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Los científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) han descubierto una nueva forma de «reprogramar» células adultas comunes en células madre.
En un estudio publicado en la página Biotecnología naturalCientíficos de TSRI evaluados por poner en pantalla Una biblioteca de 100.000 anticuerpos encontrará varios que pueden ayudar a reprogramar células maduras en células madre llamadas células madre pluripotentes inducidas (IPSC).
Hacer IPSC a partir de tipos de células más maduras normalmente implica insertar cuatro factores de transcripción de genes que no son de ADN en estas células. Los anticuerpos identificados por los científicos se pueden aplicar a células maduras, donde se unirán a proteínas en la superficie celular, reemplazando tres factores de transcripción estándar.
«Este resultado sugiere que podríamos hacer IPSC sin colocar nada dentro del núcleo de la célula, o significa que estas células tendrán menos mutaciones y mejores propiedades en general», dijo la autora principal Kristin Baldwin, profesora asociada en el departamento de neurociencia. . PRIMERO.
Los IPSC pueden fabricarse a partir de las propias células del paciente y tienen una multitud de usos potenciales en terapias celulares personalizadas y regeneración de órganos. Por lo tanto, no se realizarán dos usos clínicos esperados de IPSC en esta etapa, en parte debido al riesgo asociado con su producción.
El procedimiento estándar de inducción de IPSC, desarrollado hace una década y conocido como OSKM, implica la inserción en los genes de células adultas de cuatro factores de transcripción: Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc. Con estos genes agregados y activos, los factores de transcripción que codifican se producen y, a su vez, reprograman las células para convertirse en IPSC.
Un problema con este procedimiento es que los eventos de inserción de factores virales o la sobreproducción de estos factores de reprogramación nuclear pueden dañar la célula de una manera que puede volverla cancerosa. Otro problema es que este proceso de reprogramación generalmente proporciona IPSC con propiedades variables. “Esta variabilidad puede ser un problema incluso cuando usamos IPSC que no son de laboratorio para estudiar estudios”, dijo Baldwin.
Por el contrario, durante el desarrollo animal normal, la identidad celular se ve alterada por señales moleculares que ven fuera de la célula e inducen cambios en la actividad genética, sin inserciones de ADN riesgosas. Para encontrar estas vías naturales (pelos que las células comunes pueden convertir en IPSC), Baldwin y su equipo se reunirán en el laboratorio del Prof. Richard Lerner, también en TSRI y profesor de inmunoquímica. Lerner fue pionero en el desarrollo y análisis de grandes bibliotecas de anticuerpos humanos para encontrar nuevos fármacos basados en anticuerpos y pruebas científicas.
Este caso, o esta vez, incluido el estudiante graduado Joel W. Blanchard y el investigador postdoctoral asociado Jia Xie, quienes fueron los autores principales, reunieron una biblioteca de casi 100 000 anticuerpos diferentes y los usaron para encontrar aquellos que podrían servir como sustitutos de OSKM. inducción. factores de transcripción.
En una primera serie de experimentos, los investigadores intentarán identificar anticuerpos que puedan sustituir tanto a Sox2 como a c-Myc. Establecieron una gran población de fibroblastos de ratón, comúnmente utilizados para generar iPSC en experimentos, e insertaron los genes para los otros dos factores de transcripción, Oct4 y Klf4. Luego agregan la biblioteca de anticuerpos a las células, por lo que cada célula termina conteniendo los genes para uno o más anticuerpos.
Los científicos pudieron observar qué células comenzaron a formar colonias de células madre, lo que indica que dos anticuerpos producidos por estas células reemplazaron con éxito las funciones de Sox2 y c-Myc y provocaron un cambio en la identidad celular. La secuenciación del ADN de estas células permitió a los investigadores determinar qué anticuerpos eran los responsables.
De manera similar, el equipo de TSRI encontró dos anticuerpos que pueden reemplazar tanto a Sox2 como a c-Myc, y en un conjunto similar de pruebas encontraron otros dos que pueden reemplazar un tercer factor de transcripción, o Oct4. Los científicos demostrarán que, en lugar de insertar estos factores de transcripción en las células, podrían simplemente administrar anticuerpos a los fibroblastos cultivados.
En este primer estudio, los investigadores no pudieron encontrar anticuerpos que pudieran anular la función del cuarto factor de transcripción, o Klf4. Por lo tanto, Baldwin espera que con más análisis, ella y sus colegas eventualmente puedan encontrar anticuerpos sustitutos para Klf4 también. «Isso tardará unos años más en averiguarlo», dijo.
Sobre el acercamiento de poner en pantalla anticuerpos (que es el ensayo que se utilizó) permite, en principio, no solo encontrar anticuerpos que sustituyan a los factores de transcripción OSKM, sino también estudiar las vías de señalización natural para las que se encuentran actualmente estos anticuerpos.
Como prueba de principio, los científicos encontrarán que dos anticuerpos que reemplazan a Sox2 se unen a una proteína de membrana llamada Basp1. El evento de ligación bloquea la actividad normal de Basp1 y, por lo tanto, elimina la inhibición de WT1, un factor de transcripción que actúa en el núcleo celular. WT1, sin embargo, altera la actividad de varios genes, posiblemente incluido Sox2, favoreciendo la estimulación de la reprogramación utilizando un orden de eventos diferente al de la inserción de dos factores de reprogramación originales.
WT1 (tumor de Wilms 1) se produce en exceso en algunos tipos de cáncer y se considera un oncogén. Esse fato realça o valor dess estudos: ayudar a los científicos a comprender la relación entre el desarrollo de células cancerosas y el estado de las células madre.
Los investigadores del IRST ahora están planeando estudios adicionales y más complejos sobre poner en pantalla utilizando células humanas en lugar de células de ratón.