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Organoides en 3D proporcionan información sobre la biología de las células madre

Una exposición constante a riesgos medioambientales provoca que el intestino delgado y la epidermis se autorrenueven a un ritmo curiosamente elevado. Comprender el mecanismo en que se basa la autorrenovación de estos tejidos de los mamíferos es crucial para entender la proliferación excesiva de células, denominada hiperplasia.

Salud

La homeostasis tisular está estrictamente regulada y una perturbación puede provocar una enfermedad o cáncer. En condiciones normales, las células madre endógenas de los tejidos reciben señales que les permiten autorrenovarse o diferenciarse para mantener un estado estable de los tejidos. Aunque la regulación transcripcional es esencial para controlar la cantidad de células madre, apenas hay información sobre la función de las modificaciones postranscripcionales y postranslacionales, como la metilación del ARN y la ubiquitinación, en la biología de las células madre. Organoides intestinales: un sistema modelo para estudiar las células madre El proyecto IntestineUb, puesto en marcha con el apoyo del programa Marie Curie y financiado con fondos europeos, estudió diversos aspectos de la biología de las células madre, tales como la multipotencia, el mantenimiento y la diferenciación en organoides intestinales primarios en 3D. La investigadora principal del proyecto, la doctora Ya-Lin Huang, explica que «los organoides intestinales primarios constituyen un potente sistema modelo “in vitro”, dado que recapitulan la organización del epitelio “in vivo” y, al mismo tiempo, son susceptibles a prácticamente todas las tecnologías experimentales». Se dio prioridad a las enzimas implicadas en la metilación del ARN, como la familia Nop2/SUN (NSUN) de metiltransferasas de ARN y enzimas desubiquitinantes (DUB) reconocidas por su función en la degradación de las proteínas. El objetivo era caracterizar el patrón de expresión de estas enzimas y los fenotipos de pérdida de función en las células madre e identificar aquellos necesarios para regular la cantidad de células madre. Mediante la tecnología CRISPR/Cas9, los investigadores llevaron a cabo estudios de pérdida de función en organoides intestinales y queratinocitos de la piel, centrándose en diversos genes NSUN y DUB. Una extensa ingeniería genética, junto con ensayos “in vitro”, ayudó a estudiar el efecto de los candidatos NSUN y DUB en rutas de señalización conocidas implicadas en el control homeostático. En otra parte del proyecto IntestineUb, los científicos investigaron la función de la ruta de señalización Wnt en la proliferación de células madre intestinales. Aunque la ruta Wnt se ha estudiado en detalle en diversos tipos de células madre, la mayoría de los informes abordan los efectos de la señalización Wnt mediante la activación transcripcional de la β-catenina. IntestineUb se centró en la señalización Wnt/STOP, que actúa de forma independiente respecto a la β-catenina y la transcripción, y regula la abundancia de proteínas mediante la degradación. Los investigadores validaron la función de la señalización Wnt/STOP en organoides intestinales y descubrieron que se centraba en las DUB. Hacia la regeneración de tejidos y el tratamiento del cáncer Sin duda, averiguar las rutas reguladoras de las células madre es fundamental para comprender cómo provoca enfermedades y cáncer una homeostasis perturbada. A pesar de las décadas de investigación, apenas se conoce la función de las enzimas NSUN y DUB en la homeostasis de las células madre epiteliales. La doctora Huang hace hincapié en que «la originalidad y el carácter innovador del proyecto IntestineUb radica en la combinación del análisis bioquímico de las NSUN y DUB con la fisiología de la homeostasis de las células madre epiteliales». Los resultados del estudio proporcionan conocimientos sin precedentes sobre la biología de las células madre y sientan las bases para la investigación futura sobre las enzimas NSUN y DUB para encontrar dianas terapéuticas. Los planes futuros implican principalmente aclarar la función fisiológica de los genes candidatos de NSUN y DUB “in vivo” mediante modelos de ratones con genes desactivados. Desde el punto de vista clínico, los resultados de IntestineUb podrían alimentar la investigación sobre inhibidores que modulan la función de las células madre y que pueden atenuar la hiperplasia. Además, según la doctora Huang, «la información sobre la biología y propiedades de las células madre de tejidos es la clave para los tratamientos regenerativos».

Palabras clave

IntestineUb, célula madre, DUB, NSUN, organoide intestinal, enzima, homeostasis, hiperplasia, señalización Wnt, “in vitro”, ensayo, CRISPR/Cas9

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