Papel de las mitocondrias en la autorrenovación frente a la diferenciación de células madre embrionarias humanas

Las células madre embrionarias humanas (hESC) tienen un gran potencial para tratar múltiples enfermedades humanas, incluidas, entre otras, el cáncer, la diabetes, la obesidad, la enfermedad de Alzheimer y ciertos tipos de insuficiencia cardíaca. Sin embargo, existe una creciente apreciación de la idea de que no todas las hESC tienen capacidades idénticas para corregir o mejorar enfermedades y no todas las hESC serán valiosas como posibles fuentes de células terapéuticas. Debido a que las hESC contienen información genética como todas las células humanas, algunas hESC tendrán mutaciones o alteraciones genéticas que las harán más o menos deseables para la terapia. La información hereditaria contenida en las hESC proviene del ADN del núcleo celular y también del ADN del interior de las mitocondrias heredadas de la madre. De hecho, son las capacidades funcionales de las mitocondrias en las hESC las que aborda esta propuesta porque más de 400 mutaciones en el ADN mitocondrial provocan enfermedades y muchos más trastornos asociados con la disfunción mitocondrial, a menudo no identificados a nivel molecular, surgen de mutaciones en el ADN nuclear.

Es potencialmente peligroso que se sepa tan poco sobre las capacidades funcionales y el papel de las mitocondrias en las hESC y en las principales decisiones que toman las hESC, como por ejemplo si se autorenuevan y producen más células madre o si se diferencian en cualquiera de las células humanas conocidas. linajes, incluidos músculos, piel, cerebro y otros tipos de células. Anticipamos el día en que las terapias con células madre para combatir enfermedades o proporcionar reemplazos para componentes desgastados sean una parte principal del tratamiento médico individualizado. Por lo tanto, creemos que es fundamental elegir los mejores materiales de partida de células madre para dichas aplicaciones terapéuticas. Este punto de vista, combinado con el deseo de comprender cómo las mitocondrias, como fuente principal de energía y generación de componentes básicos de una célula, funcionan en las decisiones sobre las células madre, nos impulsa a proporcionar tres áreas integradas de investigación específica sobre las mitocondrias de las células madre y sus funciones. ) en la toma de decisiones. Nuestros estudios evaluarán funciones y estructuras mitocondriales básicas en una variedad de hESC para apreciar la variabilidad en distintas hESC (objetivo 3). Alteraremos la función mitocondrial en hESC con insultos genéticos y ambientales para apreciar los efectos globales sobre la función hESC y como una forma de ayudar a seleccionar células madre apropiadas para futuras aplicaciones terapéuticas (Objetivo 1). Obligaremos a las hESC con mitocondrias normales o alteradas a diferenciarse en células germinales, células sanguíneas, células de la piel o células cerebrales con colaboradores expertos en cada tipo de linaje para evaluar cómo el estado de la función mitocondrial dictará la capacidad de las hESC de proporcionar múltiples y distintas linajes de reemplazo para su uso (Objetivo 2).

En resumen, esperamos que nuestros estudios revelen el papel fundamental de las mitocondrias en la biología de las células madre y este nuevo conocimiento y nuestro enfoque analítico ayudarán a proporcionar información esencial para elegir las células madre óptimas para futuras aplicaciones terapéuticas.