p Um novo estudo em Nature Genetics identifica uma população específica de células-tronco embrionárias pluripotentes que podem ser reprogramadas para células semelhantes a totipotentes em cultura. Além disso, os cientistas de Helmholtz Zentrum München e Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) identificaram gargalos e motivadores dessa reprogramação. p A plasticidade celular é a capacidade de uma célula de produzir diferentes tipos de células. Nos primeiros estágios da vida, a única célula fertilizada proveniente do óvulo da mãe e do espermatozóide do pai é altamente plástico - dará origem a todos os tipos de células do corpo. A plasticidade celular é, portanto, essencial para a existência de organismos multicelulares como os humanos.

p A única célula fertilizada primeiro se divide em duas células (conhecidas como estágio de desenvolvimento de 2 células). A única célula e as duas células resultantes dela, têm o mais alto nível de plasticidade celular:são totipotentes, o que significa que eles podem fazer um organismo completo, incluindo o tecido placentário extra-embrionário. Em contraste, as células-tronco embrionárias são pluripotentes, o que significa que podem fazer todas as células do organismo, mas normalmente não o tecido extra-embrionário.

p Em uma cultura de células-tronco embrionárias (ES), uma pequena população (cerca de 1%) transforma-se espontaneamente em células semelhantes às células totipotentes do embrião em estágio de 2 células. Essas células são chamadas de células semelhantes a 2 células (2CLCs). Neste estudo, A equipe da Profa. Dra. Maria Elena Torres-Padilla começou a determinar a natureza molecular específica dessas células e descobrir como elas surgiram. Torres-Padilla é diretor do Instituto de Epigenética e Células-Tronco (IES) da Helmholtz Zentrum München e professor de Biologia das Células-Tronco da LMU. O objetivo da equipe era obter insights sobre as características moleculares da totipotência e descobrir como as mudanças na plasticidade celular podem ocorrer. Seu objetivo final é entender como essas células semelhantes a totipotentes "se comportam" para que possam manipulá-las, e gerá-los in vitro.

p A equipe começou comparando os genes expressos em células ES com aqueles expressos em 2CLCs. Para fazer isso, eles usaram células ES que expressam uma proteína fluorescente verde quando as células começam a expressar o gene MERVL. "MERVL é um retrotransposon expresso em células semelhantes a 2 células" explica Diego Rodriguez-Terrones, um Ph.D. aluna do laboratório Torres-Padilla e co-primeira autora do artigo. "O uso desta linha celular nos permite separar células semelhantes a 2 células das células ES na cultura ao coletar as células verdes que entraram no estado semelhante a 2 células. Em seguida, comparamos os genes expressos em ambos os tipos de células", acrescenta. . Esta análise do transcriptoma de uma única célula seguida por análises computacionais permitiu à equipe identificar os perfis de expressão gênica das células no processo de mudança de células ES para 2CLCs.

p Eles descobriram que durante o período de transição, as células expressaram quantidades crescentes de um gene que codifica o fator de transcrição Zscan4. Eles desenvolveram sua linha repórter para também ser capaz de expressar uma proteína fluorescente vermelha quando o Zscan4 é expresso. A imagem de células vivas confirmou que a maioria das células tornou-se vermelha (Zscan4 positivo) antes de se tornar verde (células semelhantes a 2 células positivas para MERVL). "Esta observação, combinado com os dados transcriptômicos, nos disse que as células passam por um estado intermediário antes de se tornarem células semelhantes a 2 células ", disse Maria Elena Torres-Padilla." Com base nessas mudanças aparentemente ordenadas na expressão do gene, queríamos descobrir o que poderia estar impulsionando o surgimento do estado semelhante a 2 células. Esta informação seria crucial para aprofundar nosso conhecimento sobre os principais reguladores da plasticidade celular ”.

p Com o objetivo de identificar reguladores de cromatina que possam promover a reprogramação celular, a equipe realizou uma triagem de siRNA, em que a expressão de mais de 1000 genes foi prejudicada para ver como o aparecimento de 2CLCs foi afetado. "Os resultados desta tela foram extraordinários, porque identificamos muitas novas proteínas que regulam o surgimento de 2CLCs ", disse o Dr. Xavier Gaume, co-primeiro autor do artigo e pós-doutorado no laboratório Torres-Padilla. De particular interesse foi a observação de que a redução dos níveis de um fator de cromatina específico (Ep400 / Tip60), resulta em mais 2CLCs. Como Ep400 / Tip60 está envolvido na compactação da cromatina, esta observação identifica uma ligação interessante entre a 'abertura' da cromatina com o aumento da potência.