lunes, 8 de octubre de 2012


El Premio Nobel reconoce dos científicos que descubrieron que las células maduras especializadas pueden ser reprogramadas para convertirse en células maduras capaces de desarrollarse en todos los tejidos del cuerpo. Sus descubrimientos han revolucionado nuestra comprensión de cómo las células y los organismos se desarrollan.

John B. Gurdon elimino el núcleo de una célula madre perteneciente a una rana (1) y lo reemplazó con el núcleo de una célula especializada tomada de un renacuajo (2). El huevo modificado desarrolló en un renacuajo normal (3). Posteriores experimentos de transferencia celular han generado la clonación de mamíferos. Créditos: Nobel Prize.

John B. Gurdon descubrió en 1962 que la especialización de las células es reversible. En un experimento clásico, reemplazó el núcleo de la célula inmadura en una célula del óvulo de una rana con el núcleo de una célula intestinal madura. Este óvulo modificado se convirtió en un renacuajo normal. El ADN de la célula madura todavía tenía toda la información necesaria para desarrollar todas las celdas de la rana.

Shinya Yamanaka descubrió más de 40 años después, en 2006, cómo las células intactas maduras en ratones podrían ser reprogramadas para convertirlas en células madre inmaduras. Sorprendentemente, mediante la introducción de sólo unos pocos genes, se podría reprogramar células maduras para convertirse en células madre pluripotentes, es decir, células inmaduras que son capaces de convertirse en cualquier tipo de células en el cuerpo.

Estos descubrimientos revolucionarios han cambiado por completo nuestra visión del desarrollo y especialización celular. Ahora sabemos que la célula madura no tiene que limitarse siempre a su estado especializado. Los libros de texto han sido reescritos y nuevos campos de investigación han sido establecidos. Mediante la reprogramación de células humanas, los científicos han creado nuevas oportunidades para estudiar enfermedades y desarrollar métodos para el diagnóstico y la terapia.

La vida, un viaje hacia una mayor especialización


Todos nosotros, nos desarrollamos a partir de óvulos fertilizados. Durante los primeros días después de la concepción, el embrión se compone de células inmaduras, cada una de los cuales es capaz de desarrollarse todos los tipos de células que forman el organismo adulto. Tales células se denominan células madre pluripotentes. Con un mayor desarrollo del embrión, estas células dan lugar a las células nerviosas, células musculares, células de hígado y todos los otros tipos de células -cada uno de ellas especializado para llevar a cabo una tarea específica en el cuerpo adulto-. Este viaje de células madres a células especializada se consideraban hasta entonces unidireccional. Se pensaba que los cambios en las células adultas no serían posibles para volverlas a un estado inmaduro, pluripotente.

Las ranas saltan hacia atrás en el desarrollo


John B. Gurdon desafió el dogma de que la célula especializada está irreversiblemente comprometida con su destino. Formuló la hipótesis de que su genoma todavía puede contener toda la información necesaria para impulsar su desarrollo en todos los diferentes tipos celulares de un organismo. En 1962, puso a prueba esta hipótesis mediante la sustitución del núcleo de la célula de óvulo de una rana con un núcleo de una célula madura, especializada obtenida del intestino de un renacuajo. El huevo se convirtió en un completo y funcional adulto, repitiendo el experimento produjo ranas adultas. El núcleo de la célula madura no había perdido su capacidad para impulsar el desarrollo de un organismo completamente funcional.

El descubrimiento de Hito Gurdon fue recibido al principio con escepticismo, pero se aceptó cuando fue confirmada por otros científicos. Entonces se inició una intensa investigación y la técnica se perfecciono, lo que condujo finalmente a la clonación de mamíferos. La investigación de Gurdon nos ha enseñado que el núcleo de una célula especializada puede ser devuelta a un estado inmaduro, pluripotente. Pero su experimento implicó la extracción de los núcleos celulares con pipetas seguida de su introducción en otras células. ¿Sería posible volver a convertir una célula intacta en una célula madre pluripotente?

Un viaje de ida y vuelta - células maduras volver a un estado de células madre


Shinya Yamanaka fue capaz de responder a esta pregunta en un avance científico a más de 40 años después del descubrimiento de Gurdon. Su investigación se refiere células madre embrionarias, es decir, las células madre pluripotentes que están aisladas del embrión y se cultivan en el laboratorio. Estas células madre fueron aisladas de ratones iniciada por Martin Evans (Premio Nobel 2007) y Yamanaka trató de encontrar los genes que se mantenían inmaduro. Cuando varios de estos genes fueron identificados, probó si alguno de ellos podía reprogramarse para convertirse en células madre pluripotentes.
Shinya Yamanaka estudio los genes que eran importantes para la función de células madre. Cuando se transfieren cuatro genes (1) de las células tomadas de la piel (2), fueron reprogramadas en células madre pluripotentes (3) que podrían convertirse en cualquier tipo de células de un ratón adulto. Llamó a estas células madre pluripotentes inducidas (iPS). Créditos: Nobel Prize.
Yamanaka y sus colaboradores introdujeron estos genes, en diferentes combinaciones, en células maduras del tejido conectivo, fibroblastos y examinaron los resultados bajo el microscopio. Finalmente encontraron una combinación que funcionaba y la receta era sorprendentemente simple. Mediante la introducción de cuatro genes juntos, podrían reprogramar fibroblastos en células madre inmaduras.

El resultado fueron células madre pluripotentes inducidas (células iPS) que podría convertirse en tipos de células maduras tales como fibroblastos, células nerviosas y las células intestinales. El descubrimiento de que las células intactas maduras que podrían ser reprogramadas en células madre pluripotentes se publicó en 2006 y fue considerado inmediatamente un gran avance.

Desde el descubrimiento sorprendente para uso médico

Células iPS ahora puede generarse de seres humanos, incluyendo pacientes con enfermedades. Las células maduras, incluidas en células nerviosas, del corazón y del hígado puede ser derivadas en estas células iPS, por lo que permite a los científicos estudiar los mecanismos de enfermedades de nuevas maneras. Créditos: Nobel Prize.

Los descubrimientos de Gurdon y Yamanaka han demostrado que las células especializadas pueden dar marcha atrás al reloj del desarrollo en determinadas circunstancias. A pesar de que el genoma sufre modificaciones durante el desarrollo, estas modificaciones no son irreversibles. Hemos obtenido un nuevo punto de vista del desarrollo de células y organismos.

La investigación durante los últimos años ha demostrado que las células iPS pueden dar lugar a todos los tipos de células diferentes del cuerpo. Estos descubrimientos han proporcionado nuevas herramientas para los científicos en todo el mundo y dio lugar a un notable progreso en muchas áreas de la medicina. Células iPS también se pueden preparar a partir de células humanas.

Por ejemplo, las células de la piel pueden ser obtenidos de pacientes con diversas enfermedades, reprogramadas y examinadas en el laboratorio para determinar cómo se diferencian de las células de individuos sanos. Estas células constituyen herramientas muy valiosas para la comprensión de los mecanismos de la enfermedad y así ofrecer nuevas oportunidades para el desarrollo de terapias médicas.

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