Regulación de microARN de la diferenciación de cardiomiocitos de células madre embrionarias humanas

Las terapias regenerativas podrían ser particularmente beneficiosas para las enfermedades cardíacas, que son la principal causa de muerte en adultos en los EE. UU. y son responsables de que 5 millones de estadounidenses tengan una función cardíaca insuficiente. En el otro extremo del espectro de edades, las malformaciones del corazón que implican un linaje celular anormal o decisiones morfogenéticas son la principal causa no infecciosa de muerte en los niños. Desafortunadamente, dado que las células cardíacas adultas no pueden multiplicarse después del nacimiento, el corazón casi no tiene capacidad regenerativa después de una lesión o en respuesta a malformaciones. Descifrar los secretos de la formación del corazón podría conducir a nuevos enfoques para reparar o regenerar el músculo cardíaco dañado utilizando células madre embrionarias (ESC) y células progenitoras. Nuestra investigación se centra en determinar qué causa que las CME se especialicen en células que pertenecen a la capa mesodérmica o media de un embrión, que se desarrolla en sangre, músculo y hueso, entre otras células, con un enfoque específico en las señales que estimulan el corazón. y formación del músculo esquelético. Pequeñas moléculas de ARN llamadas microARN han surgido como un mecanismo elegante y novedoso que la naturaleza utiliza para valorar la dosis de proteínas críticas regulando el flujo de información genética a medida que se traduce en proteínas. Los microARN están activos de forma dinámica y específica en el desarrollo del músculo cardíaco y esquelético durante la formación del músculo. En ratones y moscas, los microARN regulan el equilibrio entre la formación de músculos y la expansión de las células progenitoras. Tenemos evidencia de que los microARN pueden controlar las células madre embrionarias de ratón (mESC) y pueden promover la formación de mesodermo e inhibir la formación de otros tipos de células, como las del cerebro o el intestino. Esto también puede ser cierto en las CME humanas. Sin embargo, las líneas ESC humanas (hESC) aprobadas por los NIH están contaminadas con células alimentadoras de ratón, son difíciles de dispersar en células individuales y no crecen con la suficiente fuerza como para generar grupos homogéneos de células genéticamente alteradas. Esto ha dificultado la generación de una población homogénea de células que podrían usarse para descubrimientos y futuras aplicaciones terapéuticas potenciales. Los objetivos de esta subvención utilizarán líneas no aprobadas por los NIH para cumplir con estos objetivos y no son financiadas por los NIH. Nuestra hipótesis es que los microARN específicos influyen en el compromiso temprano del mesodermo y en los pasos posteriores de la expansión o formación miogénica a partir de hESC mediante el control de otros eventos regulatorios clave. Para probar esta hipótesis, proponemos tres objetivos específicos: 1) Determinar si los microARN pueden promover la formación del mesodermo y las decisiones posteriores de proliferación o diferenciación del músculo cardíaco en hESC; 2) Determinar si los microARN específicos reprimen otros linajes en las hESC; 3) Determinar los mecanismos por los cuales los microARN regulan el compromiso del mesodermo, la diferenciación y proliferación muscular. Las herramientas y los conocimientos desarrollados aquí se utilizarán en última instancia para generar miocitos, ya sea directamente o mediante exámenes posteriores, de fármacos dirigidos a las vías descubiertas en el trabajo propuesto.