Un estudio pionero -dirigido por el profesor Yossi Buganim, del Instituto de Investigación Médica de la Facultad de Medicina de la Universidad Hebrea de Jerusalén, y el profesor Tommy Kaplan, de la Facultad de Informática e Ingeniería y del Departamento de Biología Computacional de la UH- ha descubierto 14.000 sitios únicos en el ADN que, en conjunto, forman el plano más elemental para la embriogénesis, es decir, la creación de embriones.
Las células de la piel tomadas de un embrión no utilizado pueden reprogramarse en otros tipos de células, ya que las células madre embrionarias artificiales hechas a partir de células de la piel son idénticas a las células madre naturales que se desarrollan en las primeras etapas del proceso de desarrollo embrionario y son responsables del desarrollo de todas las células de un feto.
Sin embargo, no pueden crear tejidos embrionarios que estén fuera del embrión, como la placenta.
Sus hallazgos acaban de publicarse en la prestigiosa revista Nature Communications con el título “Análisis comparativo de multimedios en paralelo durante la inducción de los estados de pluripotencia y trofectodermo”.
En 2006, unos científicos japoneses insertaron cuatro genes embrionarios en células de la piel y consiguieron reprogramarlas para que actuaran como células madre embrionarias.
En 2015, Buganim y su equipo fueron los primeros en el mundo en descubrir cómo crear células madre placentarias artificiales a partir de células de la piel. Este paso permite a los científicos crear los dos primeros tipos de células madre en el proceso de desarrollo embrionario que se produce justo después de que el esperma fecunde un óvulo.
Examen del proceso
El equipo de investigación de la UH, que incluye a los estudiantes de doctorado Mohammad Jaber, Ahmed Radwan y Netanel Loyfer, examinó de cerca el proceso que sufren las células de la piel para transformarse en células madre embrionarias o placentarias.
“Analizamos los cambios que sufren las células de la piel para cambiar su identidad y convertirse en uno de los dos primeros tipos de células madre”.
“También observamos los cambios en la expresión génica de la célula de la piel, en la accesibilidad y actividad del ADN dentro del núcleo de la célula de la piel que se transforma y en los marcadores epigenéticos (marcas que “decoran” el ADN y son responsables de la expresión génica). Todo ello es fundamental cuando se intenta convertir una célula de la piel en una célula madre embrionaria o placentaria artificial”, explicó Buganim.
Los investigadores descubrieron que los cambios que se producen en las células de la piel para convertirse en células madre artificiales embrionarias o placentarias eran totalmente diferentes entre sí en todos los niveles, a pesar de que ambas empezaban como células de la piel.
Cuando una célula de la piel se transformaba en una célula madre embrionaria artificial, las partes del ADN responsables de crear el cerebro, el corazón y el hígado comenzaban a reorganizarse y a prepararse para diferenciarse, cuando se les daba la señal adecuada en células del cerebro, el corazón o el hígado.
Por otro lado, cuando esas mismas células se transformaban en una célula madre artificial de la placenta, los lugares del ADN empezaban a reorganizarse para permitir que la célula cambiante se implantara y atrajera los vasos sanguíneos, un fenómeno que se produce de forma natural y que permite al embrión implantarse en el útero.
Un descubrimiento sorprendente
El descubrimiento más notable se produjo cuando el equipo comparó los dos procesos uno al lado del otro y observó una molécula química llamada metilo, que interactúa con áreas específicas del ADN y es responsable de silenciar su expresión.
“Descubrimos que las células madre artificiales de la placenta contenían cerca de 14.000 sitios de ADN con metilo, pero no se veían en ninguna parte en las células madre embrionarias artificiales”, informó Buganim.
Cuando el equipo de investigación trató de comprender el significado de esas zonas de ADN, descubrió que son responsables de la creación de todos los órganos y células de los embriones en desarrollo, desde el cerebro, el corazón, el hígado y los riñones hasta el esqueleto, la médula espinal y los tejidos conectivos.
En el futuro, este importante descubrimiento podría ayudar a explicar el sistema de defensa embrionario, que impide que las células tempranas de la placenta se conviertan en células embrionarias.
“Dado que las células de la placenta son susceptibles de sufrir daños e infecciones, el mecanismo de defensa natural del organismo impide que las células de la placenta migren hacia el embrión en desarrollo y se adhieran a él para formar parte del embrión”, concluyó Buganim.
“En general, este estudio ilumina los rasgos clave que caracterizan nuestra capacidad de reprogramar células y proporciona una poderosa herramienta para estudiar la plasticidad celular y las decisiones de destino de las células”.
