Final Genetica y Celulas Madre

GENTICA Y CLULAS MADRE

Sandra D`Innocenzo

Cristina Croce

Temas

Definicin de clulas madre, tipos

Mtodos de obtencin

Aplicaciones

Legislacin

Definicin

Son clulas que se encuentran en los organismos multicelulares, que tienen la capacidad de dividirse por mitosis.

Se dividen en dos clulas hijas: una clula es igual a la madre (autorrenovacin) y la otra clula puede diferenciarse.

Tipos de clulas madre

Wikipedia, 2013


Totipotentes: pueden convertirse en clulas de todos los tejidos, incluida la placenta. Pueden dar lugar a un individuo, forma capas embrionarias y extraembrionarias. Cigoto

Pluripotentes: son las llamadas clulas madre embrionarias o ES cells (embryonic stem cells). Pueden formar las tres capas embrionarias. Se encuentran en la masa celular interna del blastocisto.


Multipotentes: slo pueden generar clulas de su misma capa embrionaria. Clulas hematopoyticas

Unipotentes: pueden diferenciarse en clulas de un solo tipo. Clulas musculares.

Temas


Mtodos de obtencin Aplicaciones

Legislacin

Obtencin de clulas madre

Embriones congelados:

Blastmeros individuales

Reprogramacin de clulas somticas

Problemas ticos

Rechazo de transplantes


Jaenisch, 2008


Por reprogramacin por factores de transcripcin definidos

Por transferencia de ncleos

Por fusin de clulas somticas y clulas madre embrionarias

Transdiferenciacin

Induccin de stem cells por factores definidos

Cell Press, 2012

24 genes

Takahashi, 2006

iPS-MEF24

Stem cells pluripotentes inducidas a partir de fibroblastos embrinicos de ratn por 24 factores.

Anlisis: expresin de genes, cromatina, metilacin, etc.

RT-PCR: expresaron marcadores de ES cell

Takahashi, 2006

Oct3/4, Sox2, c-Myc y Klf4

Pruebas: RT-PCR, expresin de genes de ES cells, cromatina, metilacin iPS son similares a ES pero no idnticas. Combinaciones.

Prueba de pluripotencialidad: inyeccin subcutnea en ratn de iPS cells para formar teratoma.

Jaenisch,2008

Tejidos presentes en teratomas derivados de iPS-MEF4 (tres capas germinales)

Takahashi, 2006

iPS-TTFgfp4

iPS-TTFgfp4

Se obtuvieron embriones, pero no ratones quimricos

Takahashi, 2006

Conclusiones

iPS cells no son idnticas a las ES cells, como muestra su patrn global de expresin de genes y estado de metilacin.

Este es un importante paso en el control

de la pluripotencialidad, el cual podra permitir la creacin de clulas pluripotentes a partir de clulas somticas de pacientes. 2006

Qu pasa con humanos?

HDF: fibroblasto drmico humano, proveniente de dermis facial de una mujer caucsica de 36 aos.

Pruebas: marcadores, telomerasa, promotores, silenciamiento de retrovirus

Cuerpos embrioides: observaron distintos tipos de tejidos de las 3 capas embrionarias.

iPS-HDF4

Formacin de teratoma: iPS humanas transplantadas en ratn inmunodeficiente, forma tumor con varios tejidos

Tejidos de teratoma

Takahashi, 2007

Diferenciacin de iPS cells humanas en clulas cardacas, expresaron marcadores de cardiomiocitos.

Diferenciacin celular: por protocolos recientemente reportados, en

- Estructuras neuronales

- Cardiomiocitos

Conclusiones

iPS humanas similares a ES cells en morfologa, proliferacin, expresin de genes, actividad de promotores y telomerasa, diferenciacin in vitro y formacin de teratoma

Aumentar proporcin de clulas transducidas

Disminuir riesgo de tumorignesis

Hepatocitos-seguridad- medicina regenerativa

Resumen

Cell Press, 2012

:

Cell Press, 2012

Cuatro factores de transcripcin, GATA2, Gfi1b, cFos y ETV6 como los ms idneos para generar clulas precursoras de vasos sanguneos y la aparicin posterior de clulas hematopoyticas.

Utilizaron fibroblastos de ratn maduro

Bancos de sangre de cordn umbilical

Pblicos o privados

Ventajas: tratamiento consolidado, fcil obtencin, bajo riesgo de infeccin, sin problemas ticos, 100% compatibilidad

Desventajas: no siempre funciona, no sirve para enfermedades congnitas.

Malignidades: Leucemia linfoblstica aguda, Leucemia mieloblstica aguda, Leucemia mieloide crnica, Leucemia mieloide crnica juvenil, Linfoma no Hodgkin, Enfermedad de Hodgkin, Retinoblastoma, Liposarcoma, Neuroblastoma.

Sndromes mielodisplsicos

Sndromes de fallo medular: Anemia aplstica, Anemia de Diamond Blackfan, Disqueratosis congnita, Anemia de Fanconi, Trombocitopenia amegacarioctica, Sndrome de Kostmann.

Hemoglobinopatas: Anemia de clulas falciformes, Talasemia (Anemia de Cooley).

Desrdenes congnitos del metabolismo: Adrenoleucodistrofia, Enfermedad de Batten (ceroidolipofuscinosis neuronal), Enfermedad de Gnther, Mucopolisacaridosis (Sndrome de Hunter, Sndrome de Hurler), Enfermedad de Lesch-Nyhan, Sndrome de Maroteaux-Lamy.

Inmunodeficiencias: Enfermedad granulomatosa crnica, Sindrome de Omenn, Inmunodeficiencia combinada severa, Disgenesia reticular, Displasia tmica, Sndrome de Wiskott Aldrich, Enfermedad linfoproliferativa ligada al X.

Otras: Histiocitosis de clulas de Langerhans, Osteopetrosis.



Por transferencia de ncleos Por fusin de clulas somticas y clulas

madre embrionarias

Transdiferenciacin

Reprogramacin por Transferencia Nuclear

Primeros estudios datan del 1958 (Gurdon et al.)

El genoma se conserva durante el desarrollo

Las alteraciones del genoma en una clula diferenciada son reversibles

Imitacin de la fecundacin reprogramacin del ncleo mediante componentes naturales del huevo

Problemas

baja eficiencia reprogramacin incompleta del genoma donante

dificultad de obtencin de ovocitos y cuestionamientos ticos

Reprogramacin por Transferencia Nuclear





Transdiferenciacin

Reprogramacin por fusin celular

+ tcnica estandar de cultivo, sencillo para estudiar mecanismos de reprogramacin

- aplicacin limitada por ser tetraploides

Halley-Stott, 2013





Transdiferenciacin

Transdiferenciacin

La identidad de la clula puede cambiar de un linaje a otro

Halley-Stott, 2013

Temas


Mtodos de obtencin

Aplicaciones Legislacin

Aplicaciones de iPSCs

En ciencia bsica: estudiar enfermedades que no se pueden desarrollar en modelos animales

Para tratamientos: terapias especficas para el paciente

Alzheimer

Degeneracin del miocardio por infartos

Alzheimer

Trastorno neurodegenerativo

Caractersticas determinadas post-mortem Placas de amiloide

Ovillos neurofibrilares (relacionados con la demencia)

Halley-Stott, 2013

Modelos previos

Ratones: lograban inducir la formacin de la placa de amiloide pero no los ovillos neurofibrilares.

Neuronas fetales humanas: conflictos ticos

Utilizar iPSC de pacientes, diferenciadas a neuronas

Enfoque experimental

Halley-Stott, 2013

Paso a paso

Halley-Stott, 2013

Resultados

Mason et al., 2012

Secrecin elevada de -amiloide en pacientes. En los casos de Alzheimer espordico no se puede predecir por anlisis genticos.

Resultados

Mason et al., 2012

Mayor proporcin de Tau fosforilada en paciente. Mayor cantidad de quinasa activa en pacientes.

Conclusin

Lograron obtener neuronas funcionales de los pacientes

Encontraron en stas los marcadores de Alzheimer

Estudios futuros con iPSC ayudarn a conocer los mecanismos de la enfermedad

Introduccin de clulas madres cardacas mostraron mejoras en el miocardio daado

No mejoran directamente la capacidad contrctil del corazn

Miocardio infartado

Problema: cmo se realiza el implante

Solucin: generar lminas de tejido cardaco para implantar

Procedimiento

Obtencin de iPSC (marcadas con DsRed) y diferenciacin en un medio especfico para miocardio

Seleccin de clulas diferenciadas con medio de cultivo DMEM-sin glucosa

MB en lminas por tratamiento trmico no enzimtico

Seleccin de miocardiocitos

Mediante RT-PCR para marcadores cardacos Y confirmacin por inmunohistoqumica

Miki et al., 2012

Resultados

Induccin del infarto

Anlisis de dao

Implante de MB

Induccin del infarto

Anlisis de dao

2 semanas despus

4 semanas despus

Engrosamiento de la pared daada

Supervivencia de MB

Nuevo logro

Mejora en el rendimiento sistlico y antenuacin de la dilatacin diastlica

MB mejora directamente el rendimiento del corazn

Conclusin

El tratamiento con iPSC es muy prometedor para insuficiencias cardacas

Ventaja: especfico para el paciente

Es posible obtener cultivos puros, evitando posibles tumores

Temas


Mtodos de obtencin

Aplicaciones

Legislacin

Legislacin en U.S.A.

-1995 Clinton: prohibe el uso de fondos federales para

investigacin que resulte en la destruccin de embriones de cualquier origen. Fondos privados

-2006 Bush: veta la ley que elimina restricciones y el uso de embriones excedentes de fertilizacin in vitro.

-2009 Obama: remueve restriccin de fondos. Permanece prohibida la creacin de embriones humanos para investigacin y la investigacin en la cual embriones humanos se destruyen descartan o ponen en riego mayor que el permitido para investigacin en fetos en el tero. Cada estado tiene legislacin propia.

Legislacin en U.S.A.

We will vigorously support scientists who pursue this research. And we will aim for America to lead the world in the discoveries it one day may yield.

Wikipedia, 2013

Legislacin

Japn: el Consejo de Ciencia y Tecnologa vot para permitir a los cientficos investigar con clulas madre con fines teraputicos.

Sudamrica excepto Brasil: medidas restrictivas.

Argentina: los embriones deben ser considerados personas, con derechos y obligaciones, puesto que, para la legislacin argentina, la existencia de la persona comienza desde el momento de la concepcin, sea en el seno materno o fuera de l. Varios proyectos. Sin ley.

Gracias!

Referencias

Cell Press, 2013

Halley-Stott, R., Pasque, V., Gurdon, J.B. 2013. Development 140.

Jaenisch, R., Young, R. 2008. USA. Cell 132, 567-582.

Takahashi, K. y Yamanaka, S. 2006. Japn. Cell 126, 663-676

Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., ichisaka, T., Tomoda K., Yamanaka, S. 2007. Japn-USA. Cell 131, 1-12.

Wikipedia, 2013

Vocabulario

Cuerpo embrioide: agregado celular tridimensional, que tiene clulas de las 3 capas germinales.

Quimera: ser vivo que posee dos tipos de clulas diferentes, cada una con distinta constitucin gentica. Las clulas de rganos o zonas distintas del cuerpo tienen distinto ADN, como si fueran dos personas en una sola.

Teratoma: es un tumor encapsulado con componentes de tejidos u rganos que recuerdan los derivados normales de las tres capas germinales.

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