Investigadores han descubierto detalles de los mecanismos celulares que controlan la programación directa de las células madre en las neuronas motoras, tras analizar los cambios que suceden en estas células durante el proceso de reprogramación.
Como afirma Shaun Mahony, profesor asistente de Bioquímica y Biología Molecular en Penn State (Estados Unidos) y uno de los principales autores de este trabajo, «hay mucho interés en generar neuronas motoras para estudiar los procesos básicos de desarrollo, así como enfermedades humanas como la ELA (Esclerosis Lateral Amiotrófica) y la atrofia muscular espinal».
«Al detallar los mecanismos subyacentes a la programación directa de las neuronas motoras a partir de las células madre, nuestro trabajo no sólo aporta información para investigar el desarrollo de las neuronas motoras y sus enfermedades asociadas, sino que también añade datos a nuestra comprensión del proceso de programación directa y puede ayudar a desarrollar técnicas para generar otros tipos de células».
De hecho, la técnica de programación directa podría emplearse de forma eventual para regenerar células perdidas o dañadas convirtiendo otros tipos de células en las que faltan. Los resultados de este estudio presentan los desafíos a los que actualmente se enfrenta la tecnología de reemplazo de células, pero además, muestra una alternativa para la creación de métodos más viables.
Según Mahony, «a pesar de tener un gran potencial terapéutico, la programación directa es generalmente ineficiente y no tiene en cuenta plenamente la complejidad molecular», afirma Esteban Mazzoni, profesor asistente del Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York, Estados Unidos, y uno de los principales autores del estudio. «Sin embargo, nuestros hallazgos apuntan a posibles nuevas vías para mejorar los métodos de terapia génica».
Los expertos ya demostraron que es posible transformar células madre embrionarias de ratón en neuronas motoras a través de la expresión de tres factores de transcripción, es decir, genes que controlan la expresión de otros genes,  en las células madre. Además, analizaron cómo los factores de transcripción se vinculan al genoma, los cambios en la expresión génica y las modificaciones de la cromatina a intervalos de seis horas, con el objetivo de entender los mecanismos celulares y genéticos responsables de dicho cambio.
«Tenemos un sistema muy eficiente en el que podemos transformar las células madre en neuronas motoras con algo así como una tasa de éxito de entre el 90 y el 95 por ciento añadiendo el cóctel de factores de transcripción», apunta Mahony. «Gracias a esa eficiencia, pudimos usar nuestro sistema para dilucidar los detalles de lo que realmente sucede en la célula durante esta transformación», apunta Mahony.
Por otro lado, Uwe Ohler, uno de los autores principales del estudio e investigador principal en el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular, en Berlín, explica que «una célula en un embrión se desarrolla pasando por varias etapas intermedias, pero en la programación directa no tenemos eso: reemplazamos la red de transcripción de genes de la célula con una completamente nueva, sin la progresión a través de etapas intermedias. Nos preguntamos, ¿cuál es el momento y la cinética de los cambios de la cromatina y los eventos de transcripción que conducen directamente al destino final de la célula?».
En este punto los investigadores se encontraron una sorprendente dificultad. lL programación de las células madre en las neuronas es el resultado de dos procesos transcripcionales independientes que finalmente convergen. En primer lugar, dos de los factores de transcripción -Isl1 y Lhx3- trabajan conjuntamente, se unen al genoma y se producen una serie de cambios entre ellos, en la estructura de la cromatina y la expresión génica en las células.
El tercer factor de transcripción, Ngn2, trabaja de forma independiente, realizando cambios adicionales a la expresión génica. Después, Isl1 y Lhx3 se basan en cambios en la célula iniciados por Ngn2 completando así, la transformación. La coordinación de ambos procesos es fundamental para que la programación directa logre con la conversión celular con éxito.
Mazzoni resalta que, «muchos han encontrado que la programación directa es un método potencialmente atractivo, ya que puede realizarse in vitro (fuera de un organismo vivo) o in vivo (dentro del cuerpo y, lo que es más importante, en el sitio del daño celular. Sin embargo, sigue habiendo preguntas sobre su viabilidad para reparar las células, especialmente teniendo en cuenta la compleja naturaleza del proceso biológico».
Según los investigadores, los resultados podrían servir para utilizar este nuevo conocimiento en la manipulación de las células de la médula espinal para reemplazar las neuronas necesarias para el movimiento voluntario que se ven destruidas por enfermedades como el ELA.
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Fuente e información: http://bit.ly/mecanismos-cm