Las histonas pueden ser la clave para la generación de células madre totipotentes

Un reto importante en la investigación con células madre ha sido la de reprogramar las células diferenciadas a un estado totipotente. Los investigadores de RIKEN en Japón han identificado un dúo de las proteínas histonas que mejoran drásticamente la generación de células madre pluripotentes inducidas (células iPS) y puede ser la clave para la generación de células madre pluripotentes inducidas.

Las células iPS (izquierda) y un ratón quimérico y sus crías (derecha), generados utilizando TH2A y TH2BIzquierda: las células iPS (verde) generados usando histona variantes TH2A y TH2B y dos factores de Yamanaka (Oct3 / 4 y Klf4).Derecha: ratón quimérico generado a partir de células iPS descritos anteriormente. Su descendencia tiene una capa de color agouti, lo que indica que todos los tejidos son derivados de células iPS.

Las células diferenciadas pueden ser inducidas a volver a un estado pluripotente de vástago, ya sea induciendo artificialmente la expresión de cuatro factores llamados los factores de Yamanaka, o tan recientemente mostradas por escandalizar con el estrés subletal, tales como pH bajo o presión. Sin embargo, los intentos de crear células madre totipotentes capaces de dar lugar a un organismo completamente formado, a partir de células diferenciadas, han fracasado.

El estudio, publicado hoy en la revista Cell Stem Cell y liderado por el Dr. Shunsuke Ishii de RIKEN, trató de identificar la molécula en el ovocito de mamíferos que induce la reprogramación completa del genoma que conduce a la generación de células madre embrionarias totipotentes. Este es el mecanismo de fertilización normal subyacente, así como la técnica de clonación llamado somática-Transferencia nuclear de células (SCNT).

SCNT ha sido utilizado con éxito para clonar varias especies de mamíferos, pero la técnica tiene limitaciones graves y su uso en células humanas ha sido controvertido por razones éticas.

Ishii y su equipo optaron por centrarse en dos variantes de la histona llamado TH2A y TH2B, conocido por ser específicos de los testículos donde se unen fuertemente al ADN y afectan a la expresión de genes.

El estudio demuestra que, cuando se añade a la cóctel Yamanaka para reprogramar fibroblastos de ratón, la TH2A/TH2B dúo aumenta la eficiencia de la generación de células de IPSC sobre veinte veces y la velocidad del proceso de dos a tres veces. Y TH2A y la función TH2B como sustitutos de dos de los factores Yamanaka (Sox2 y c-Myc).

Mediante la creación de ratones knockout que carecen de ambas proteínas, los investigadores muestran que TH2A y la función TH2B como un par, son altamente expresado en los oocitos y los huevos fertilizados y son necesarias para el desarrollo del embrión después de la fertilización, aunque sus niveles disminuyen a medida que el embrión crece.

En el embrión temprano, TH2A y TH2B se unen al ADN e inducen una estructura de la cromatina abierta en el genoma paterno, contribuyendo así a su activación después de la fecundación.

Estos resultados indican que TH2A/TH2B podría inducir reprogramación mediante la regulación de un conjunto diferente de genes que los factores Yamanaka, y que estos genes están implicados en la generación de células totipotentes en reprogramación basado en los ovocitos como se ve en la SCNT.

"Creemos que TH2A y TH2B en combinación mejorar reprogramación porque introducen un proceso que normalmente opera en el cigoto durante la fertilización y la SCNT, y dar lugar a una forma de reprogramación que lleva más semejanza con la reprogramación a base de ovocitos y SCNT", explica el Dr. Ishii .