Wikipedia

Célula nai pluripotente inducida: Diferenzas entre revisións

Explorar o historial de forma interactiva
← Edición máis vellaEdición máis nova →
Contido eliminado Contido engadido
VisualTexto wiki
Miguelferig (conversa | contribucións)
242.197 edicións
Sen resumo de edición
Miguelferig (conversa | contribucións)
242.197 edicións
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 =xuño de 2007|pmid = 18371336 |doi =10.1016/j.stem.2007.05.014}}</ref> Catro xenes que codificaban factores de transcrición resultaron esenciais para producir células iPS: os denominados Oct-3/4, Sox2, c-Myc e Klf4. Das células tratadas con retrovirus que codifican ditos xenes seleccionáronse só aquelas que os expresaban con antibióticos e pola presenza do xene Fbx15 (células Fbx15<sup>+</sup>). Porén, estas células iPS tiñan padróns de [[metilación do ADN]] distintos dos das células ES e ademais non producían ratos quiméricos viables.<ref name="pmid16929302">{{cite journal | authors = Klimanskaya I, Chung Y, Becker S, Lu SJ, Lanza R | title = Human embryonic stem cell lines derived from single blastomeres | journal = Nature | volume = 444 | issue = 7118 | pages = 481–5 | date = Novembernovembro de 2006 | pmid = 16929302 | doi = 10.1038/nature05142 }}</ref>
 
=== Segunda xeración en ratos ===
Liña 29:
== Problemas dos primeiros métodos de reprogramación celular ==
 
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 = Maymaio de 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 =decembro de 2007|pmid = 18029452 | doi = 10.1126/science.1151526}}</ref> Por exemplo, para obter unha máxima eficiencia, nos primeiros métodos descritos compría que as células iPS crecesen sobre unha capa de células alimentadoras que aínda que estaban inactivadas supoñían unha posible fonte de contaminación. Novos métodos conseguiron facer crecer células iPS en ausencia de ditas capas en boas condicións<ref>Chung HC, Lin RC, Logan GJ, Alexander IE, Sachdev PS, Sidhu KS ('''2011'''). "Human Induced Pluripotent Stem Cells Derived Under Feeder-Free Conditions Display Unique Cell Cycle and DNA Replication Gene Profiles". Stem Cells Dev (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21506733).</ref> e durante tempo prolongado.<ref>Nemati S, Hatami M, Kiani S, Hemmesi K, Gourabi H, Masoudi N, Alaei S, Baharvand H ('''2011'''). "Long-term self-renewable feeder-free human induced pluripotent stem cell-derived neural progenitors". Stem Cells Dev 20 (3): 503-514. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20632795).</ref>
Liña 35:
* '''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.
 
* '''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=julioxullo 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 =decembro de 2008|pmid = 19041776 | doi = 10.1016/j.stem.2008.11.008}}</ref> Para reprogramar completamente unha célula diferenciada dun tipo celular a outro, o código [[epixenética|epixenético]] causante da [[diferenciación celular]] debe ser "reformateado", o que non sempre se consegue ao 100% dependendo de cada tipo de célula diana.<ref>Kim K, Zhao R, Doi A, Ng K, Unternaehrer J, Cahan P, Hongguang H, Loh YH, Aryee MJ, Lensch MW et al ('''2011'''). "Donor cell type can influence the epigenome and differentiation potential of human induced pluripotent stem cells". Nat Biotechnol 29 (12): 1117-1119. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22119740).</ref> Malia estes inconvenientes, tres equipos independentes puideron xerar células iPS que deron orixe a ratos derivados enteiramente de células iPS inxectándoas a [[blastocisto]]s [[tetraploide]]s.<ref name=Zhao2009/> Porén, estudos dos perfís de transcrición demostraron que dita equivalencia non sempre é completa.<ref name=Li2011>Li Z, Hu S, Ghosh Z, Han Z, Wu JC ('''2011'''). "Functional characterization and expression profiling of human induced pluripotent stem cell- and embryonic stem cell-derived endothelial cells". Stem Cells Dev 20 (10): 1701-1710. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21235328).</ref><ref name=Narsinh2011>Narsinh KH, Sun N, Sanchez-Freire V, Lee AS, Almeida P, Hu S, Jan T, Wilson KD, Leong D, Rosenberg J et al ('''2011'''). "Single cell transcriptional profiling reveals heterogeneity of human induced pluripotent stem cells". J Clin Invest 121 (3): 1217-1221. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21317531).</ref>
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 =septembro de 2010 | pmid = 20641038 | pmc = 2996086 | doi = 10.1002/stem.471 }}</ref>. Isto podería deberse a que algúns dos xenes, por exemplo, os xenes Myc, son oncoxenes moi coñecidos. A omisión dos Myc provoca unha diminución á centésima parte da eficiencia de reprogramación, aínda que en 2008, se describiu unha nova técnica para eliminar os oncoxenes Myc unha vez conseguida a indución da pluripotencia, incrementando así a súa seguridad.<ref name=nakagawa2008/> Un punto decisivo que hai que resolver axeitadamente é a relación entre eficiencia e integración xenómica. A maioría dos métodos de indución de células iPS que non utilizan integración xenómica son ineficientes, mentres que as que a empregan aínda teñen problemas causados pola mutaxénese insercional tales como a indución de tumores (teratomas) e a reprogramación incompleta. Por iso búscanse activamente métodos alternativos para inducir iPS. Por tanto, unha área importante para futuros estudos é o ensaio de tumorixenicidade das iPS usando métodos similares aos que logo se usarían para a súa aplicación terapéutica na medicina rexenerativa. Ditos estudos son importantes xa que as células iPS, igual que as ES, non só forman teratomas senón que en ratos derivados de células iPS se demostraron altas mortalidades por cancro.<ref>Aoi T, Yae K, Nakagawa M, Ichisaka T, Okita K, Takahashi K, Chiba T, Yamanaka S ('''2008'''). "Generation of Pluripotent Stem Cells from Adult Mouse Liver and Stomach Cells". Science (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Citation&list_uids=18276851).</ref> Relacionado con estas posibles aplicacións é o tema dos rexeitamentos de autotransplantes. Debido a que as células iPS se poden derivar das propias células adultas do propio paciente, ao contrario que as células ES, pensábase que un tratamento coas súas células iPS (autotransplante) evitaría as respostas inmunolóxicas responsables de rexeitamentos. Porén, xa existen as primeiras evidencias de que tamén este pode seguir sendo un problema coas células iPS.<ref name="pmid23533168">{{cite journal |authors = Luo M, Ling T, Xie W, Sun H, Zhou Y, Zhu Q, Shen M, Zong L, Lyu G, Zhao Y, Ye T, Gu J, Tao W, Lu Z, Grummt I |display-authors = 6| title = NuRD blocks reprogramming of mouse somatic cells into pluripotent stem cells | journal = Stem Cells | volume = 31 | issue = 7 | pages = 1278–86 | date = Julyxullo de 2013 | pmid = 23533168 |doi =10.1002/stem.1374}}</ref>
 
* '''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=septembro de 2009|pmid = 19672243 | doi = 10.1038/nature08310 }}</ref> mientres que outros equipos traballan na caracterización do [[transcritoma]].<ref name="pmid20621044">{{cite journal |authors = Loh YH, Hartung O, Li H, Guo C, Sahalie JM, Manos PD, Urbach A, Heffner GC, Grskovic M, Vigneault F, Lensch MW, Park IH, Agarwal S, Church GM, Collins JJ, Irion S, Daley GQ | title = Reprogramming of T cells from human peripheral blood | journal = Cell Stem Cell | volume = 7 | issue = 1 | pages = 15–9 | date =julio de 2010 | pmid = 20621044 | pmc = 2913590 | doi = 10.1016/j.stem.2010.06.004 }}</ref><ref name=Narsinh2011/>
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/wiki/Célula_nai_pluripotente_inducida»