Genes potenciales causantes de cáncer eliminados de células madre manipuladas

Posteriormente, pudieron usar las células madre pluripotenciales inducidas (iPS) para derivar neuronas productoras de dopamina, el tipo de célula que se degenera en los pacientes con enfermedad de Parkinson.

El estudio, realizado por científicos del Instituto Whitehead (Cambridge, MA, EUA), es la primera vez en que investigadores han generado células iPS humanas que han mantenido sus características de células madre embrionarias después de la eliminación de los genes de reprogramación. Los hallazgos son publicados en la edición del 6 de marzo de 2009 de la revista Cell. Hasta ahora, no estaba completamente claro que cuando se retiran los genes de reprogramación de las células humanas, las células reprogramadas podían realmente mantener el estado iPS y autoperpetuarse”, dijo el Dr. Frank Soldner, un investigador de posdoctorado en el laboratorio del miembro de Whitehead, Rudolf Jaenisch y coautor del artículo.

Desde Agosto 2006, los investigadores han estado reprogramando células adultas, en células iPS, usando virus para transferir cuatro genes (Oct4, Sox2, c-Myc, y Klf4) en el ADN de las células. Aunque son esenciales para reprogramar células, estos genes--el oncogén conocido c-Myc en particular, también tienen el potencial de causar cáncer. Más aún, los cuatro genes interactúan con aproximadamente otros 3.000 genes en la célula, lo cual puede cambiar la forma en que la célula funciona. Por lo tanto, eliminar los genes en las células reprogramadas puede causar alteraciones no intencionales que limitan la aplicabilidad de las células para uso terapéutico, para tamizajes de drogas o para estudiar las enfermedades en cultivo celular.

En la técnica actual, los investigadores de Whitehead usaron virus para transferir los cuatro genes de reprogramación y un gen que codifica la enzima Cre en células de piel de pacientes con enfermedad de Parkinson. Los genes de reprogramación fueron "colocados entre paréntesis” por secuencias cortas de ADN, llamadas loxP, las cuales son reconocidas por la enzima Cre. Después de la reprogramación de las células de piel, en células iPS, los investigadores introdujeron la enzima Cre en las células, que eliminó el ADN entre los dos sitios loxP, eliminando así, los genes de reprogramación de las células. El resultado es una colección de células iPS con genomas virtualmente idénticos a los de los pacientes con enfermedad de Parkinson de los cuales provenían las células de piel originales.

Eliminar los genes de reprogramación también es importante debido al efecto de estos genes sobre la expresión genética de las células iPS (un indicador de los genes que la célula está usando y el uso de estos genes). Cuando los investigadores compararon la expresión genética de las células madre embrionarias humanas con las células iPS, con y sin, los factores de reprogramación, las células iPS sin los genes de reprogramación tenían una expresión genética más parecida a la de las células madre embrionarias que a las mismas células iPS, que todavía contenían los genes de reprogramación.

"Se sabe que los factores de reprogramación se unen y afectan la expresión de 3.000 genes en todo el genoma, por lo que tener la expresión artificial de estos genes cambiará la expresión genética total de la célula”, dijo el Dr. Dirk Hockemeyer, quien también es coautor del artículo. "Esta es la razón por la que los cuatro genes de reprogramación interactúan tanto con el sistema. De ahora en adelante, será difícil que los investigadores dejen los genes de reprogramación en las células iPS”.

El Dr. Jaenisch, quien también es un profesor de biología en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT; Cambridge, MA,EUA) y un miembro del Instituto David H. Koch para Investigación Integral del Cáncer en MIT, reportó que el proceso para eliminar los genes de reprogramación es muy exitoso cuando se compara con experimentos anteriores. "Nuestros laboratorios han reprogramado células de ratón y eliminado los genes de reprogramación, pero esto era increíblemente ineficiente, y no podían hacer que funcionara en células humanas”, anotó. "Lo hemos convertido en un proceso mucho más eficiente, en células humanas y hemos hecho células reprogramadas, sin genes”.

Después de eliminar los genes de reprogramación, los investigadores diferenciaron las células de los pacientes con enfermedad de Parkinson en células nerviosas productoras de dopamina. En los pacientes con enfermedad de Parkinson, estas células cerebrales mueren o se deterioran, causando los síntomas clásicos del Parkinson como temblores movimientos lentos y problemas de equilibrio.

Puesto que las células residen en los cerebros de los pacientes, los investigadores no tienen un acceso fácil a ellas para evaluar la progresión de la enfermedad a nivel celular, que destruye las células, o que podría prevenir el daño celular. Por lo tanto, la habilidad de crear células iPS específicas del paciente, obtener las células productoras de dopamina y estudiar estas células de cada paciente podría ser una gran ventaja para los investigadores de enfermedad de Parkinson.

Aunque los resultados iniciales son extremadamente prometedores, el Dr. Jaenisch reconoce que el proceso, está muy lejos de haber terminado. "El siguiente paso es usar estas células derivadas de iPS como modelos de enfermedad, y esto es una barra alta y un reto real. Pienso que hay que trabajarle mucho a eso”.

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Whitehead Institute