19 de diciembre de 2018

Identifican mecanismos de control en células madre de ratón

Identifican mecanismos de control en células madre de ratón
GOTOH LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY

MADRID, 19 Dic. (EUROPA PRESS) -

Científicos han identificado dos mecanismos de control distintos en la transición del desarrollo de células madre indiferenciadas a células cerebrales sanas. Esta investigación fundamental realizada en ratones puede aportar información sobre tratamientos de medicina regenerativa para enfermedades neurodegenerativas y lesiones de la médula espinal en el futuro.

Cuando se desarrolla un embrión, las células madre se diferencian en todos los tipos de células que el adulto necesitará. Las células madre neurales se diferencian primero en neuronas, o células nerviosas, y luego en astrocitos, células de apoyo en el cerebro. Las células madre neurales pierden su potencial para producir neuronas a medida que el embrión madura.

La profesora Yukiko Goto, de la Universidad de Tokio, Japón, lideró el equipo de científicos que identificaron los mecanismos de control epigenético sobre cómo las células madre neurales pierden el potencial de producir neuronas. "Es una paradoja para la medicina regenerativa que las células madre neurales produzcan menos células al diferenciarse en tipos de células adicionales. Nos gustaría cultivar tipos de células específicas y muchas de ellas", afirma Gotoh.

Todas las células del cuerpo tienen el mismo ADN, pero se activan o desactivan diferentes genes para crear distintos tipos de células. Para entender el desarrollo del cerebro, los científicos examinaron cómo una proteína llamada polycomb represressive complex 1 (PRC1) controla la expresión de genes relacionados con la función neuronal dentro de las células madre neurales. Los resultados anteriores habían revelado que PRC1 regula la expresión génica en las células madre, pero no cómo y cuándo.

MECANISMOS DE DOS ETAPAS DEL DESARROLLO CEREBRAL

Los investigadores recolectaron células madre neurales de cerebros de embriones de ratón que crecieron dentro de un ratón madre hasta el punto medio del periodo de desarrollo embrionario, u 11 días después de la concepción. Luego, los científicos separaron las células en dos grupos para crecer fuera del cuerpo durante diferentes periodos: un grupo hasta que alcanzó la etapa temprana del desarrollo neuronal, cuando se forman las neuronas, y el otro grupo, hasta la etapa final cuando las células se convierten en astrocitos.

"Las células madre neuronales deben mantener un registro de su propio calendario. Incluso, mientras crecen fuera del cuerpo, se diferencian normalmente en neuronas y luego en astrocitos", apunta Gotoh. Los autores descubrieron que PRC1 reprime los genes relacionados con la función neuronal a través de la actividad de agregar una molécula llamada ubiquitina durante las etapas tempranas del desarrollo del cerebro en el que las células madre neurales producen neuronas.

Después, en etapas posteriores del desarrollo cerebral cuando las células madre cambian a producir astrocitos, la actividad de adición de ubiquitina se vuelve innecesaria. PRC1 en cambio se convierte en grupos (polímeros) en estos genes en la etapa tardía. PRC1 reprime los genes relacionados con la función neuronal de forma transitoria en la etapa temprana, pero permanentemente en la etapa tardía del desarrollo cerebral.

Comprender los diferentes mecanismos de control en dos etapas distintas del desarrollo cerebral puede proporcionar a los investigadores nuevas herramientas para manipular las células madre neurales. Los resultados también pueden ayudar a desarrollar métodos para cambiar el tipo de una célula: por ejemplo, recolectar astrocitos de pacientes adultos y convertir esas células en nuevas neuronas.

Comprender cómo el cerebro desarrolla por primera vez diferentes tipos de células ayuda a los científicos a imaginar cómo diseñar tratamientos para afecciones neurodegenerativas, como la patología de Alzheimer, de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA o enfermedad de Lou Gehrig), cuando esas células están dañadas. Los investigadores también podrían usar la misma información para tratar el daño neuronal en otras partes del cuerpo, incluidas las lesiones de la médula espinal y otras dolencias.