La investigación en el Instituto Babraham ha desarrollado un método para «saltar en el tiempo» las células de la piel humana 30 años, haciendo retroceder el reloj del envejecimiento de las células sin perder su función especializada. El trabajo de los investigadores del programa de investigación de Epigenética del Instituto ha restaurado parcialmente la función de las células más viejas y rejuvenecido las medidas moleculares de la edad biológica. La investigación se publica hoy en la revista eLife y aunque está en las primeras etapas de investigación, podría revolucionar la medicina regenerativa.

La investigación en el Instituto Babraham ha desarrollado un método para «saltar en el tiempo» las células de la piel humana 30 años, haciendo retroceder el reloj del envejecimiento de las células sin perder su función especializada. El trabajo de los investigadores del programa de investigación de Epigenética del Instituto ha restaurado parcialmente la función de las células más viejas y rejuvenecido las medidas moleculares de la edad biológica. La investigación se publica hoy en la revista eLife y aunque está en las primeras etapas de investigación, podría revolucionar la medicina regenerativa.

¿Qué es la Medicina Regenerativa?

Con el aumento de la edad, la funcionalidad de nuestras células disminuye y el genoma acumula signos de la edad. La biología regenerativa tiene como objetivo reparar o reemplazar las células, incluidas las viejas. Una de las herramientas más importantes de la biología regenerativa es nuestra capacidad para generar células madre «inducidas». El proceso es el resultado de múltiples 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 convertirse en cualquier tipo de célula, pero los científicos aún no pueden recrear de manera confiable las condiciones para que las células madre se vuelvan a diferenciar en todos los tipos de células.

Volver el tiempo atrás

El nuevo método, basado en la técnica ganadora del Premio Nobel que utilizan los científicos para crear células madre, supera el problema de borrar por completo la identidad de la célula al detener la reprogramación a mitad del proceso. Esto permitió a los investigadores lograr el equilibrio preciso entre la reprogramación de las células, haciéndolas biológicamente más jóvenes, mientras recuperan su función celular especializada.

En 2007, Shinya Yamanaka fue el primer científico en convertir células normales, que tienen una función específica, en células madre, que tienen la capacidad especial de convertirse en cualquier tipo de célula. El proceso completo de reprogramación de células madre toma alrededor de 50 días y utiliza cuatro moléculas clave llamadas factores de Yamanaka. El nuevo método, llamado «reprogramación transitoria de la fase de maduración», expone las células a los factores de Yamanaka durante solo 13 días. En este punto, los cambios relacionados con la edad se han aclarado y las células han perdido temporalmente su identidad. A las células parcialmente reprogramadas se les dio tiempo para crecer en condiciones normales para ver si volvía su función específica de células de la piel. El análisis del genoma mostró que las células habían recuperado marcadores característicos de las células de la piel (fibroblastos), lo que se confirmó al observar la producción de colágeno en las células reprogramadas.

La edad no es solo un número

Para mostrar que las células se habían rejuvenecido, los investigadores buscaron cambios en las características del envejecimiento. Dr Diljeet Gill, posdoctorado en el laboratorio de Wolf Reik en el instituto, quien dirigió el trabajo como estudiante de doctorado, explica: «Nuestra comprensión del envejecimiento a nivel molecular ha evolucionado durante la última década, produciendo técnicas que permiten a los investigadores medir Cambios biológicos en las células humanas. Pudimos aplicar esto a nuestro experimento para determinar el alcance de la reprogramación de nuestro nuevo método”.

Los investigadores examinaron varias medidas de la edad celular. El primero es el reloj epigenético, donde los marcadores químicos presentes en todo el genoma indican la edad. El segundo es el transcriptoma, todas las muestras de genes que produce la célula. Con estas dos medidas, las células reprogramadas coincidieron con el perfil de las células que eran 30 años más jóvenes en comparación con los conjuntos de datos de referencia.

Las posibles aplicaciones de esta técnica dependen de que las células no solo parezcan más jóvenes, sino que también funcionen como células jóvenes. Los fibroblastos producen colágeno, una molécula que se encuentra en los huesos, los tendones de la piel y los ligamentos que ayuda a estructurar los tejidos y curar las heridas. Los fibroblastos rejuvenecidos produjeron más proteínas de colágeno en comparación con las células de control que no se sometieron al proceso de reprogramación. Los fibroblastos también se mueven hacia áreas que necesitan reparación. Los investigadores probaron las células parcialmente rejuvenecidas creando un corte artificial en una capa de células en un plato. Descubrieron que sus fibroblastos tratados se movieron hacia la brecha más rápido que las células más viejas. Esta es una señal prometedora de que esta investigación podría usarse algún día para crear células que sean mejores para curar heridas.

En el futuro, esta investigación también podría abrir otras posibilidades terapéuticas; Los investigadores observaron que su método también afectó a otros genes relacionados con enfermedades y síntomas relacionados con la edad. Él APBA2 Gen asociado con la enfermedad de Alzheimer y la MAF Los genes implicados en el desarrollo de cataratas, ambos mostraron cambios hacia los niveles de transcripción juvenil.

El mecanismo detrás de la reprogramación temporal exitosa aún no se comprende completamente y es la siguiente pieza del rompecabezas para explorar. Los investigadores especulan que áreas clave del genoma involucradas en la formación de la identidad celular pueden escapar al proceso de reprogramación.

Diljeet concluyó: «Nuestros resultados representan un gran avance en nuestra comprensión de la reprogramación celular. Hemos demostrado que las células se pueden rejuvenecer sin perder su función y que el rejuvenecimiento tiene como objetivo restaurar alguna función a las células viejas». El hecho de que también vimos una reversión de los indicadores de envejecimiento en genes asociados a enfermedades es particularmente prometedor para el futuro de este trabajo”.

El profesor Wolf Reik, líder de grupo en el programa de investigación de epigenética que recientemente asumió como director del Instituto de Cambridge Altos Labs, dijo: “Este trabajo tiene implicaciones muy emocionantes. En última instancia, podremos identificar y apuntar específicamente a genes que rejuvenezcan sin reprogramar para reducir los efectos del envejecimiento. Este enfoque promete valiosos descubrimientos que podrían abrir asombrosos horizontes terapéuticos”.


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