MADRID, 24 (EUROPA PRESS)
El proceso de autoalimentación de las células madre embrionarias conocido como autofagia mediada por chaperona (CMA) y un metabolito relacionado puede servir como nuevas y prometedoras dianas terapéuticas para reparar o regenerar células y órganos dañados, según muestran los investigadores de Penn Medicine (Estados Unidos) en un nuevo estudio publicado en la revista 'Science'.
El cuerpo humano contiene más de 200 tipos diferentes de células especializadas. Todas ellas pueden derivarse de las células madre embrionarias (ES, por sus siglas en inglés), que implacablemente se autorrenuevan mientras conservan la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula en animales adultos, un estado conocido como pluripotencia. Los investigadores sabían que el metabolismo de las células juega un papel en este proceso; sin embargo, no estaba claro exactamente cómo funciona el cableado interno de las células para mantener ese estado y, en última instancia, decidir el destino de las células madre.
El nuevo estudio preclínico muestra por primera vez cómo las células madre mantienen la CMA en niveles bajos para promover esa auto-renovación, y cuando la célula madre está lista, desactiva esa supresión para mejorar la CMA, entre otras actividades, y diferenciarse en células especializadas.
"Es un descubrimiento intrigante en el campo de la biología de las células madre y para los investigadores que buscan desarrollar terapias para la regeneración de tejidos u órganos. Revelamos dos formas novedosas de manipular potencialmente la auto-renovación y diferenciación de las células madre: CMA y un metabolito, conocido como alfa-cetoglutarato, que es regulado por CMA. La intervención racional o la orientación de estas funciones podría ser una forma poderosa de aumentar la eficiencia de los enfoques de la medicina regenerativa", explica el autor principal, Xiaolu Yang.
La autofagia es un mecanismo de alimentación celular necesario para la supervivencia y el funcionamiento de la mayoría de los organismos vivos. Cuando las células se autocomienzan a comer a sí misma, los materiales intracelulares son entregados a los lisosomas, que son organelos que ayudan a descomponer estos materiales. Hay algunas formas de autofagia. Sin embargo, a diferencia de las otras formas, que están presentes en todas las células eucarióticas, la CMA es única para los mamíferos. Hasta la fecha, el papel fisiológico de la CMA sigue sin estar claro.
Utilizando técnicas de laboratorio metabolómicas y genéticas en las células madre embrionarias de los ratones, los investigadores trataron de comprender mejor los cambios significativos que se produjeron durante su estado pluripotente y la posterior diferenciación.
Descubrieron que la actividad de la CMA se mantiene al mínimo debido a dos factores celulares críticos para la pluripotencia (Oct4 y Sox2) que suprimen un gen conocido como LAMP2A, que proporciona instrucciones para hacer necesaria en la CMA una proteína llamada proteína-2 de la membrana asociada al lisosoma. La mínima actividad de la CMA permite a las células madre mantener altos niveles de alfa-cetoglutarato, un metabolito que es crucial para reforzar el estado pluripotente de una célula, según los investigadores.
Cuando llega el momento de la diferenciación, las células empiezan a aumentar la CMA debido a la reducción de Oct4 y Sox2. El aumento de la actividad de la CMA conduce a la degradación de las enzimas clave responsables de la producción de alfa-cetoglutarato. Esto conduce a una reducción de los niveles de alfa-cetoglutarato, así como a un aumento de otras actividades celulares para promover la diferenciación. Estos hallazgos revelan que la CMA y el alfa-cetoglutarato dictan el destino de las células madre embrionarias.
Las células madre embrionarias suelen denominarse pluripotentes debido a su notable capacidad para dar origen a todos los tipos de células del cuerpo, excepto la placenta y el cordón umbilical. Las células madre embrionarias no sólo proporcionan un magnífico sistema para estudiar el desarrollo temprano de los mamíferos, sino que también son muy prometedoras para las terapias regenerativas destinadas a tratar diversos trastornos humanos. El desarrollo de terapias de medicina regenerativa basadas en células madre ha aumentado rápidamente en el último decenio, y en los estudios realizados se ha demostrado que varios enfoques permiten reparar el tejido cardíaco dañado, reemplazar las células en los trasplantes de órganos sólidos y, en algunos casos, abordar los trastornos neurológicos.