Los genes específicos de tejido, que se cree que están inactivos o no están marcados para su activación en las células madre embrionarias, sí están marcados por factores de transcripción, y la marca adecuada es potencialmente crucial para la función de los tejidos derivados de las células madre.
El hallazgo del estudio realizado por investigadores del Broad Stem Cell Research Center involucra una clase de genes cuyas propiedades antes se pensaba que no eran importantes para la función de las células madre. En cambio, la mayor parte de la investigación se ha centrado en genes que regulan una red de pluripotencia y genes que regulan la diferenciación de células madre embrionarias en otros linajes celulares.
Los investigadores del centro Broad se centraron en una tercera clase de genes, los que se expresan solo en tipos de células o tejidos definidos, que generalmente permanecen en silencio hasta mucho después de que las células madre embrionarias se han diferenciado en linajes celulares específicos.
"Aunque los modelos anteriores sugirieron que la cascada de eventos que conducen a la activación de genes específicos de tejido no comienza hasta que las células madre embrionarias se han diferenciado, nuestros hallazgos respaldan una nueva hipótesis en la que la competencia de estos genes para la expresión depende de marcas específicas establecidas en el estado pluripotente", dijo Stephen Smale, profesor de microbiología, inmunología y genética molecular y autor principal del estudio. "Si esta hipótesis es correcta, el marcado adecuado de genes específicos de tejido puede ser esencial para la pluripotencialidad y la diferenciación eficiente de células madre en tipos de células y tejidos clínicamente utilizables".
El estudio se publicó en la edición del 15 de diciembre de 2009 de la revista revisada por pares Genes and Development.
Antes de este estudio, se creía que los genes típicos específicos de tejido no tenían interacciones críticas y existían en un estado base en las células madre embrionarias, sentados en silencio en la célula esperando ser "marcados" por las proteínas que se ponían en movimiento una cascada de eventos moleculares. Sin embargo, Smale y su equipo identificaron inesperadamente marcas de proteínas en estos genes en células madre y obtuvieron pruebas sorprendentes de que la ausencia de estas marcas de células madre compromete la expresión génica en tejidos derivados de células madre. El hallazgo de que estos genes ya estaban marcados fue sorprendente, dijo Smale.
"Este hallazgo puede ayudarnos a comprender lo que realmente significa ser pluripotente", dijo Smale. "La verdadera pluripotencialidad puede depender de la marcación fiel en células madre pluripotentes de muchos o todos los genes dentro del genoma humano".
Esto podría ser particularmente importante para aquellos que buscan utilizar células madre embrionarias o células reprogramadas, llamadas células madre pluripotentes inducidas (iPS), para tratar enfermedades o en medicina regenerativa. Las marcas de células madre pueden garantizar que el resultado final (una célula beta para tratar la diabetes, una neurona para la enfermedad de Parkinson o una célula cardíaca para problemas cardíacos) sea una célula completamente funcional que opere al 100 por ciento de su potencial.
"Realmente necesitamos prestar atención a estos genes desde el principio", dijo Smale. "Aunque silenciosas en las células madre, sus propiedades parecen ser muy importantes".
Este estudio fue financiado por una subvención de los Institutos Nacionales de Salud y una subvención de capacitación del Instituto de Medicina Regenerativa de California a Jian Xu, autor principal del estudio. Otros participantes clave fueron Kenneth Zaret de la Universidad de Pennsylvania y Kathrin Plath del Broad Stem Cell Research Center.
