Potencial de Terapias AME en Células Madre para la adquisición de la neurona motora

Fuente:

http://smanewstoday.com/2016/02/09/stem-cells-for-motor-neuron-acquisition-questions-remain/

 

Las neuronas humanas son tan diversas como otros tipos de células. La comprensión de cómo las neuronas se diversifican a partir de células madre permitiría obtener modelos más precisos de la enfermedad y el descubrimiento de fármacos, mientras que conduciría a estrategias de reparación neuronal basadas en células. El investigador Rickie Patani de University College London explica cómo las células madre se desarrollan en regiones y neuronas de subtipo específico.

El estudio, Generating Diverse Spinal Motor Neuron Subtypes from Human Pluripotent Stem Cells, fue publicado en la revista Stem Cells International.

Se necesita una gran cantidad de señales aplicadas en secuencias, capas y combinaciones para que una célula alcance su identidad de destino durante el proceso de desarrollo del embrión. Todas las neuronas se derivan de lo que se conoce como el tubo neural – un tubo de células madre que va desde la parte del cuerpo donde la cabeza eventualmente se formaría hasta las partes destinadas a convertirse en la columna inferior. Las neuronas de la médula maduran de acuerdo con los niveles graduales del factor de crecimiento de fibroblastos y el ácido retinoico, ejerciendo sus efectos a través de la inducción de una serie de genes Hox (Hox 1-10). La concentración exacta de los factores y tipo de gen Hox está diseñado para enviar células a un tipo específico de neuronas de la médula espinal a lo largo del eje “de la cabeza a los pies”.

Otras señales determinan dónde, en el eje “dorsal-frontal”, las neuronas van a terminar. Un factor de señalización llamado Sonic Hedgehog – el nombre de un personaje de videojuego – es crucial para el desarrollo de las neuronas motoras a lo largo de este eje. Los investigadores saben que la señalización de Sonic Hedgehog se produce en dos fases, donde la variación de la concentración del factor induce a las células madre a desarrollarse en neuronas motoras o interneuronas que conectan diferentes neuronas entre sí. Además, los investigadores creen que Sonic Hedgehog desencadena varias combinaciones del factor de transcripción de señalización que permite la mayor diferenciación de las neuronas motoras en tres subtipos distintos.

Las subclases de neuronas motoras se desarrollan a lo largo de las denominadas columnas de motor – columnas discretas que viajan a lo largo del tubo neural. Cada columna contiene células destinadas a convertirse en neuronas que sirven funciones posturales, neuronas de apoyo a la respiración o los músculos de las extremidades y las neuronas que se conectan a los ganglios simpáticos en la médula espinal – las estaciones de relevo para las neuronas de la médula espinal. Estas columnas muestran los diferentes perfiles de su expresión génica y además están especificadas por la señalización del ácido retinoico. Por otra parte, los genes Hox de nuevo entran en juego para impulsar aún más el desarrollo de tipos neuronales específicos.

Dado que la expresión de Hox parece relativamente inespecífica, los investigadores creen que se necesitan factores adicionales de regulación para especificar el destino celular. Se cree que el factor de transcripción  foxp1 desempeña un papel importante en esta señalización adicional.

Las células madre son células que no han estado expuestas a la gama de eventos de señalización que conduce a su especificación. Las células madre embrionarias tienen el mayor potencial para convertirse en una variedad de diferentes células en el laboratorio. Estas células son las llamadas células madre pluripotentes con las propiedades únicas de auto-renovación, de convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo, y formar quimeras genéticas – células que albergan la mezcla de ADN de dos individuos. Las células madre pluripotentes humanas se aislan a partir de embriones de 4 a 5 días de edad, antes de que el embrión se implante en el útero. Los embriones para la adquisición de células madre humanas son donados generalmente cuando hay un exceso de huevos después de la fertilización in vitro por individuos que firman declaraciones de consentimiento.

Las células madre aisladas de las etapas posteriores ya están especializadas en cierta medida. Estas células madre multipotentes tienen la capacidad de convertirse en algunas células predefinidas, dependientes del sitio de aislamiento. Las células madre pluripotentes son, por tanto, los candidatos ideales para la terapia celular o trabajo de investigación, pero las controversias éticas en torno a la utilización de embriones humanos han obstaculizado la evolución de esta línea de investigación.

La oposición al trabajo con células madre de embriones humanos, sin embargo, impulsó la expansión de técnicas alternativas. Hoy en día, las células madre pluripotentes inducibles se pueden derivar de células adultas forzando las células a dar marcha atrás a su desarrollo utilizando un número limitado de factores de señalización.

Se ha informado de resultados exitosos en estudios que exploraban la programación hacia delante y transdiferenciación de un tipo celular diferenciado en otro donde se han desarrollado fibroblastos de la piel en neuronas funcionales y regionalmente definidas. Al utilizar el conocimiento de los estudios de desarrollo neuronal embrionario, la producción de neuronas motoras funcionales a partir de células madre adultas se puede lograr, y se ha empleado en modelos animales con lesión de la médula espinal y trastornos de las neuronas espinales tales como AME. Sin embargo, muchas preguntas siguen sin respuesta para optimizar las terapias con células madre en humanos.

Análisis de la sincronización de los patrones neuronales antes de la diferenciación final de las células, así como la exploración de la administración de señales de desarrollo secuenciales versus simultáneas deben ser abordados.

Dichos estudios serán de ayuda en la comprensión de los mecanismos que subyacen a la generación de la diversidad neuronal imitando en vivo procesos de diferenciación de la neurona motora.

Hoy en día, inducción de la neurona motora a partir de, o bien células madre embrionarias, o células madre pluripotentes inducidas es un proceso bastante crudo, y los mecanismos moleculares responsables de los cambios celulares en células que conducen la diferenciación de los subtipos de las neuronas motoras son poco conocidos. Se utiliza la experimentación con la aplicación de señales de desarrollo y diversas condiciones de cultivo para introducir una variación más amplia de tipos de neuronas motoras que los investigadores son capaces de producir en el laboratorio.

El autor sostiene que la clave para el éxito futuro de la diversidad de la creación de la neurona motora radica en el control de las instrucciones, tanto durante la especificación precursora y etapas de diferenciación final del desarrollo de la neurona motora. Por otra parte, Patani dijo que, dadas las profundas diferencias en la arquitectura neuronal, la potencia de cálculo y capacidad funcional entre neuronas de roedores y humanos, los estudios de células humanas son cruciales para complementar el conocimiento que podemos obtener de los experimentos con animales.

 

Ver también: https://elaticodejulie.wordpress.com/celulas-madre/

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