Papel de los modificadores de la cromatina en la regulación de la pluripotencia de las células madre embrionarias humanas

La vida de todo ser humano comienza con un óvulo fertilizado. Esta única célula comienza a dividirse y, en un proceso realmente sorprendente, da origen a un ser humano desarrollado. Aunque cada célula de un organismo desarrollado es una progenie de este único cigoto y comparte la misma información genética con todas las demás células, las células se diferencian en formas especializadas, como células de piel, músculos o nerviosas. Por lo tanto, durante el desarrollo surge nueva información y se hereda de una manera que no implica cambios en la secuencia del ADN. Este fascinante proceso se llama epigénesis. Los cambios epigenéticos subyacen no solo al desarrollo normal, sino también al patológico. La epigénesis anormal contribuye a patologías humanas, como el envejecimiento, el cáncer, las enfermedades degenerativas, los defectos del desarrollo y el retraso mental.

Las células madre embrionarias (ESC) comparten con el embrión temprano el potencial de producir todo tipo de células del cuerpo humano. Esta rara propiedad biológica se conoce como pluripotencia. La pluripotencia es un estado epigenético único, en el sentido de que las CME pueden autorrenovarse, conservando al mismo tiempo el potencial de diferenciación multilinaje. La investigación propuesta aquí tiene como objetivo dilucidar la naturaleza molecular precisa de la pluripotencia.

En la última década surgió evidencia de que una porción sustancial de la información epigenética se transmite en forma de modificaciones químicas de las histonas y el ADN, en particular la metilación de histonas. La plantilla fisiológica de nuestro genoma, llamada cromatina, está compuesta de ADN envuelto alrededor de proteínas histonas. Las marcas de metilación se escriben y borran de las histonas mediante actividades enzimáticas específicas y las proteínas especializadas las leen para activar o silenciar la expresión genética. Aquí nos proponemos dilucidar qué escritores, lectores y borradores de la metilación de histonas son necesarios para el mantenimiento del estado epigenético único de pluripotencia. Sobre la base de este conocimiento inicial, realizaremos una serie de experimentos bioquímicos para comprender la red de interacciones proteína-proteína y proteína-ADN involucradas en la regulación epigenética de la pluripotencia.

Esperamos que nuestros estudios avancen significativamente en nuestra comprensión de las propiedades únicas de las ESC y nos acerquen al desarrollo de tecnologías eficientes para dirigir la diferenciación de células madre en tejidos terapéuticamente útiles. Aún más interesante es la posibilidad de que los reguladores epigenéticos de la pluripotencia descubiertos puedan usarse para restablecer las células diferenciadas de un paciente al estado pluripotente, eliminando así los obstáculos actuales en la derivación de células madre y la necesidad de ovocitos humanos, y evitando los problemas de rechazo de tejido. Por último, pero no menos importante, comprender los mecanismos de plasticidad epigenética de las CME humanas contribuirá al conocimiento básico del desarrollo humano. Los conocimientos básicos han demostrado una y otra vez ser la materia prima de la innovación y el progreso en medicina. Por lo tanto, a largo plazo nuestra investigación puede ayudar a la humanidad en formas que aún no podemos predecir.