Manipulación genética de células madre embrionarias humanas y su aplicación en el estudio del desarrollo y reparación del SNC.

La llegada de las células madre embrionarias humanas (hESC) ha ofrecido un enorme potencial para la medicina regenerativa y para la comprensión básica de la biología humana. Por un lado, las hESC se pueden convertir en muchos tipos de células diferentes en una placa de cultivo, y tipos de células específicas derivadas de las hESC ofrecen una fuente casi infinita para terapias de reemplazo celular. Ésta es la razón principal por la que las hESC han recibido mucha atención por parte del público en general. Por otro lado, los científicos pueden estudiar las propiedades de las hESC y sus derivados, y determinar el efecto de genes y moléculas sobre dichas propiedades, ya sea en placas de cultivo o mediante estudios de trasplante en animales vivos. Este segundo aspecto de la investigación de hESC no sólo mejoraría significativamente nuestra comprensión de la función de los genes humanos, sino que también aumentaría en gran medida nuestra capacidad para aplicar hESC en terapias de trasplante y medicina regenerativa. Para alcanzar todo el potencial de las hESC, la manipulación genética de las hESC es esencial. En esta propuesta, estableceremos los métodos para manipular genéticamente una línea de hESC cada vez más utilizada y no aprobada a nivel federal, la HUES-9, y evaluaremos la viabilidad de utilizar células HUES-9 genéticamente modificadas en estudios de trasplante de células para evaluar la integración de hESC. en el sistema nervioso central del ratón. Proponemos lograr tanto la recombinación homóloga (es decir, la orientación de genes) como la expresión transgénica (con cromosoma artificial bacteriano), que tienen utilidades complementarias para analizar la función de los genes, además de la oportunidad de etiquetar hESC o sus derivados con marcadores fluorescentes. Específicamente, con la ingeniería genética de hESC podremos 1) etiquetar hESC y tipos de células específicas derivadas de hESC para que puedan seguirse fácilmente en placas de cultivo y en animales que hayan recibido trasplantes celulares; 2) alterar un gen endógeno o añadir más copias de un gen para poder evaluar el efecto de un gen de interés (para ello, se estudiará un gen implicado en el desarrollo de un tracto motor principal, el tracto corticoespinal) . Luego trasplantaremos hESC genéticamente modificadas y sus derivados en el SNC de ratón embrionario y adulto para evaluar qué tan bien se integran estas células en el SNC del ratón, y si dichos animales trasplantados pueden servir como modelos válidos para estudiar el efecto de los genes sobre la función de hESC en animales vivos. animales. En estudios de trasplantes que involucran receptores de ratones adultos, se utilizará el SNC de ratón lesionado además del SNC intacto para evaluar el potencial de las hESC para integrarse en el SNC lesionado, lo que tiene implicaciones directas sobre el potencial terapéutico de estas células. En resumen, nuestra propuesta establecerá los métodos y herramientas para manipular genéticamente las células HUES-9, explorará un paradigma para estudiar genes y células humanas en un contexto de desarrollo neuronal y terapias celulares, y allanará el camino para futuros estudios de genes y vías. en biología básica y medicina regenerativa con hESC.