Desarrollo de ovocitos humanos para aplicaciones genéticas, farmacológicas y de reprogramación.

Los objetivos específicos de nuestra subvención de investigación n.º RC1-00137 titulada “Desarrollo de ovocitos humanos para aplicaciones genéticas, farmacológicas y de reprogramación” son los siguientes: Objetivo 1) Evaluar y comparar el potencial de múltiples líneas de hESC no federales para contribuir al linaje de células germinales. Objetivo 2) Diferenciar hESC en ovocitos. Objetivo 3) Analizar la capacidad de las células germinales diferenciadas para reprogramar un núcleo somático. Históricamente, no ha sido posible examinar la diferenciación de las células germinales humanas (las células que dan origen a los óvulos y espermatozoides maduros); sin embargo, con la derivación de líneas hESC, buscamos determinar si las hESC podrían proporcionar un sistema para diferenciar células germinales humanas. Nuestro plan de investigación propuesto se basa en nuestros estudios iniciales que indican que las hESC proporcionan un sistema útil. Sin embargo, no estaba claro si las líneas hESC diferían entre sí en términos de diferenciación tanto a nivel cuantitativo como cualitativo. Además, aunque varios laboratorios han informado de la diferenciación de células germinales de ratón y humanas, en general sólo se produjeron células germinales inmaduras. Finalmente, observamos que un problema común en la FIV (fertilización in vitro) es la recuperación de ovocitos inmaduros y la incapacidad de madurar estos ovocitos en la clínica. En este contexto, en el último ciclo de financiación hemos logrado ampliar nuestro análisis de líneas hESC y la diferenciación del linaje de células germinales a ocho líneas derivadas de forma independiente. Hemos demostrado que podemos modular la diferenciación de células germinales in vitro para aumentar el número de células germinales formadas mediante inducción celular externa e interna, hemos logrado diferenciar las células germinales que entran y progresan a través de la meiosis (un paso crítico en la producción de óvulos y espermatozoides maduros), y hemos desarrollado métodos para madurar ovocitos humanos en vitro y derivar líneas hESC de blastómeros individuales. Un subconjunto de estos hallazgos se ha presentado para su publicación (o está en prensa) y se están preparando publicaciones adicionales. Estos resultados arrojarán luz sobre el desarrollo humano y las decisiones basadas en células para formar células germinales frente a otros tipos de células del cuerpo (células somáticas) y contribuirán potencialmente a aliviar un problema de salud común que afecta al 10-15% de las parejas en California ( infertilidad), además de formar una base para comprender la reprogramación en el desarrollo humano temprano (un proceso necesario para el desarrollo normal que es la base para el desarrollo de nuevas estrategias para producir líneas de células madre pluripotentes).

Nuestros objetivos para RC1-00137 titulado “Desarrollo de ovocitos humanos para aplicaciones genéticas, farmacológicas y de reprogramación” son los siguientes: Objetivo 1) Evaluar y comparar el potencial de múltiples líneas de hESC no federales para contribuir al linaje de células germinales. Objetivo 2) Diferenciar hESC en ovocitos. Objetivo 3) Analizar la capacidad de las células germinales diferenciadas para reprogramar un núcleo somático. En el último ciclo de financiación, hemos logrado ampliar nuestro análisis de líneas de células madre embrionarias humanas y la diferenciación del linaje de células germinales (que da lugar en última instancia a ovocitos u óvulos) a 11 líneas (inicialmente, propusimos 12 líneas en total). Hemos demostrado que podemos controlar o regular la diferenciación de las células germinales in vitro para aumentar el número de células germinales mediante inducción externa e interna, y hemos logrado diferenciar las células germinales que entran y progresan a través de la meiosis, en múltiples líneas. Hemos desarrollado la capacidad de utilizar el trasplante para promover la diferenciación de ovocitos (óvulos) de ratón (en estudios paralelos); Estos estudios forman la base para aplicar nuestros métodos a la formación de ovocitos humanos. Finalmente, hemos publicado los resultados de nuestros estudios destinados al desarrollo de métodos para madurar ovocitos humanos in vitro en una placa y derivar líneas hESC a partir de blastómeros individuales. Estos últimos también han incluido el análisis de modificaciones epigenéticas durante el desarrollo de embriones humanos para mejorar potencialmente la capacidad de derivar líneas óptimas a partir de células individuales mediante SCNT (transferencia nuclear de células somáticas). A medida que ha avanzado el campo de la investigación de células madre pluripotentes humanas, ha quedado claro que existe la necesidad de considerar la importancia potencial de la SCNT para complementar otros métodos de derivación de líneas de células madre isogénicas, además de la generación de líneas de células madre pluripotentes inducidas. (iPSC). Además, tenemos la capacidad de aprender mucho sobre las propiedades básicas y clínicas de las células germinales humanas a través de la diferenciación y maduración y podemos aplicar métodos para ayudar a hombres y mujeres con problemas de salud reproductiva. Nuestras publicaciones son: 1) McElroy SL, Byrne JA, Chavez SL, Behr B, Hsueh AJ, Westphal LM, Reijo Pera RA. (2010) Blastocistos partenogénicos derivados de ovocitos humanos madurados in vitro sin cúmulos. Más uno 5: e10979. Esta publicación reporta el primer blastocisto derivado de la activación partenogénica de ovocitos inmaduros (de la etapa GV) para alcanzar la madurez (McElroy, Byrne et al. 2010). 2) Kee K, Angeles VT, Flores M, Nguyen HN, Reijo Pera RA (2009) Los genes humanos DAZL, DAZ y BOULE modulan la formación de células germinales primordiales y gametos haploides. Naturaleza 462, 222-5. Tenga en cuenta que la investigación presentada en esta publicación fue apoyada en parte por CIRM (desarrollo de métodos para la diferenciación de células germinales humanas) (Kee, Angeles et al. 2009). Además, informamos esta publicación en el último informe como en prensa. Ya ha sido publicado.

Nuestros objetivos para RC1-00137 titulado “Desarrollo de ovocitos humanos para aplicaciones genéticas, farmacológicas y de reprogramación” son los siguientes: Objetivo 1) Evaluar y comparar el potencial de múltiples líneas de hESC no federales para contribuir al linaje de células germinales. Objetivo 2) Diferenciar hESC en ovocitos. Objetivo 3) Analizar la capacidad de las células germinales diferenciadas para reprogramar un núcleo somático. En el último ciclo de financiación, logramos ampliar nuestro análisis de las líneas hESC y terminamos el primer objetivo de comparar el potencial de múltiples líneas. En el segundo objetivo, hemos logrado avances significativos hacia la diferenciación de células germinales humanas maduras (ovocitos) y la comprensión de los fundamentos del desarrollo de las células germinales que contribuirán a un mayor éxito. Finalmente, a medida que ha avanzado el campo de la investigación de células madre pluripotentes humanas, ha quedado claro que es necesario considerar la importancia potencial de la SCNT y el uso de factores adicionales que funcionan en la transición del ovocito al embrión para mejorar la generación de líneas. Al abordar nuestros objetivos, hemos logrado enormes avances hacia la comprensión de las propiedades básicas y clínicas de las células germinales humanas a través de la diferenciación y maduración. La información informará sobre la biología de las células madre y también sobre la salud reproductiva humana. Hemos publicado tres manuscritos sobre este proyecto, tenemos varios otros en distintas etapas de preparación/presentación y hemos generado una solicitud de propiedad intelectual (patente).

Nuestros objetivos para RC1-00137 titulado “Desarrollo de ovocitos humanos para aplicaciones genéticas, farmacológicas y de reprogramación” fueron los siguientes: Objetivo 1) Evaluar y comparar el potencial de múltiples líneas de células madre embrionarias humanas (hESC) no federales para contribuir al linaje de células germinales. Objetivo 2) Diferenciar hESC en ovocitos. Objetivo 3) Analizar la capacidad de las células germinales diferenciadas para reprogramar un núcleo somático. Ahora hemos completado el proyecto; en informes anteriores describimos nuestro progreso en la consecución del Objetivo 1 con el análisis de más de 12 líneas; Posteriormente nos centramos en los Objetivos 2 y 3 modificando estos objetivos a la luz de los avances recientes en la reprogramación de células somáticas. Hemos demostrado durante el período de financiación que diversas líneas de células madre embrionarias humanas y líneas de células madre pluripotentes inducidas contribuyen de manera diferencial a la diferenciación somática y de células germinales. Además, hemos descubierto que podemos optimizar la diferenciación a través de factores de crecimiento externos y la sobreexpresión exógena de factores traslacionales clave. También se observan mejoras adicionales en la diferenciación de las células germinales mediante el trasplante de supuestas células germinales en agregados con células somáticas, como se demuestra en el modelo de ratón. Finalmente, hemos perfilado la expresión génica durante la transición de ovocitos a embriones de ratón y humano para optimizar la reprogramación de las células somáticas. Observamos que los patrones de expresión genética son distintos en embriones humanos y de ratón; Los patrones de expresión genética también son distintos entre células/blastómeros individuales del embrión. Estos estudios se están utilizando aún más para informar un enfoque no integrador para la producción y diferenciación de células germinales. Además, ahora podemos explorar aspectos específicos de la meiosis humana, un proceso que es notablemente susceptible a errores que conducen a diferentes enfermedades relacionadas con la infertilidad con los sistemas que generamos. Los resultados han llevado directamente a la generación de fondos de otras fuentes para continuar persiguiendo los objetivos de la investigación con el apoyo personal y material necesario.