en ratones con una vejez natural. En los primeros, el tratamiento prolongó la vida en un 30 por ciento. «Si trasladáramos esta cifra a humanos, estaríamos hablando de unos 25 años en una persona con una esperanza de vida de 80 años, aunque aún es muy difícil extrapolar esta cifra», explicó Juan Carlos Izpisúa, autor principal del estudio.

En los ratones normales, la estrategia mejoró la capacidad de reparación de los músculos y del páncreas (se eligieron estos dos órganos, como se podían haber elegido otros para ver su recuperación). «Creemos que los efectos rejuvenecedores se van a observar en todos los tejidos y órganos porque las bases moleculares del envejecimiento son comunes. Los ratones no son humanos y sabemos que será mucho más complejo rejuvenecer a una persona», reconoce.

La receta utilizada para rejuvenecer no es nueva. Los científicos recurrieron a una técnica de reprogramación celular desarrollada por el científico japonés Shinya Yamanaka, cuyo hallazgo le sirvió un nobel de medicina. Con esa mezcla de cuatro genes se puede devolver las células adultas a su estado primigenio de células madre y después transformarse en cualquier tipo celular (neuronas, células cardiacas, musculares...). El grupo de Izpisúa utilizó el mismo procedimiento, aunque sin llegar a completar el proceso. Tomaron células de la piel de ratones con progeria y las reprogramaron con el cóctel genético de Yamanaka durante un periodo de tiempo más corto. En lugar de las dos o tres semanas necesarias, se completó en 2-4 días.

Con esta reprogramación parcial se eliminaron los signos de envejecimiento manteniendo su identidad. Las células de la piel eran más jóvenes y totalmente funcionales.

Los autores aseguran que es la primera vez que se da este paso de forma segura y sin riesgo de cáncer. Estudios anteriores habían demostrado que la reprogramación celular en animales era posible, pero se pagaba un alto precio: la aparición de tumores. Izpisúa cree que su éxito fue acortar la reprogramación durante solo dos días. No se hizo de manera continuada como en estudios anteriores, sino durante dos días por semana, cada semana de la vida del ratón.

El experimento esta vez salió bien, pero esta estrategia no es sencilla ni totalmente segura. Se ha logrado extender hasta un 30 por ciento la vida de los ratones con envejecimiento acelerado en presencia de una copia de los factores de Yamanaka. «Pero basta la presencia de dos copias para provocar la aparición de teratomas en el hígado, los riñones y el páncreas. Asimismo, su producción ininterrumpida causa la muerte de los animales a partir de los tres o cuatro días de tratamiento. Esto pone de manifiesto los riesgos evidentes de la reprogramación celular artificial», advierte Carlos López-Otín, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Oviedo y experto en envejecimiento.

Aún así califica de «interesantes» los resultados que se describen en la revista «Cell»: «Ilustran sobre la posibilidad de interferir en el proceso de envejecimiento y confirman el interés científico de continuar explorando la plasticidad celular», señaló a este periódico.

De alguna manera, esta investigación es algo suya. En el laboratorio de la Universidad de Oviedo se han creado los ratones con envejecimiento acelerado utilizados en la investigación del Instituto Salk. Se generaron en busca de tratamientos que dieran una esperanza a enfermos con progeria. En su laboratorio previamente se había demostrado que es posible revertir farmacológicamente la pérdida de plasticidad celular asociada con la edad sin seguir la estrategia de Yamanaka y sin generar tumores.

Además del trabajo de Oviedo, desde el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas se ha dado recientemente un paso importante para inducir desde dentro la reparación fisiológica de tejidos. Para reparar tejidos dañados sin sacar las células del cuerpo, como hacen las lagartijas o el ajolote, campeones de la regeneración.

Describen el proceso de conversión de células adultas a células madre pluripotenciales

Fuente: http://genetica.diariomedico.com/2016/12/13/area-cientifica/especialidades/genetica/describen-el-proceso-de-conversion-de-celulas-adultas-a-madre-pluripotenciales-

Las proteínas Gdap1 y MiD51 participan en el inicio de la conversión de células adultas en células madre pluripotentes inducidas, según un estudio español publicado en Cell Cycle. El proceso es absolutamente necesario para que esta conversión celular pueda tener lugar.

Josema Torres, investigador del Grupo de Neurobiología Celular de UV-Incliva, en Valencia.

Un estudio multicéntrico liderado por el Grupo de Neurobiología Celular de la Universidad de Valencia (UV)-Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico Universitario de Valencia (Incliva), ha revelado que las proteínas Gdap1 y MiD51 participan en el inicio de la conversión de células adultas en células madre pluripotentes inducidas, a través de la fisión mitocondrial. El estudio, publicado en Cell Cycle y sujeto de un importante comentario en la misma revista, identifica la importancia de este proceso de fisión, describiéndolo como absolutamente necesario para que esta conversión celular pueda tener lugar. Este nuevo conocimiento, en el que también participan investigadores del Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF) y el Instituto de Investigación Sanitaria La Fe, ambos de Valencia, y del Hospital San Joan de Déu de Barcelona, abre nuevas expectativas en Medicina Regenerativa y carcinogénesis.

Según ha explicado Josema Torres, investigador del Grupo de Neurobiología Celular de UV-Incliva, en un estudio de este mismo año, publicado en Nature Communications, su equipo ya detalló que la fisión mitocondrial inducida durante el proceso de reprogramación celular necesitaba de la proteína citosólica Drp1. De ahí, el siguiente paso era conocer qué proteínas estaban implicadas en el reclutamiento de Drp1 a la mitocondria durante este proceso. Para ello, los investigadores del Grupo de Neurobiología Celular diseñaron experimentos de reprogramación donde se inhibió la expresión de las proteínas que participan en el reclutamiento de Drp1.

"Utilizando un panel de ARN de interferencia contra estas proteínas, observamos que sólo Gdap1 y MiD51 eran necesarias para el reclutamiento de Drp1 a la mitocondria durante el proceso de reprogramación celular".

Además, los investigadores se plantearon conocer el efecto de la inhibición del proceso de fisión mitocondrial durante la reprogramación celular, utilizando la tecnología de chips de ARN. Los resultados revelaron que, si se inhibe la fisión mitocondrial durante la reprogramación celular, se produce una parada en el ciclo celular muy semejante a lo que se observa si se inhibe la fisión de estos orgánulos en células cancerosas. Sin embargo, y a diferencia de las células tumorales, este estancamiento en la proliferación celular se produce sin daño en el genoma de las células. "Este freno del crecimiento celular durante la reprogramación de células sanas en ausencia de una fisión mitocondrial eficiente, sigue por tanto un mecanismo diferente al que utilizan las células tumorales", ha apuntado. Así, el estudio concluye que "la fisión mitocondrial es absolutamente necesaria para el proceso de reprogramación celular y que, en ausencia del mismo, se produce un arresto en las fases G2/M del ciclo celular".

Estos conocimientos tienen diversas implicaciones. Por un lado, abren la puerta a la mejora del proceso de reprogramación celular mediante la modulación del proceso de fisión mitocondrial. Por el contrario, y debido a que se ha sugerido recientemente que la mitocondria no juega un papel importante en el proceso de reprogramación celular, este estudio subraya la importancia de estos orgánulos durante el proceso de reprogramación y el desarrollo inicial de tumores. "La investigación sobre el papel de la mitocondria, su dinámica y metabolismo durante las primeras etapas del proceso de reprogramación celular y el desarrollo de tumores va a destapar funciones hasta ahora no atribuidas a estos orgánulos durante estos procesos celulares. Y, actualmente, este es el tema central de nuestro laboratorio, desmenuzar el papel de la mitocondria durante los procesos celulares de reprogramación y transdiferenciación celulares", señala Josema Torres.

Investigadores españoles mejoran la reprogramación de células adultas en células madre

Fuente: http://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-investigadores-espanoles-mejoran-reprogramacion-celulas-adultas-celulas-madre-201611251340_noticia.html

Investigadores del CNIO muestran que las células dañadas envían señales a sus vecinas para que se reprogramen a un estado embrionario.

Cultivo de iPS en el laboratorio.

Las células pluripotentes inducidas (iPS) son un tipo de células madre que, obtenidas a partir de la reprogramación de una célula de un individuo adulto, tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier célula del organismo. En consecuencia, y dado que podrían emplearse para crear órganos y tejidos sanos para reemplazar a aquellos deteriorados por una lesión o enfermedad o, simplemente, por el paso de los años, estas iPS podrían suponer el futuro de la medicina regenerativa. Tal es así que, conscientes de la importancia de estas células madre, el Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia) concedió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 2012 al descubridor del método ‘OSKM’ para reprogramar las células adultas en iPS –el japonés Shinya Yamanaka–. Sin embargo, investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) parecen haber hallado la clave para mejorar la reprogramación, muy ineficiente, que se logra con el empleo de los genes ‘OSKM’, abriendo así la puerta a nuevos avances para un uso práctico de estas iPS en la práctica clínica.

Como explica Lluc Mosteiro, co-autora de esta investigación publicada en la revista «Science», «los genes de Yamanaka son ineficientes a la hora de inducir la reprogramación o la ‘pluripotencia’ en las células altamente especializadas que constituyen los tejidos adultos. Nuestros resultados indican que el daño tisular juega un papel crítico a la hora de complementar la actividad de los genes OSKM».

Las investigaciones de Shinya Yamanaka muestran que el empleo de la combinación de cuatro genes –concretamente, los genes ‘Oct4’, ‘Sox2’, ‘Klf4’ y ‘Myc’, que unidos dan lugar a las siglas ‘OSKM’– posibilita la reprogramación de células adultas en iPS, o lo que es lo mismo, en células madre con una capacidad de diferenciación similar a la de las células embrionarias. Así, y cuando menos en teoría, ‘solo’ se trataría de introducir en la célula adulta estos cuatro genes y tendríamos iPS para construir nuevos tejidos.

El problema es que el empleo de OSKM no es demasiado eficiente: la obtención de las ansiadas iPS se alcanza en un número muy reducido de ocasiones. Y además, la técnica provoca que un elevado número de las iPS resultantes tengan mutaciones genéticas que dan lugar a la aparición de un teratoma –esto es, un tumor de un tejido distinto de la línea celular en la que se diferenciaron estas iPS–. El resultado es que la reprogramación celular con los genes OSKM no puede utilizarse en la práctica clínica.

En este contexto, los investigadores del Grupo de Supresión Tumoral del CNIO dirigido por Manuel Serrano llevan muchos años trabajando en el campo de las células madre. Una labor que, entre otros logros, posibilitó en 2013 y por primera vez la reprogramación celular en un organismo vivo –concretamente, en un ratón–. Un avance ciertamente significativo dado que hasta entonces todas las reprogramaciones se habían llevado a cabo en cultivos celulares en placas de laboratorio.

Y ahora, el último trabajo de los miembros del CNIO parece que cuestiona la viabilidad del empleo de los genes OSKM. Y es que parece que la técnica no funciona como hasta ahora se pensaba.

En el estudio, los autores analizaron lo que sucede en los tejidos vivos cuando se induce la reprogramación celular con los genes OSKM. Y lo que vieron es que el daño tisular es un factor muy relevante para que las células ‘involucionen’ a un estado embrionario.

Los resultados muestran que la relación entre el daño y la reprogramación está mediada por una proteína proinflamatoria, la interleucina 6 (IL-6), sin la cual los genes OSKM son mucho más ineficientes a la hora de inducir la reprogramación. Concretamente, la secuencia del proceso sería: la expresión de los genes OSKM provoca un daño en las células; en respuesta a este daño, las células liberan IL-6; y finalmente, la IL-6 induce la reprogramación de las células circundantes a un estado embrionario, lo que facilita la reparación del tejido.

Una vez identificado el papel esencial que juega la IL-6, el próximo paso de los investigadores del CNIO será identificar las moléculas que, cual fármacos, mejoren la eficacia del proceso, lo que ayudaría a mejorar la regeneración del tejido dañado incluso sin tener que utilizar los genes OSKM.

Como concluyen los autores, «la mejora de la capacidad de reparación de los tejidos podría tener implicaciones evidentes para la medicina regenerativa, incluido el tratamiento de múltiples patologías y de procesos degenerativos asociados a la edad».

El CRG reprograma células de la retina para regenerar fotorreceptores en ratones

Fuente: http://ecodiario.eleconomista.es/salud/noticias/7717736/07/16/El-CRG-reprograma-celulas-de-la-retina-para-regenerar-fotorreceptores-en-ratones.html

Un equipo de investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG), en colaboración con el Instituto Aragonés de Ciencias Médicas, la Universidad de Zaragoza y Ferrer Internacional, ha demostrado que se pueden reprogramar las células de la retina 'in vivo' para regenerar fotorreceptores en ratones.

La investigación, publicada en la revista 'The Journal of Clinical Investigation', permite avanzar hacia la prevención de la degeneración de la retina, que se produce por la pérdida de fotorreceptores, es decir, de las neuronas especializadas y sensibles a la luz que permiten la visión, ha informado el centro.

"Este descubrimiento podría representar una nueva estrategia terapéutica para revertir la degeneración de retina", ha afirmado Daniela Sanges, investigadora postdoctoral del equipo liderado por Pia Cosma, profesora de investigación ICREA del CRG.

Según el CRG, actualmente no existen demasiadas aproximaciones terapéuticas para el tratamiento de este tipo de ceguera y, aunque se han hecho grandes esfuerzos para intentar parar o retrasar la degeneración de los fotorreceptores, los resultados obtenidos no son especialmente exitosos en cuanto a regeneración en modelos de ratón.

El nuevo trabajo ha identificado una ruta para la reprogramación de las células gliales de Müller de la retina con el fin de regenerar funcionalmente los fotorreceptores en un modelo en ratón de retinitis pigmentaria.

Sin embargo, para aplicar esta técnica en humanos todavía se necesita estudiar la eficacia de las células madre hematopoyéticas en la reprogramación de las células de la glía de Müller humanas después de la fusión.

El equipo del CRG lleva tiempo trabajando en la regeneración de retina; en trabajos anteriores describieron una vía de señalización (Wnt) que, al activarse, permite que las neuronas sean reprogramadas mediante fusión celular con células derivadas de la médula ósea.

Según Sanges, la demostración de la reprogramación 'in vivo' y su diferenciación de manera eficiente en fotorreceptores "no habría sido posible sin todo el trabajo hecho previamente", puesto que hay muchos pasos a seguir y es necesario conocer cada uno de ellos: el trasplante de células madre de la sangre; la activación de la vía de señalización Wnt, y la diferenciación de las células híbridas en fotorreceptores.

Una combinación de cuatro genes convierte células de la piel en progenitores eritroides

Fuente: http://revistageneticamedica.com/2016/07/05/reprogramacion-celular-piel-eritrocitos/

Sandra Capellera-Garcia y Johan Flygare

Department of Molecular Medicine and Gene Therapy, Lund Stem Cell Center, Lund University, Sweden

Los eritrocitos, en rojo, son las células sanguíneas más numerosas, encargadas de transportar oxígeno y facilitar el intercambio de gases en los pulmones y tejidos periféricos.

Los eritrocitos, también llamados glóbulos rojos o hematíes, son las células sanguíneas más numerosas y se encargan de transportar oxígeno y facilitar el intercambio de gases en los pulmones y tejidos periféricos. Hace ya más de un siglo se observó que los eritrocitos de los mamíferos no poseen núcleo, mientras que los glóbulos rojos de las aves, anfibios y peces retienen el núcleo durante toda su vida en circulación (Gulliver, 1875). En 1908, gracias al estudio de embriones de mamífero, se descubrió que existen dos poblaciones distintas de células eritroides que se solapan en el tiempo. La primera población consiste en células grandes y nucleadas que circulan de forma temporal durante las primeras fases del desarrollo embrionario, mientras que la segunda población consiste en células más pequeñas y sin núcleo que circulan durante la vida fetal y postnatal (Maximow, 1909; Palis, 2014).

En humanos, el 84% del número total de células en el cuerpo son eritrocitos (Sender, 2016). Un adulto sano produce aproximadamente dos millones de glóbulos rojos cada segundo a través de un proceso llamado eritropoyesis. El modelo clásico de eritropoyesis en mamíferos empieza en las células madre hematopoyéticas (células multipotentes que pueden generar todos los tipos celulares de la sangre), y continúa con el desarrollo de una serie de progenitores y precursores eritroides, que al final se diferencian y dan lugar a eritrocitos maduros (Sankaran and Weiss, 2015). Este proceso está estrechamente regulado por señales intrínsecas y extrínsecas. El factor extrínseco más importante para la clínica es la hormona eritropoyetina o EPO, que se usa extensamente como medicamento para tratar la anemia, pero también de forma ilícita en el deporte como método de dopaje. Entre las señales intrínsecas se encuentran los microARNs y las proteínas que modulan el proceso de transcripción (factores de transcripción). Casi todo lo que sabemos hoy sobre los genes y proteínas que regulan la eritropoyesis es gracias al estudio de enfermedades en las cuales la producción de eritrocitos es ineficaz, o a modelos animales donde un gen está ausente. Estos estudios han servido para identificar genes que, cuando están mutados o ausentes, causan una alteración del desarrollo y/o de la diferenciación del linaje eritroide (Cantor, 2002). Sin embargo, no nos indican cuál de estos genes son realmente necesarios para iniciar el proceso de producción de eritrocitos.

Nuestro grupo ha dado respuesta a esta pregunta, es decir, ha identificado el conjunto mínimo de genes necesario para activar el programa genético de producción de glóbulos rojos. Para ello, hemos utilizado un método llamado reprogramación celular, que consiste en cambiar el potencial de desarrollo de una célula eliminando y remodelando marcas epigenéticas (por ejemplo, metilación del ADN) en su genoma. Este proceso ocurre de manera natural en un cigoto recién fertilizado, donde los genomas materno y paterno son desmetilados y remetilados para asegurar que el embrión podrá formar un individuo completo. No obstante, también puede ser inducido artificialmente mediante la introducción de factores exógenos (normalmente factores de transcripción) en el genoma. Este último método fue descubierto por el Dr. Shinya Yamanaka en 2006, cuando demostró que células especializadas (por ejemplo, células de la piel) podían ser reprogramadas para convertirse en células madre embrionarias mediante la introducción de cuatro factores de transcripción[1] (Takahashi and Yamanaka, 2006). Este revolucionario descubrimiento animó a muchos investigadores a buscar combinaciones de genes que pudieran transformar células de la piel en diferentes tipos celulares con valor médico, como neuronas, cardiomiocitos y hepatocitos (Cohen, 2011). Además de ofrecer un nuevo método para generar diferentes tipos de células con potencial biomédico, la reprogramación celular también es útil para encontrar los genes esenciales que establecen la identidad de una célula especializada.

Capellera-Garcia et al. demuestran que la expresión de Gata1, Tal1, Lmo2 y c-Myc (GTLM) convierte células de la piel de mamífero directamente en progenitores eritroides. Una de las características más relevantes de este proceso de reprogramación celular es la acumulación de hemoglobina, proteína responsable de transportar oxígeno y de dar el color rojo a la sangre. Aquí, este proceso es simbólicamente representado por la conversión de agua en vino. Ilustración de Sandra Capellera-Garcia.

En nuestro trabajo recién publicado en Cell Reports, demostramos que la expresión de sólo cuatro genes (de los más de 20.000 que constituyen el genoma humano) es suficiente para reprogramar células de la piel de mamífero directamente en progenitores eritroides (Capellera-Garcia, 2016). Para llevar a cabo el estudio, utilizamos un modelo de ratón en el que sólo los eritrocitos y sus progenitores están marcados con una proteína amarilla fluorescente. Establecimos cultivos de células de la piel a partir de las colas de estos ratones y les introdujimos diferentes combinaciones de entre más de 60 genes candidatos mediante retrovirus[2]. Gracias al sistema de la proteína amarilla fluorescente, pudimos distinguir qué células activaban el programa genético para producir eritrocitos (y por tanto eran amarillas) y cuales no (no eran amarillas). Después de un intenso cribado, identificamos cuatro genes (Gata1, Tal1, Lmo2 y c-Myc) que, en sólo ocho días, podían convertir células de la piel directamente en progenitores eritroides. Notoriamente, cuando uno de estos cuatro genes era excluido de la mezcla, las células de la piel no se reprogramaban, lo cual sugiere que los cuatro son necesarios para la conversión. Posteriormente demostramos que las células reprogramadas, que llamamos iEPs (por las siglas en inglés, induced Erythroid Progenitors/Precursors), poseían características típicas de células eritroides: tenían un tamaño y forma similar, expresaban genes asociados con las funciones de los glóbulos rojos y acumulaban hemoglobina, la proteína responsable de transportar oxígeno y de dar el color rojo a la sangre. Las iEPs también formaron colonias rojas cuando las sometimos a cultivos clonogénicos, lo cual demuestra la presencia de progenitores eritroides.

Seguidamente quisimos conocer más detalladamente las diferencias en expresión génica (analizando el ARN en las células) entre iEPs y progenitores eritroides normales de ratón. Para ello, utilizamos un chip de ADN, técnica que permite identificar y cuantificar todos los ARNs en una población de células. Detectamos que las iEPs expresaban altos niveles de hemoglobinas embrionarias, mientras que los progenitores eritroides normales (que se encuentran en la médula ósea en ratones adultos) solamente expresaban hemoglobinas adultas. Esta observación apuntaba a que las iEPs eran, de hecho, más parecidas a los eritrocitos que aparecen durante el desarrollo embrionario en el saco vitelino[3] que a los eritrocitos que se encuentran en la sangre del ratón adulto.

El siguiente paso del estudio consistió en encontrar genes adicionales que pudieran aumentar la expresión de las hemoglobinas adultas en detrimento de las hemoglobinas embrionarias. Este hallazgo mejoraría el potencial clínico de las iEPs, ya que serían más similares a los eritrocitos adultos. En un segundo cribado, identificamos dos genes más, Klf1 y Myb, que redujeron la expresión de las hemoglobinas embrionarias e incrementaron la expresión de las hemoglobinas adultas, haciendo de estas últimas el tipo predominante en iEPs.

Finalmente, evaluamos si los resultados obtenidos en células de ratón también eran aplicables a células humanas. La introducción de la misma combinación de genes (Gata1, Tal1, Lmo2 y c-Myc) en células de la piel humanas convirtió éstas en progenitores eritroides en doce días, reproduciendo los resultados obtenidos en células de ratón. Ésta fue una observación relevante, ya que indica que Gata1, Tal1, Lmo2 y c-Myc constituyen un programa genético para generar eritrocitos que está conservado en mamíferos.

En resumen, creemos que nuestros resultados pueden constituir un modelo para estudiar los programas genéticos que controlan el desarrollo del linaje eritroide. Asimismo, podrían utilizarse como un nuevo método para estimular la diferenciación de células madre embrionarias hacia el linaje eritroide y/o para producir glóbulos rojos a partir de células de la piel de pacientes para transfusiones de sangre personalizadas.

[1] Este descubrimiento le valió el premio Nobel de Medicina en 2012 junto a Sir John B. Gurdon.

[2] Los retrovirus tienen la capacidad de integrarse de manera estable en el genoma de la célula huésped.

[3] Los eritrocitos del embrión y los del adulto expresan diferentes tipos de hemoglobina. Las hemoglobinas embrionarias tienen una afinidad mayor por el oxígeno que las hemoglobinas adultas, lo cual permite que el feto extraiga el oxígeno más eficientemente de la circulación materna.

Referencia:

Capellera-Garcia S, et al. Defining the minimal factors required for erythropoiesis through direct lineage conversion. Cell Rep. 2016 Jun 14;15(11):2550-62. Doi: 10.1016/j.celrep.2016.05.027

Bibliografía:

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Maximow AA. Untersuchungen uber blut und bindegewebe 1. Die fruhesten entwicklungsstadien der blut- und binde- gewebszellan bein saugetierembryo, bis zum anfang der blutbilding unden leber. Arch. Mikroskop. Anat. 1908, 73:444

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Sankaran VG and Weiss MJ. Anemia: progress in molecular mechanisms and therapies. Nat Med. 2015 Mar;21(3):221-30. Doi: 10.1038/nm.3814

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