Qué. son las CÉLULAS MADRE?

Transcripción

1 Laboratorio de Regulación Génica en Células Madre Universidad de Buenos Aires Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Departamento de Química Biológica IQUIBICEN, CONICET-UBA Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular Alejandra Guberman algub@qb.fcen.uba.ar

2 Qué son las CÉLULAS MADRE?

3 Auto-renovación Diferenciación

4 Existen distintos niveles de potencial Células Madre Totipotentes Cualquier tipo celular Organismo completo Cigoto y primeros blastómeros Células Madre Pluripotentes Todos los tipos celulares No dan organismo completo Células Madre Multipotentes Rango limitado de tipos celulares Distribuidas en el tejido adulto

5 Qué son? Tipos de células madre Por qué son importantes?

6 En el blastocisto, las células del macizo celular interno dan origen a todo el organismo

7 -Potencial de desarrollar los distintos tipos celulares durante el desarrollo y crecimiento. -Sistema interno de reparación.

8 Debido a sus propiedades regenerativas, ofrecen nuevos potenciales para tratamiento de enfermedades o lesiones (medicina regenerativa)

9 Estudiar enfermedades genéticas Estudiar la diferenciación Evaluar drogas en modelos de células en cultivo: - Pruebas de toxicidad - Pruebas funcionales previas a ensayos clínicos Médula ósea Generar células y tejidos para transplante céls nerviosas músculo cardíaco céls pancreáticas Leucemia Parkinson enfermedades diabetes quimioterapia Alzheimer cardíacas

10 Cómo obtener CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS?

11 Células Madre Embrionarias (ESCs) Sobre MEFs Sobre gelatina

12 hesc H9 MEFi matrigel Charly

13 Relación Núcleo/Citoplasma DAPI / SSEA-1 Ariel

14 ESTE GEN ES IMPORTANTE? Lo rompemos y vemos qué pasa!

15 Auto-renovación Diferenciación

16 Análisis de expresión de genes marcadores propios de cada estadio Detección de proteínas inmunofluorescencia Detección de mrna RT-PCR

17 Diferenciación in vitro Formación de Cuerpos Embrioides (EBs) Ectodermo Endodermo Mesodermo

18 Diferenciación in vitro Formación de Cuerpos Embrioides ESCs Endodermo Ectodermo Mesodermo Dr. SHAJI R.V

19 Diferenciación in vitro de CME Formación de Cuerpos Embrioides por Hanging Drop Células cultivadas sobre gelatina Medio de diferenciación: SIN LIF Hanging Drops Cultivo de EBs en suspensión Cultivo de EBs en adherencia sobre gelatina Ariel

20 Diferenciación in vivo Formación de Teratomas CME Endodermo Ectodermo Mesodermo

21 CME Diferenciación in vivo Ratones Quimera Endodermo Ectodermo Mesodermo Methods to Generate Chimeric Mice from Embryonic Stem Cells. Kun-Hsiung Lee

22 Complementación tetraploide quimera convencional complementación tetraploide Complementación tetraploide Las células del receptor son 4N y sólo forman parte de los tejidos extraembrionarios, el embrión es formado completamente por las células pluripotentes inyectadas.

23 Características de CME Pueden cultivarse en estado indiferenciado por tiempo indeterminado Expresan Telomerasa Expresan marcadores moleculares propios Pueden diferenciarse a las tres capas germinales Distintos métodos Por formación de Cuerpos Embrioides Diferenciación dirigida utilizando factores Por generación de Teratomas Formación de quimeras

24 MECANISMOS MOLECULARES importantes en células madre

25 Oct4, Sox2 y Nanog los factores de transcripción que mantienen el estado indiferenciado

26 CME Vías de transducción de señales que regulan la pluripotencia

27 mesc hesc

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30 ERK1 phosphorylates Nanog and inhibits Nanog transactivation. Phosphorylation of Nanog by ERK1 induces ES cell differentiation. Phosphorylation of Nanog by ERK1 decreases Nanog stability. Phosphorylation induces binding of FBXW8 (E3 ubiquitin ligase) with Nanog reducing Nanog protein stability.

31 Células Madre Pluripotentes Inducidas (ipscs) Células somáticas reprogramadas a entrar en un estado similar al de ESC por ser forzadas a expresar FT importantes para mantener el estado indiferenciado ("stemness") de ESCs. ipscs de ratón en 2006 (Takahashi and Yamanaka) ipscs humanas en 2007 (Takahashi et al. and Yu et al.).

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33 Gurdon 1962

34 Célula especializada (por ej. Muestra de piel) Factores de pluripotencia ipsc Auto-renovación Diferenciación

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37 8/06 7/07 11/07

38 1º ESC knock in beta gal-neo dirigidos por promotor de Fbx 2º ratones knock in 3º MEF 4º transducción

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41 Sistema de selección para expresión de Nanog 1º ESC knock in cassette en 5 UTR Nanog 2º ratones knock in 3º MEF 4º transducción

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43 Yamanaka 2007

44 Las Células Madre y la regulación de la Cromatina

45 Niveles de Organización de la Cromatina

46 La modificación de Histonas modula la actividad Transcripcional

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49 Las células madre tienen un patrón epigenético único

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51 Nanog SOX2 OCT4 Chromatin Remodeling related genes OCT4, SOX2 y NANOG co-regulan genes relacionados con el remodelado de la cromatina (SMARCAD1, MYS3, SET)

52 Nanog SOX2 Remodelers OCT4 XXX OSN interactúan directa o indirectamente con complejos remodeladores de la cromatina. Nanog and Oct4 interact with NuRD (HDAC), polycomb group and SWI/SNF components.

53 Remodelers OCT4, SOX2, Nanog Factores de Pluripotencia están regulados epigenéticamente Jmjd2c (histone demethylase) induces Nanog gene expression

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55 Algunas evidencias de la importancia del remodelado de la cromatina en la desdiferenciación

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59 RNAs no codificantes mirnas y lncrnas

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61 ncrnas Prostemness ncrnas antistemness -mirnas y lncrnas regulados por oct, sox2, Nanog

62 ncrnas Prostemness ncrnas antistemness - mirnas con targets TF y PRC

63 ncrnas Prostemness ncrnas antistemness - lncrnas dirigen remodeladores, actúan como tituladores de TFs, mirnas, factores de splicing, controlan transporte núcleo-citoplasma, etc.)

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66 Inactivación del cromosoma X

67 Y los telómeros?

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73 Qué tratamientos se pueden realizar con CÉLULAS MADRE?

74 Precursores Hematopoyéticos enfermedades de la sangre enfermedades inmunológicas post-tratamientos para cáncer Médula ósea Sangre de cordón umbilical

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78 El solo hecho de que provengan de tu cuerpo no quiere decir que sean seguras Contaminaciones pérdida de control de ciclo celular pérdida de capacidad de diferenciarse Riesgo en extracción e inyección (daño e infección)

79 Primer ensayo clínico con ipsc Para tratamiento de enfermedad degenerativa de retina AMD: Degeneración Macular Relacionada con la Edad

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83 Qué faltaría para terapia con CM?

84 -Identificar los mecanismos que les permiten proliferar sin diferenciarse. - Identificar las vías que deben ser activadas para dirigir la diferenciación. - Identificar estados intermedios para aislar y expandir progenitores. - Determinar que estados son óptimos para aplicaciones diferentes a las terapéuticas.

85 - Proliferar extensamente y generar suficientes cantidades de tejido. - Diferenciarse hacia los tipos deseados de célula. - Sobrevivir en el huésped después de trasplante. - Integrarse al órgano luego del trasplante. - Funcionar apropiadamente para aumentar la sobrevida del huésped. - Evitar dañar el huésped.

86 Gracias!