Las células madre de los embriones humanos se especializan sorprendentemente pronto

Investigadores del Instituto Francis Crick identificaron el momento en que las células madre embrionarias humanas se comprometen irreversiblemente a especializarse. Nuestra historia biológica se remonta a un pequeño grupo de células llamadas células madre embrionarias, que a través de la división celular dan lugar a células que se especializan para desempeñar un papel específico en el cuerpo, por un proceso conocido como diferenciación. Comprender cuándo y cómo se especializan las células madre embrionarias proporciona información sobre la diferenciación saludable y cómo las células "recuerdan" qué tipo de célula son. Este proceso puede salir mal en el cáncer, cuando las células "olvidan" su identidad y cambian al tipo incorrecto. Como parte de la investigación, publicada en Cell Stem Cell, los científicos del Instituto Francis Crick descubrieron que las células madre embrionarias se diferencian inesperadamente temprano, comprometiéndose irreversiblemente a convertirse en cada uno de los más de 200 tipos de células en el cuerpo.

Mostraron que esto fue el resultado de la activación de un pequeño grupo de genes recientemente identificado, al que denominaron 'genes de compromiso temprano'.

"Al trabajar con células madre y modelos matemáticos, hemos identificado una nueva clase de genes que son responsables de regular una de las primeras etapas del desarrollo humano", dice Silvia Santos, autora y líder del grupo en el Laboratorio de Biología Celular Cuantitativa en el Instituto Francis Crick . "Una vez que se activan estos genes, es cuestión de minutos antes de que las células se comprometan completamente a la diferenciación. La velocidad de esto es increíblemente sorprendente, especialmente si consideras cómo son los primeros signos de diferenciación, en las que el embrión que desarrolla las primeras capas de germen embrionario en aproximadamente tres días. Estas capas finalmente dan lugar a todos los tejidos del feto en crecimiento semanas más tarde ".

Los investigadores se centraron en un gen de compromiso temprano, llamado GATA3. Cuando este gen se activó experimentalmente en el laboratorio, las células madre embrionarias se comprometieron rápidamente a la diferenciación. Por otro lado, cuando se eliminó este gen, este proceso fue lento y no del todo correcto.

"GATA3 es crucial para la diferenciación oportuna y saludable de las células madre. Una vez que se activa, este gen desencadena un ciclo de retroalimentación positiva, que lo ayuda a mantenerse activo. A su vez, esto asegura que las células permanezcan diferenciadas y no vuelvan a un estado de células madre ", dice Alexandra Gunne-Braden, coautora principal y postdoctorado en el Laboratorio de Biología Celular Cuantitativa en el Instituto Francis Crick.

Esta investigación utilizó células madre tomadas de embriones donados por personas sometidas a fertilización in vitro. Los embriones donados no fueron necesarios en el curso de su tratamiento de fertilidad y de lo contrario habrían sido destruidos.

"Cuando las células madre embrionarias se comprometen con la especialización es una pregunta fundamental y, sin embargo, hasta ahora, sin respuesta", continúa Silvia Santos. "Es importante que comprendamos más sobre esto, ya que la función saludable de las células se basa en el proceso de cómo las células adquieren y recuerdan su identidad durante el proceso de diferenciación. Esta valiosa información sobre el desarrollo humano temprano podría abrir nuevas vías para la investigación de enfermedades que ocurren cuando este proceso sale mal ".

Fuente de la noticia: The Francis Crick Institute. "Stem cells in human embryos commit to specialization surprisingly early." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 April 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200417114447.htm