Investigadores del Instituto Babraham (EE.UU.) han descubierto un método para rejuvenecer las células de la piel humana en 30 años, haciendo retroceder el reloj del envejecimiento de las células sin perder su función.
El trabajo de los investigadores del programa de investigación de Epigenética del citado Instituto ha podido restaurar en parte la función de las células más viejas, así como rejuvenecer las medidas moleculares de la edad biológica. La investigación fue publicada hoy en la revista «eLife» y, aunque se encuentra en una etapa temprana de exploración, podría revolucionar la medicina regenerativa.
A medida que envejecemos, la capacidad de nuestras células para funcionar disminuye y el genoma acumula marcas de envejecimiento. La biología regenerativa tiene como objetivo reparar o reponer células, incluidas las vivas.
Una de las herramientas más importantes de la biología regenerativa es su capacidad para crear células que sean inducibles. El proceso es el resultado de varios pasos, cada uno de los cuales borra algunas de las marcas que hacen que las células se especialicen. En teoría, estas células madre tienen el potencial de convertidor se en cualquier tipo de célula, pero los científicos todavía no pueden recrear de manera confiable las condiciones para volver a diferenciar las células madre en todos los tipos de células.
Una de las herramientas más importantes de la biología regenerativa es su capacidad de crear células para inducir
El nuevo método, basado en la técnica ganadora del Premio Nobel que usan los científicos para fabricar células madre, supera el problema de borrar por completo la identidad celular al detener la reprogramación en parte colgante del proceso. Esto permitió a los investigadores encontrar el equilibrio preciso entre la reprogramación de las células, haciéndolas biológicamente más jóvenes, sin dejar de ser capaz de ser recuperar su función celular especializada.
En 2007, Shinya Yamanaka fue un iniciador científico en la conversión de células normales, que tienen una función específica, en células maduras que tienen la capacidad especial de convertirse en un tipo específico de célula. El proceso completo de reprogramación de células madre necesita alrededor de 50 días utilizando cuatro moléculas clave llamadas factores de Yamanaka.
El nuevo método, llamado “reprogramación transición de la fase de maduración”, expone las células a los factores de Yamanaka durante solo 13 días. En este momento, se eliminan los cambios relacionados con la cama y las celdas se apedrean temporalmente sobre su identidad. A las células parcialmente reprogramadas se les da el tiempo de crecer en condiciones normales, para observar si volvía su función específica de las células de la piel. El análisis del genoma mostró que las células han recuperado las marcas características de las células de la piel (fibroblastos), se confirma al observar la producción de colágeno en las células reprogramadas.
Para demostrar que las células se rejuvenecen, los investigadores buscan cambios en las características del envejecimiento.
Como explicó Diljeet Gill, “Nuetra comprensión del envejecimiento a nivel molecular ha progresado pendiente de la última década, dando lugar a técnicas que permiten a los investigadores medir biológicos relacionados con la edad en las células humanas. Pudimos aplicar esto a nuestro experimento para determinar el alcance de la reprogramación que modificó nuestro nuevo método”.
Las celdas reprogramadas coinciden con el perfil de las celdas que serán 30 años más jóvenes en comparación con los grupos de referencia
Los investigadores observaron múltiples medios de la edad celular: el reloj epigenético, donde las etiquetas químicas presentes en todo el genoma indican la edad, y el transcriptoma, todas las lecturas de genes producidos por la célula. Según estas dos medidas, las células reprogramadas coinciden con el perfil de las células que serán 30 años más jóvenes en comparación con los conjuntos de datos de referencia.
Las aplicaciones potenciales de esta técnica dependen de si las células no solo parecen más jóvenes, sino que también funcionan como células jóvenes. Los fibroblastos producen colágeno, una molécula que se encuentra en los huesos, la piel, los tendones y los ligamentos, lo que ayuda a estructurar los tejidos y curar las heridas. Los fibroblastos rejuvenecidos produjeron más proteínas de colágeno en comparación con las células control que no se dieron durante el proceso de reprogramación. Los fibroblastos también se mueven hacia áreas que necesitan reparación.
Los investigadores sondearon las células parcialmente rejuvenecidas y descubrieron que los fibroblastos tratados se filmaban hacia la brecha más rápidamente que las células más viejas. Esta es una señal prometedora de que algún día esta investigación podría usarse para crear células que sean mejores para curar heridas.
Hemos probado que las células se pueden rejuvenecer sin perder su función y que el rejuvenecimiento busca restaurar alguna función a las células viejas
En el futuro, esta investigación también puede abrir otras posibilidades terapéuticas; Los investigadores observaron que el método también incluye un efecto sobrio de genes relacionados con el encierro y síndromes relacionados con la educación. El gen APBA2, asociado con la enfermedad de Alzheimer, y el gen MAF con un papel en el desarrollo de cataratas, ambos mostraron cambios hacia niveles juveniles de transcripción.
El mecanismo detrás de la reprogramación transitoria exitosa aún no se comprende completamente y es la siguiente pieza del rompecabezas para explorar. Hola. los investigadores especulan que las áreas clave del genoma involucradas en dar forma a la identidad celular podrían escapar al proceso de reprogramación.
Diljeet concluye que “nuestros resultados representan un gran paso adelante en la comprensión de la reprogramación celular. Hemos probado que las células se pueden rejuvenecer sin perder su función y que el rejuvenecimiento busca restaurar alguna función a las viejas células. El hecho de que también vimos un reverso de los indicadores de envejecimiento en genes asociados con enfermedades es particularmente prometedor”.
manuel serrano
Factores de Yamanaka
Científicos del laboratorio de Plasticidad Celular y Enfermedad del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) de Barcelona, liderados por el investigador ICREA Manuel Serrano, han logrado rejuvenecer algunos órganos y tejidos de ratones mediante un ciclo de reprogramación celular. En concreto, los científicos han observado cambios significativos en el páncreas, el hígado, el bazo y la sangre de los roedores.
“El objetivo de este trabajo fue identificar los procesos iniciales de la reprogramación in vivo y del rejuvenecimiento celular con la idea de identificar aquellos en los que puedan intervenir en estudios futuros, ya se a través de fármacos o bien a nivel nutricional”, explica Serrano .
En el estudio, publicado en la revista “Aging Cell”, los investigadores han estudiado los efectos de un ciclo único de estimulación de los factores de Yamanaka con objeto de poder definir mejor los mecanismos implicados.
Para ello, han analizado los cambios que sucedieron el envejecimiento en el metabolismo, la expresión de los genes y el estado del ADN de las células, y cómo estos son parcialmente revertidos por la reprogramación.
“Queríamos estudiar los efectos iniciales del proceso de rejuvenecimiento y ha sido una grata sorpresa para observar mejoras en el nivel molecular, sobrio todo en el páncreas”, concluyó Dafni Chondronasiou, primera autora del artículo.
