Caracterización molecular y exploración funcional de receptores nucleares en hiPSC

Nuestro laboratorio es conocido por su descubrimiento de la familia de receptores nucleares (NHR) que utilizan hormonas para controlar genes y así regular el desarrollo embrionario, el crecimiento celular, la fisiología y el metabolismo. El objetivo de este proyecto es explorar cómo las NHR activan redes de genes para producir células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC). Determinaremos los sitios específicos del genoma donde se unen los NHR y el factor de reprogramación (Oct4) y determinaremos cómo la unión da como resultado modificaciones "epigenéticas". Las modificaciones epigenéticas son el resultado de la acción enzimática sobre la cromatina, que es una combinación de ADN e histonas. El primer objetivo es un proyecto masivo para establecer todos los cambios de metilación del ADN en todo el genoma en células madre pluripotentes y embrionarias inducidas por humanos derivadas de tejido adiposo. La metilación del ADN se considera una señal silenciadora en el genoma y marca genes que están inactivos en una célula en particular. Utilizando tecnología de última generación descubrimos las primeras diferencias en los patrones de metilación entre estos dos tipos de células. Estas importantes diferencias entre los tipos de células ES e iPSC pueden influir en sus capacidades de diferenciación. Actualmente estamos realizando experimentos para mapear los sitios de modificaciones de histonas y correlacionaremos estos sitios con los sitios de metilación del ADN identificados. También hemos utilizado tecnología de secuenciación de ARN de alta resolución para determinar la colección global de todos los genes que se expresan (denominados "transcriptoma") en células iPS humanas. Una comparación de este transcriptoma con una célula ES (ES H1) demostró que estos 2 tipos de células son muy similares a nivel genético. Actualmente estamos en camino de completar los hitos y objetivos establecidos del proyecto financiado.

Nuestro laboratorio es conocido por su descubrimiento de la familia de receptores hormonales nucleares (NHR) que utilizan hormonas para controlar genes y así regular el desarrollo embrionario, el crecimiento celular, la fisiología y el metabolismo. Nuestro objetivo es explorar cómo las NHR activan las redes de genes para producir células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC). Determinaremos los sitios específicos del genoma donde se unen los NHR y el factor de reprogramación (Oct4) y determinaremos cómo la unión da como resultado modificaciones "epigenéticas". Uno de nuestros principales objetivos es un proyecto masivo para recopilar todos los cambios en la expresión genética en hiPSC derivadas de adiposos y queratinocitos, células madre embrionarias y células somáticas parentales. Las diferencias en la expresión genética entre los tipos de células somáticas, madre embrionarias y hiPSC pueden influir en sus capacidades de diferenciación. Actualmente estamos realizando experimentos para mapear los sitios de modificaciones de histonas y correlacionaremos estos sitios con los sitios de metilación del ADN previamente identificados y los cambios en la expresión genética. Actualmente estamos en camino de completar los hitos y objetivos establecidos del proyecto financiado.

La generación de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) a partir de células somáticas mediante reprogramación celular ofrece un enorme potencial para la medicina personalizada, el estudio de estados patológicos y el esclarecimiento de procesos de desarrollo. Nuestro laboratorio es conocido por su descubrimiento de la gran familia de receptores hormonales nucleares que utilizan hormonas para controlar la expresión genética y así regular el desarrollo embrionario, el crecimiento celular, la fisiología y el metabolismo. Por lo tanto, nuestro objetivo ha sido explorar cómo los receptores de hormonas nucleares activan redes genéticas específicas necesarias para la producción y el mantenimiento de células madre pluripotentes inducidas por humanos. Utilizando nuestro protocolo altamente eficiente para generar iPSC a partir de tejido adiposo (grasa) humano fácilmente disponible, hemos determinado los cambios en la expresión genética inducidos por la reprogramación de células adiposas parentales en iPSC humanas derivadas de tejido adiposo, así como también hemos comparado el patrón de expresión génica de nuestro iPSC humanas derivadas de tejido adiposo con células madre embrionarias. Los perfiles de expresión genética determinados resaltaron las diferencias entre las iPSC reprogramadas y el adipocito somático completamente diferenciado, además de subrayar su similitud con las células madre embrionarias, lo que proporcionó información sobre sus capacidades relativas de diferenciación. En particular, estos estudios identificaron la expresión transitoria del receptor alfa relacionado con el estrógeno del receptor de hormona nuclear (ERRα) durante la reprogramación. De acuerdo con las funciones establecidas de las ERR en la regulación del metabolismo celular, observamos aumentos transitorios en el metabolismo de los lípidos y la glucosa coincidentes con el aumento de la expresión de ERRα. Además, encontramos que este aumento transitorio en el metabolismo era esencial para la generación de iPSC y dependía de la expresión de ERRα. Para comprender el papel del aumento transitorio de ERRα y el aumento asociado en el metabolismo celular durante la generación de iPSC, estamos determinando los sitios específicos del genoma donde se une ERRα. Además, estamos mapeando cambios epigenéticos en todo el genoma, en particular, cambios en la ubicación y/o identidad de la acetilación/metilación de histonas, que ocurren durante la generación de iPSC. Los sitios de modificaciones de histonas vinculados a la activación/represión de genes se correlacionarán con los sitios de unión de ERRα identificados, así como con los sitios de metilación del ADN previamente caracterizados, para comprender los requisitos moleculares de ERRα durante la reprogramación "epigenética".