In ultimii 4 ani, oamenii de stiinta au progresat foarte mult in reprogramarea celulelor adulte specializate in celule stem, oferindu-le potentialul de a se transforma in oricare din celulele corpului. Aceasta este echivalentul stergerii trecutului unei persoane si inceperea unei vieti noi.

Dar un grup mare de oameni de stiinta americani, condusi de catre Kitai Kim au realizat o noua descoperire. Lucrand cu soareci, ei au aratat ca aceste celule reprogramate, sau denumite formal ”celule stem pluripotente induse” sau iPSCs, inca retin in memorie specialitatea lor din trecut. O celula de sange, de exemplu, poate fi transformata inapoi intr-o celula stem, dar ea inca retine o parte din fosta ei specialitate care ii constrange viitorul. Ar fi mai usor sa transformam aceasta celula inapoi intr-o celula a sangelui decat in, sa zicem, intr-o celula nervoasa.

Istoria celulelor stem pluripotente este inregistrata in marcile care sunt scrise pe ADN. Aceste modificari epigenetice pot schimba modul in care o gena se comporta chiar daca secventa ADN este la fel. Aceasta este echivalentul lipirii unor notite intr-o carte pentru a spune cititorului ce parti sa citeasca si ce sa ignore, fara a modifica insa textul. Marcile epigenetice separa diferitele tipuri de celule, influentand activarea genelor. Si, conform spuselor lui Kim, ele nu sunt usor de sters, chiar daca celula a fost aparent reprogramata intr-una stem.

Dar reprogramarea celulelor stem adulte nu este decat una din cele doua moduri de a face celule stem pentru codul genetic al unei persoane. Celalalt mod se numeste transfer nuclear. Acesta include mutarea unui nucleu (si ADN-ul din el) din celula unei persoane, intr-un omu gol. Oul devine un embrion, care contine celule stem avand genomul donatorului. Kim a descoperit ca aceste celule (numite si celule embrion stem prin transfer nuclear sau ntESCs) seamana mai mult cu o celula embrion stem originala decat cu una reprogramata iPSCs. Ele sunt "mai stem", din lipsa unui cuvant mai bun.

Cercetarile lui Kim releva faptul ca tehnica de creare a celulelor stem prin transfer nuclear nu poate fi usor ignorata. Ea insa conduce catre un teritoriu mai putin etic deoarece recoltarea de ntESCs distruge embrionul. Aceasta tehnica nu este foarte avansata: pana acum, a avut succes doar cu maimutele si alte mamifere, si a fost implicata intr-un scandal.

Intre timp, munca pentru iPSCs este o cursa. Startul a fost dat in 2006 cand un grup de oameni de stiinta din Japonia a aratat pentru prima data ca este posibila crearea acestor celule in soareci. Cursa s-a intensificat in 2007, cand doua grupuri de cercetare independente au reusit acelasi lucru pentru celule umane. In 2009, soareci iPSCs au fost folositi pentru a produce animale, trecand si de ultimul test. Diferite grupuri au imbunatatit aceasta tehnica, reusind sa o faca mai eficienta, mai rapida, au gasit metode de sortare pentru cele mai bune celule si au schimbat detaliile astfel incat sa nu foloseasca virusi (sau sa foloseasca doar virusi).

Dar tot timpul, oamenii de stiinta au realizat ca exista diferente subtile intre iPSCs si celulele stem embrion originale si, de asemenea, intre iPSCs produse din diferite tesuturi. Pentru inceput, unele tipuri de celule sunt mai usor de reprogramat decat altele – celulele din piele, stomac sau ficat, de exemplu, sunt mai usor de convertit decat cele din tesuturile conjunctive. Cu cat celulele sunt mai batrane sau mai specializate, cu atat mai grea devine sarcina.

Echipa lui Kim a descoperit ca o data convertite celulele, apar alte probleme. Ei au descoperit ca este mai usor sa produci celule ale sangelui din iPSCs care au fost de acelasi tip, decat de exemplu din cele derivate din tesut conjunctiv sau nervos. In contrast, iPSCs transformate din tesut conjunctiv sunt o mai buna alegere pentru producerea celulelor oaselor.

Kim crede ca acest lucru se intampla din cauza ca tehnicile de reprogramare cele mai folosite dau gres in a sterge marcile epigenetice. El si-a indreptat atentia catre o astfel de marca - prezenta grupurilor de metil in ADN, care servesc la inchiderea genelor, ca niste notite care spun "Ignora". Kim a descoperit ca modelele metilare ale iPSCs sunt foarte diferite depinzand de celulele din care provin. Acelea care provin din celule nervoase sau conjunctive, de exemplu, au grupurile de metil in locuri unde este necesara producerea de celule ale sangelui, si vice-versa. Unele iPSCs pot avea modelele marcilor de metil diferite daca provin din vase diferite de sange.

In toate testele, ntESCs (celulele care sunt produse prin transfer nuclear) au fost mult mai asemanatoare cu celulele embrionice stem originale decat iPSCs. Modelele lor metilare au fost mai apropiate si au fost mai usor de convertit in orice tip de celula adulta. Acest lucru chiar are sens – cand nucleul este transferat intr-o cochilie goala, grupurile de metil dispar rapid din ADN. Istoria acestuia este stearsa mult mai eficient decat prin reprogramarea iPSCs.

Acest lucru pare o victorie clara pentru metoda prin transfer nuclear, dar Kim crede ca exista cai prin care tehnica reprogramarii poate fii imbunatatita pentru a ocoli aceasta problema. Pentru inceput, poti converti eficient iPSCs derivate dintr-un tip de celula in altul printr-o noua runda de programare si reprogramare. De exemplu, poti reprograma o celula nervoasa intr-una iPSC, sa o convertesti intr-o celula a sangelui, si apoi sa o reprogramezi inapoi in iPSC. Aceasta strategie pare foarte greoaie – de ce sa nu incepi cu celule ale sangelui din prima?

O solutie mai buna este sa incerci sa stergi marcile epigenetice direct. Unele substante chimice pot face acest lucru. Dupa tratarea iPSCs cu aceste substante pentru cateva zile, Kim a imbunatatit abilitatea de a produce tesut, indiferent de originea celulei.

Un alt grup condus de catre Jose Polo a observat aceeasi problema epigenetica, dar a descoperit o solutie mai simpla – cresterea celulelor pentru un timp mai indelungat. Cand celulele sunt crescute intr-o cultura, ele trebuie sa fie frecvent "ciocnite". Din aceasta cauza, ele trebuie impartite in containere noi pentru a avea spatiu si nutrienti. Polo a descoperit ca ciocnirea continua rezolva problema epigenetica, reprogramand iPSCs in celule mai asemanatoare cu cele stem, fara a fi constrans de origini. Se pare ca in timpul ce iPSCs sunt create, marcile epigenetice in cele din urma sunt inlaturate, chiar daca procesul este gradual si greoi.

Si pana la urma, memoria epigenetica a celulelor reprogramate nu este un lucru atat de rau. Daca vrei sa produci celule ale sangelui in masa, de ce sa nu incepi cu iPSCs care sunt foarte bune pentru acest tip?

Sursa: Stiinta.azi

Nota editorului: Acest articol nu este destinat sa ofere sfaturi medicale, diagnostic sau tratament.

Adauga comentariu