Un nuevo estudio en Genética de la naturaleza identifica una población específica de células madre embrionarias pluripotentes que pueden reprogramarse a células de tipo totipotente en cultivo. Es más, los científicos de Helmholtz Zentrum München y Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) han identificado los obstáculos y los impulsores de esta reprogramación.

La plasticidad celular es la capacidad de una célula para producir diferentes tipos de células. En las primeras etapas de la vida, el unicelular fertilizado que proviene del óvulo de la madre y el esperma del padre es muy plástico:dará lugar a todos los tipos de células del cuerpo. Por lo tanto, la plasticidad celular es esencial para que existan organismos multicelulares como los humanos.

La única célula fertilizada primero se divide en dos células (lo que se conoce como la etapa de desarrollo de 2 células). La celda única y las dos celdas resultantes de ella, tienen el nivel más alto de plasticidad celular:son totipotentes, lo que significa que pueden hacer un organismo completo, incluido el tejido placentario extraembrionario. A diferencia de, Las células madre embrionarias son pluripotentes, lo que significa que pueden producir todas las células del organismo. pero normalmente no el tejido extraembrionario.

En un cultivo de células madre embrionarias (ES), una pequeña población (alrededor del 1%) se convierte espontáneamente en células que son similares a las células totipotentes del embrión en etapa de 2 células. Estas células se denominan células similares a 2 células (2CLC). En este estudio, El equipo de la Prof. Dra. María Elena Torres-Padilla se propuso determinar la naturaleza molecular específica de estas células y averiguar cómo llegan a ser. Torres-Padilla es director del Instituto de Epigenética y Células Madre (IES) en Helmholtz Zentrum München y profesor de Biología de Células Madre en la LMU. El objetivo del equipo era obtener información sobre las características moleculares de la totipotencia y averiguar cómo pueden producirse cambios en la plasticidad celular. Su objetivo final es comprender cómo se 'comportan' estas células de tipo totipotente para poder manipularlas, y generarlos in vitro.

El equipo comenzó comparando los genes expresados ​​en células madre embrionarias con los expresados ​​en 2CLC. Para hacer esto, utilizaron células madre embrionarias que expresan una proteína verde fluorescente cuando las células comienzan a expresar el gen MERVL. "MERVL es un retrotransposón expresado en células parecidas a 2 células", explica Diego Rodríguez-Terrones, un doctorado estudiante en el laboratorio de Torres-Padilla y co-primer autor del artículo. "El uso de esta línea celular nos permite separar las células parecidas a 2 células de las células ES en el cultivo mediante la recolección de las células verdes que han entrado en el estado similar a las 2 células. Luego comparamos los genes expresados ​​en ambos tipos de células", agrega. . Este análisis del transcriptoma de una sola célula seguido de análisis computacionales permitió al equipo identificar los perfiles de expresión génica de las células en el proceso de cambio de células madre embrionarias a 2CLC.

Descubrieron que durante el período de transición, las células expresaron cantidades crecientes de un gen que codifica el factor de transcripción Zscan4. Desarrollaron su línea informadora para poder expresar también una proteína roja fluorescente cuando se expresa Zscan4. Las imágenes de células vivas confirmaron que la mayoría de las células se volvieron rojas (positivas para Zscan4) antes de volverse verdes (células similares a 2 células positivas para MERVL). "Esta observación, combinado con los datos transcriptómicos, nos dijo que las células pasan por un estado intermedio antes de convertirse en células parecidas a 2 células ", dijo María Elena Torres-Padilla." Con base en estos cambios aparentemente ordenados en la expresión génica, Queríamos averiguar qué podría estar impulsando la aparición del estado de 2 células. Esta información sería crucial para ampliar nuestro conocimiento sobre los reguladores clave de la plasticidad celular ".

Con el objetivo de identificar reguladores de cromatina que puedan promover la reprogramación celular, el equipo realizó una pantalla de ARNip, en el que la expresión de más de 1000 genes se vio afectada para ver cómo se vio afectada la apariencia de 2CLC. "Los resultados de esta pantalla fueron extraordinarios, porque identificamos muchas proteínas nuevas que regulan la aparición de 2CLC ", dijo el Dr. Xavier Gaume, co-primer autor del artículo y postdoctorado en el laboratorio Torres-Padilla. De particular interés fue la observación de que la reducción de los niveles de un factor de cromatina específico (Ep400 / Tip60), da como resultado más 2CLC. Como Ep400 / Tip60 participa en la compactación de cromatina, esta observación identifica un vínculo interesante entre la "apertura" de la cromatina con una mayor potencia.