El nuevo modelo de células madre podría ayudar a mapear cambios genómicos clave durante el desarrollo temprano
Des chercheurs de l’Institut Babraham ont publié aujourd’hui leurs derniers travaux dans la revue Cell Stem Cell décrivant un nouveau sous-ensemble de cellules souches embryonnaires humaines qui ressemblent étroitement aux cellules présentes au «réveil» génomique du stade embryonnaire à 8 cellules chez el hombre. Este nuevo modelo de células madre permitirá a los investigadores mapear cambios genómicos importantes durante el desarrollo temprano y contribuirá a una mejor comprensión de las implicaciones de los errores de activación del genoma en los trastornos del desarrollo y la pérdida de embriones.
En todos los mamíferos, el embrión temprano sufre una serie de eventos moleculares justo después de la fertilización que preparan el escenario para un mayor desarrollo. Durante este ‘despertar’ clave, el genoma del embrión toma el control de las actividades de la célula del genoma materno. En los humanos, esto ocurre en la etapa de 8 células y se denomina activación del genoma cigótico (ZGA).
Antes de los resultados de este estudio, el estudio de los detalles de ZGA humana solo podía realizarse en embriones humanos; Los modelos de células madre humanas existentes solo representaban al embrión en etapas posteriores del proceso de desarrollo. En el Reino Unido, los experimentos con embriones están permitidos pero están altamente regulados, lo que significa que la investigación del desarrollo temprano se basó en parte en modelos alternativos no humanos.
En 2012, se encontraron células que representan la etapa de desarrollo de la activación del genoma en células madre embrionarias de ratón (ESC), lo que permitió a los investigadores aprender más sobre ZGA de mamíferos. Casi una década después, el laboratorio de Reik del Instituto ha encontrado un equivalente humano. El descubrimiento del laboratorio allana el camino para avanzar en nuestro conocimiento de los primeros eventos en el desarrollo previo a la implantación.
La Dra. Jasmin Taubenschmid-Stowers, autora principal e investigadora del Laboratorio Reik, que forma parte del programa de investigación de epigenética del Instituto, comentó: «El estudio de las células madre embrionarias de ratón ha permitido a los investigadores saber más sobre el proceso general de activación del genoma. pero incluso podemos aprender más sobre este importante paso en el desarrollo humano a través de nuestro descubrimiento de un equivalente de células madre humanas».
Para funcionar, las células toman copias del genoma en forma de un código de ARN que se traduce en proteínas. La salida del código de ARN se denomina transcriptoma y se puede utilizar para identificar diferentes poblaciones de células. En este estudio, los investigadores utilizaron conjuntos de datos humanos existentes e información de estudios ESC en ratones para identificar marcas transcriptómicas características que pueden estar relacionadas con la activación del genoma. Usando técnicas de células individuales, comenzaron a buscar células similares en su población de ESC humanos.
El equipo descubrió que un subconjunto de ESC humanas con las marcas de transcriptoma correctas eran una posible coincidencia para la etapa de 8 células, cuando ocurre la ola principal de activación del genoma. Llamaron a estas células «células similares a 8 células» u 8CLC y utilizaron datos humanos publicados para validar y confirmar aún más que estas células compartían los mismos resultados moleculares indicativos de la activación del genoma y podrían seguirse como un modelo confiable para futuros estudios.
Para explorar más a fondo el alcance de las similitudes entre sus 8CLC y la etapa de 8 células en embriones humanos, el equipo trabajó con la profesora Jennifer Nichols del Wellcome – MRC Cambridge Stem Cell Institute. Juntos pudieron seleccionar y buscar proteínas presentes en ambos conjuntos de células que fueran indicativas de ZGA. Sus resultados mostraron que las proteínas asociadas a ZGA de 8CLC coincidían estrechamente con las observadas en embriones humanos de 8 células.
Como explica Jasmin, «la colaboración con el profesor Nichols y su equipo fue vital, ya que pudimos identificar proteínas seleccionadas y realmente compararlas en células embrionarias humanas fijadas de 8 células reales con nuestras nuevas células madre homólogas. . Este trabajo confirmó que nuestras células similares a 8C también coincidían a nivel de proteína, además de los datos transcriptómicos, lo que confirma que las células similares a células 8 coincidían con las células embrionarias a través de varias capas moleculares.
Nuestro objetivo ahora es caracterizar estas células y comprender sus propiedades únicas para que podamos usar células de 8 células como una herramienta para hacer preguntas sobre los cambios moleculares que pueden causar problemas de desarrollo en esta etapa temprana. »
Profesor Wolf Reik, líder de grupo del Instituto Babraham
La fuente:
Referencia de la revista:
Taubenschmid-Stowers, J., et al. (2022) Las células tipo 8C capturan el programa de activación del genoma cigótico humano in vitro. Célula Célula Madre. doi.org/10.1016/j.stem.2022.01.014.
