Célula nai pluripotente inducida: Diferenzas entre revisións
Contido eliminado Contido engadido
Sen resumo de edición |
|||
Liña 17:
As células iPS derivan de células adultas por transferencia ([[transfección]]) de varios xenes exóxenos asociados a células ES. Xeralmente para unha transferencia eficiente utilízanse [[retrovirus]] que actúan como vehículos ou vectores dos xenes exóxenos.<ref name="pmid27516776">{{cite journal | authors = Mahla RS | title = Stem Cells Applications in Regenerative Medicine and Disease Therapeutics | journal = International Journal of Cell Biology | volume = 2016 | issue = | pages = 6940283| date = 2016 | pmid = 27516776 | pmc = 4969512 | doi = 10.1155/2016/6940283}}</ref> Os xenes exóxenos transferidos son principalmente os correspondentes a [[factor de transcrición|factores de transcrición]] asociados ás células ES.<ref name=Guo2015rev>{{cite journal | authors = Guo XL, Chen JS | title = Research on induced pluripotent stem cells and the application in ocular tissues | journal = International Journal of Ophthalmology | volume = 8 | issue = 4 | pages = 818–25 | date = 2015 | pmid = 26309885 | pmc = 4539634 | doi = 10.3980/j.issn.2222-3959.2015.04.31}}</ref> Tres ou carro semanas despois, unha pequena porcentaxe das células transferidas comenzan a diferenciarse volvéndose morfolóxica e bioquimicamente similares ás células ES. As células iPS ou células adultas reprogramadas íllanse por selección cun xene de [[resistencia a antibióticos]] e para confirmarna súa identidade (ver máis adiante).
O equipo de [[Shinya Yamanaka]] da [[Universidade de Kioto]] (Xapón) en 2006 foi ol primeiro que creou células iPS.<ref name="pmid27516776"/> Para iso utilizaron como células diana fibroblastos de rato, e como xenes exóxenos os previamente identificados como expresados nas células ES, e como vehículos ou vectores [[retrovirus]].<ref name="pmid18371336">{{cite journal |authors = Maherali N, Sridharan R, Xie W, Utikal J, Eminli S, Arnold K, Stadtfeld M, Yachechko R, Tchieu J, Jaenisch R, Plath K, Hochedlinger K | title = Directly reprogrammed fibroblasts show global epigenetic remodeling and widespread tissue contribution | journal = Cell Stem Cell | volume = 1 | issue = 1 | pages = 55–70 | date =
=== Segunda xeración en ratos ===
En 2007, o mesmo grupo publicou un traballo xunto con outros grupos de investigación independentes da [[Universidade Harvard]], o [[Instituto de Tecnoloxía de Massachusetts|MIT]] e a [[Universidade de California]], que demostraba que se podían obter células iPS a partir de [[fibroblasto]]s de rato con capacidade de formar [[quimerismo|quimeras]] viables utilizando o xene Nanog en vez do Fbx15.<ref name="pmid17554338">{{cite journal |authors = Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S | title = Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells | journal = Nature | volume = 448 | issue = 7151 | pages = 313–7 | date =
=== Produción de células iPS humanas ===
Liña 31:
Aínda que os primeiros métodos que utilizaban xenes que codificaban [[factor de transcrición|factores de transcripción]] demostraron que as células adultas diferenciadas poden reprogramarse a células iPS, aínda existen problemas importantes, tales como: i) eficiencia, ii) mutaxénese insercional, iii) tumores e iv) reprogramación incompleta.<ref name="pmid27152442">{{cite journal | authors = Hockemeyer D, Jaenisch R | title = Induced Pluripotent Stem Cells Meet Genome Editing | journal = Cell Stem Cell | volume = 18 | issue = 5 | pages = 573–86 | date = May 2016 | pmid = 27152442 | pmc = 4871596 | doi = 10.1016/j.stem.2016.04.013 }}</ref>
* '''Eficiencia''': é un problema que afecta o proceso de obtención de células iPS. A eficiencia ou porcentaxe de obtención de células reprogramadas é aínda moi baixa. Por exemplo, a porcentaxe de reprogramación no estudo en ratons de Yamanaka foi só do 0,1-1%<ref name="ReferenceA"/> Esta porcentaxe tan baixa pode deberse á necesidade de que coincidan distintos niveis de expresión de varios dos xenes exóxenos transfectados. Tamén podería ser debido á necesidade de cambios xenéticos ou epixenéticos na poboación de células diana tal e como suxire a necesidade de tempos longos de cultivo. A optimización da reprogramación segue sendo obxecto de estudos recentes (Chen, et al. 2011)<ref>Dick E, Matsa E, Bispham J, Reza M, Guglieri M, Staniforth A, Watson S, Kumari R, Lochmuller H, Young L et al ('''2011'''). "Two new protocols to enhance the production and isolation of human induced pluripotent stem cell lines". Stem Cell Res 6 (2): 158-167. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21095172).</ref> e constantemente se producen novos avances.<ref name="pmid18029452">{{cite journal |authors = Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, Antosiewicz-Bourget J, Frane JL, Tian S, Nie J, Jonsdottir GA, Ruotti V, Stewart R, Slukvin II, Thomson JA | title = Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells | journal =Science|volume = 318 | issue = 5858 | pages = 1917–20 | date =
* '''Mutaxénese insercional''': é un problema que afecta as posibles aplicacións en medicina rexenerativa. A inserción dos xenes exóxenos que codifican os factores de transcrición no [[xenoma]] da célula diana limita a súa utilidad debido ao risco de [[mutaxénese]] insercional no xenoma das células diana.<ref>Selvaraj V, Plane JM, Williams AJ, Deng W ('''2010'''). "Switching cell fate: the remarkable rise of induced pluripotent stem cells and lineage reprogramming technologies". Trends Biotechnol 28 (4): 214-223. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20149468).</ref> As mutacións introducidas poeden ser deletéreas ou inducir tumores. Unha estratexia para evitar a mutaxénese insercional é o uso de vectores alternativos. Para iso exploráronse [[plásmido]]s, [[adenovirus]] e [[transposón]]s, que aínda que reducen as posibilidades de mutaxénese insercional, teñen unha eficiencia de reprogramación menor.<ref name="pmid18845712"/><ref>Stadtfeld M, Nagaya M, Utikal J, Weir G, Hochedlinger K ('''2008'''). "Induced pluripotent stem cells generated without viral integration". Science 322 (5903): 945-949. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18818365).</ref><ref>Woltjen K, Michael IP, Mohseni P, Desai R, Mileikovsky M, Hamalainen R, Cowling R, Wang W, Liu P, Gertsenstein M et al ('''2009'''). "piggyBac transposition reprograms fibroblasts to induced pluripotent stem cells". Nature 458 (7239): 766-770. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19252478).</ref> Outras estratexias que empregan [[proteína]]s ou [[ARN]] tamén teñen unha eficiencia menor. Por último, o emprego de moléculas de baixo peso molecular que simulan o efecto dos factores de transcrición parece hoxe por hoxe a alternativa máis esperanzadora.
Liña 37:
* '''Tumores''': é un problema que afecta as posibles aplicacións en medicina rexenerativa. Algúns dos xenes reprogramadores son [[oncoxene]]s, o que aumenta a probabilidade de indución de tumores.<ref name="ReferenceB">{{cite journal |authors = Yamanaka S | title =Patient-specific pluripotent stem cells become even more accessible | journal = Cell Stem Cell | volume = 7 | issue = 1 | pages = 1–2 | date=julio de 2010 | pmid = 20621038 | doi = 10.1016/j.stem.2010.06.009}}</ref> Aínda que se puido eliminar o c-Myc despois de xerar células iPS para eliminar a formación de tumores,<ref name=nakagawa2008/> cómpre realizar máis estudos. Parece existir un equilibrio entre a eficiencia da reprogramación e a formación de tumores, xa que a inactivación ou eliminación do xene supresor de tumores [[p53]], aumenta a eficiencia de reprogramación.<ref>Marion RM, Strati K, Li H, Murga M, Blanco R, Ortega S, Fernandez-Capetillo O, Serrano M, Blasco MA ('''2009'''). "A p53-mediated DNA damage response limits reprogramming to ensure iPS cell genomic integrity". Nature 460 (7259): 1149-1153. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19668189).</ref>
* '''Reprogramación incompleta''': é un problema que afecta as posibles aplicacións en medicina rexenerativa.<ref name="ReferenceC">{{cite journal |authors = Maherali N, Hochedlinger K | title = Guidelines and techniques for the generation of induced pluripotent stem cells | journal = Cell Stem Cell | volume = 3 | issue = 6 | pages = 595–605 | date =
== Métodos alternativos de reprogramación celular ==
Para que un método de reprogramación sexa práctico ou mesmo viable, as eficiencias ou porcentaxes de reprogramación (número de células reprogramadas respecto ao total de células adultas diana iniciais) deben ser o máis altas posible.<ref name="pmid18786420">{{cite journal |authors = Maherali N, Ahfeldt T, Rigamonti A, Utikal J, Cowan C, Hochedlinger K | title = A high-efficiency system for the generation and study of human induced pluripotent stem cells | journal = Cell Stem Cell | volume = 3 | issue = 3 | pages = 340–5 | date=
=== Moléculas de baixo peso molecular ===
Liña 54:
=== Adenovirus, plásmidos e transposóns ===
Outra estratexia para evitar a formación de tumores foi o uso de vectores alternativos ou non retrovirais, tales como os [[adenovirus]], [[plásmidos]] e [[transposón]]s. Porén, aínda que os métodos baseados en todos estes vectores alternativos evitan o uso de retrovirus, aínda que requiren o uso de xenes exóxenos provocadores de tumores para obter a reprogramación.<ref name="pmid18845712">{{cite journal |authors = Okita K, Nakagawa M, Hyenjong H, Ichisaka T, Yamanaka S | title = Generation of mouse induced pluripotent stem cells without viral vectors | journal = Science | volume = 322 | issue = 5903 | pages = 949–53 | date =
Os [[adenovirus]] son únicos entre os vectores virais porque non incorporan ningún dos seus propios xenes ao xenoma da célula diana e por tanto evitan a mutaxénese insercional.<ref>Zhou W, Freed CR ('''2009'''). "Adenoviral gene delivery can reprogram human fibroblasts to induced pluripotent stem cells". Stem Cells 27 (11): 2667-2674. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19697349).</ref> Outra vantaxe de usar adenovirus es que soamente necesitan estar presentes durante un breve tempo para inducir a reprogramación. En 2008, usouse adenovirus para vehiculizar os catro xenes exóxenos (factores de transcrición) a células de ratos obtenndo células idénticas ás ES<ref name="pmid18818365"/> demostrándose así que para obter células iPS non é absolutamente necesaria a integración no xenoma da célula diana dos xenes exóxenos.
Liña 101:
** '''Ratos quiméricos''': o ensaio de formación de ratos [[quimerismo|quiméricos]] baséase na transferencia de células ES a trofoblastos baleiros. Cando as células iPS se inxectan a un trofoblasto baleiro e o conxunto trofoblasto+células iPS resultante se implanta nun rato femia, dá lugar a ratiños nos que un 10-90% das súas células proceden das iPS (quimeras).
** '''Ratos por complementación tetraploide ''': as células ES e as iPS derivadas de rato cando se inxectan en blastocistos [[tetraploide]]s baleiros dan lugar a unha pequena porcentaxe de ratos non quiméricos.<ref name=Zhao2009>{{cite journal |authors = Zhao XY, Li W, Lv Z, Liu L, Tong M, Hai T, Hao J, Guo CL, Ma QW, Wang L, Zeng F, Zhou Q | title = iPS cells produce viable mice through tetraploid complementation | journal = Nature | volume = 461 | issue = 7260 | pages = 86–90 | date =
* '''Reprogramación epixénetica'''
** '''Desmetilación de promotores''': a [[metilación do ADN|metilación]] é a transferencia dun grupo [[metilo]] a unha [[base nitroxenada|base]] do ADN, tipicamente a unha [[citosina]] un sitio rico en secuencias adxacentes de citosina e guanina ([[sitio CpG]]). Os [[promotor (xenética)|promotores]] son secuencias de ADN que controlan a transcrición dun xene. A metilación extensiva do promotor dun determinado xene inhibe a súa transcrición. Nas células ES e iPS, os promotores dos xenes asociados a pluripotencia tales como Oct-3/4, Rex1 e Nanog, non están metilados, demostrando a súa transcrición.
Liña 116:
</ref> atrofia muscular,<ref>Chang T, Zheng W, Tsark W, Bates S, Huang H, Lin RJ, Yee JK ('''2011'''). "Brief report: phenotypic rescue of induced pluripotent stem cell-derived motoneurons of a spinal muscular atrophy patient". Stem Cells 29 (12): 2090-2093. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21956898).</ref> desordes cardiovasculares,<ref name=Josowitz2011>Josowitz R, Carvajal-Vergara X, Lemischka IR, Gelb BD ('''2011'''). "Induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes as models for genetic cardiovascular disorders". Curr Opin Cardiol 26 (3): 223-229. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21451408).</ref> e ataxia (Liu, et al. 2011). Debido a que en principio se poden obter cantidades ilimitadas de células iPS “enfermas”, pódense estudar as características moleculares da doena e ensaiar posible tratamentos e fármacos in vitro antes de aplicalos ao paciente.
* '''Medicina rexenerativa'''. O desafío de producir células iPS máis seguras continúa para desenvolver posibles tratamentos terapéuticos de enfermidades humanas en medicina rexenerativa, (Zhang, et al. 2011).<ref name=Josowitz2011/> O atranco máis importante para esta aplicación das células nai, tanto das iPS coma das ES, é a súa tendencia á formación de teratomas, tal e como recoñecen institucións como a FDA (Food and Drug Administration de EUA).<ref>{{cite journal |doi=10.1002/stem.37 |title=Deconstructing Stem Cell Tumorigenicity: A Roadmap to Safe Regenerative Medicine |year=2009 |last1=Knoepfler |first1=Paul S. |journal=Stem Cells |volume=27 |issue=5 |pages=1050–1056 |pmid=19415771 |pmc=2733374}}</ref> Ademais, un traballo recente indica que as células iPS poderían ser máis tumoroxénicas que as ES<ref name="pmid20641038">{{cite journal |authors = Gutierrez-Aranda I, Ramos-Mejia V, Bueno C, Munoz-Lopez M, Real PJ, Mácia A, Sanchez L, Ligero G, Garcia-Parez JL, Menendez P |display-authors = 6| title = Human induced pluripotent stem cells develop teratoma more efficiently and faster than human embryonic stem cells regardless the site of injection | journal = Stem Cells | volume = 28 | issue = 9 | pages = 1568–70 | date =
* '''Investigación básica'''. En canto a estudis máis básicos necesarios para comprender os mecanismos de reprogramación e con posibilidades de aplicación a máis longo prazo, outro reto importante é a caracterización [[proteómica]] e dos perfís de transcrición das células iPS. O grupo dirixido por Wu na [[Universidade Stanford]] fixo avnces significativos en proteómica,<ref name="pmid19672243">{{cite journal |authors= Boland MJ, Hazen JL, Nazor KL, Rodriguez AR, Gifford W, Martin G, Kupriyanov S, Baldwin KK | title = Adult mice generated from induced pluripotent stem cells | journal = Nature | volume = 461 | issue = 7260 | pages = 91–4 | date=
== Notas ==
|