Control dependiente de ubiquitina de la autorrenovación y expansión de hESC

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Detalles de la concesión de la subvención

Tipo de subvención:
Biología Básica III
Conceder número:
RB3-02222
Investigador(es):
Nombre:
Dr. Michael P. Rapé Dr.
Institución:
Universidad de California, Berkeley
Tipo:
PI

Uso de células madre humanas:
Células madre embrionarias
Valor del premio:
$1,224,805
Estatus
Cerrado

Informe de progreso

Período de información:
Los estudiantes de Year 1
Período de información:
Los estudiantes de Year 2
Período de información:
Los estudiantes de Year 3

Detalles de la solicitud de subvención

Titulo de la aplicación:

Control dependiente de ubiquitina de la autorrenovación y expansión de hESC

Resumen público:
Las células madre embrionarias humanas (hESC) o las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) proporcionan un recurso invaluable para la medicina regenerativa y el modelado de enfermedades. Para poder utilizar estas células en la clínica, las hESC y las iPSC deben ampliarse sin introducir inestabilidad genética. Sin embargo, los protocolos actuales de propagación de hESC e iPSC frecuentemente dan como resultado aneuploidía, un estado celular potencialmente tumorigénico. Debido a su potencial tumorigénico, las hESC indiferenciadas deben eliminarse de las poblaciones celulares antes del trasplante; sin embargo, no se han desarrollado formas eficientes de lograrlo de forma segura. En conjunto, estas limitaciones limitan en gran medida el uso de hESC o iPSC en medicina regenerativa.

Aquí, proponemos diseccionar y manipular los mecanismos de división y supervivencia de hESC. Basándonos en nuestros datos preliminares y observaciones previas en células embrionarias, inicialmente analizaremos el papel y la regulación del complejo promotor de la anafase (APC/C), un componente esencial de la maquinaria central del ciclo celular, y Cul3, una enzima necesaria para la integración de la señalización extracelular en el programa de división hESC. Estos experimentos aprovecharán nuestra experiencia en el desarrollo de sistemas bioquímicos para diseccionar vías complejas in vitro, combinados con un análisis en profundidad del control del ciclo celular en hESC in vivo. Comprender el control de la división de hESC por parte de APC/C y Cul3 identificará los mecanismos que generan aneuploidía durante el cultivo de hESC. Posteriormente, aislaremos nuevas enzimas de ubiquitinación específicas de hESC necesarias para la división y la supervivencia mediante el uso de pantallas de ARNip en hESC. Identificaremos los sustratos de enzimas críticas para determinar su papel en el control de la división y la supervivencia. La manipulación de la actividad de enzimas o sustratos específicos de hESC permitirá la eliminación de células indiferenciadas de poblaciones celulares, un paso esencial antes del trasplante.

Los resultados de estos estudios proporcionarán información fundamental sobre los mecanismos que controlan la división y la supervivencia de las hESC. Con base en los hallazgos sobre el control de la división, podremos desarrollar protocolos para la expansión fiel de hESC o iPSC en cultivo, mientras que comprender los mecanismos de supervivencia de hESC apuntará a estrategias para la eliminación selectiva de células indiferenciadas de poblaciones celulares. Ambos resultados de este estudio ampliarán enormemente el uso de células madre para la medicina regenerativa.
Declaración de beneficio para California:
Las células madre embrionarias humanas (hESC) o las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) proporcionan un recurso invaluable para la medicina regenerativa y el modelado de enfermedades. Para poder utilizar estas células en la clínica, las hESC y las iPSC deben ampliarse sin introducir inestabilidad genética. Sin embargo, los protocolos actuales de propagación de hESC e iPSC frecuentemente dan como resultado aneuploidía, un estado celular potencialmente tumorigénico. Debido a su potencial tumorigénico, las hESC indiferenciadas deben eliminarse de las poblaciones celulares antes del trasplante; sin embargo, no se han desarrollado formas eficientes de lograrlo de forma segura. En conjunto, estas limitaciones limitan en gran medida el uso de hESC o iPSC en medicina regenerativa. Aquí, proponemos diseccionar y manipular los mecanismos de división y supervivencia de hESC. Identificaremos y analizaremos los mecanismos que controlan la maquinaria central de división de hESC y aquellos que logran la integración de señales extracelulares en el programa de división de hESC. Los hallazgos de estos estudios nos permitirán desarrollar protocolos para la expansión fiel de hESC o iPSC en cultivo, un paso esencial para utilizar estos tipos de células para la diferenciación o como modelos de enfermedades. En la última parte de este trabajo, utilizaremos análisis de ARNip para aislar nuevas enzimas de ubiquitinación y sus sustratos necesarios para la división y supervivencia de hESC. La manipulación de la actividad de estas proteínas proporcionará estrategias para eliminar células indiferenciadas de las poblaciones celulares. Como los protocolos de diferenciación actuales son ineficientes, se requiere la eliminación selectiva de células indiferenciadas antes de que pueda ocurrir el trasplante de células diferenciadas. Los resultados de esta parte de nuestro estudio también se pueden implementar para matar selectivamente células tumorales desdiferenciadas durante la quimioterapia. Juntos, nuestro estudio proporcionará información fundamental sobre los mecanismos que controlan la división y la supervivencia de hESC para desarrollar protocolos para una expansión fiel de hESC o iPSC en cultivo y para la eliminación selectiva de células indiferenciadas de poblaciones celulares. Ambos resultados de este estudio pueden traducirse directamente para aplicaciones en la clínica, ampliando enormemente el uso de células madre para la medicina regenerativa.

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