Hispanopedia WikiEn biología y medicina , la genómica de células madre consiste en el análisis de los genomas de estas células . Actualmente, este campo se está expandiendo rápidamente debido a la drástica disminución del costo de la secuenciación genómica . El estudio de la genómica de células madre tiene amplias implicaciones en el estudio de la biología de estas células y en sus posibles usos terapéuticos.
Aplicaciones
La aplicación de la investigación en este campo podría conducir al descubrimiento de fármacos y a la obtención de información sobre enfermedades mediante la caracterización molecular de la célula madre pluripotente a través de la secuenciación del ADN y del transcriptoma , y el análisis de los cambios epigenéticos de las células madre y los productos subsiguientes.
Análisis fenotípico de células individuales
Un paso en ese proceso es el análisis fenotípico de células individuales y la conexión entre el fenotipo y el genotipo de células madre específicas. Si bien los análisis genómicos actuales se realizan con poblaciones celulares completas, centrarse en una sola célula madre ayudará a determinar la actividad de señalización específica asociada con diferentes grados de diferenciación de células madre y limitará el ruido de fondo debido a poblaciones heterogéneas. [ 1 ]
enfermedad de Alzheimer
El análisis de células individuales de células madre pluripotentes inducidas (iPSC), o células madre capaces de diferenciarse en muchos tipos celulares diferentes, es un método sugerido para tratar enfermedades como la enfermedad de Alzheimer (EA). Esto incluye la comprensión de las diferencias entre la EA esporádica y la EA familiar. Primero se toma una muestra de piel del paciente y se transforman las células mediante la transducción con retrovirus para codificar genes de células madre como Oct4 , Sox2 , KLF4 y cMYC . Esto permite reprogramar las células de la piel en líneas celulares madre específicas del paciente. [ 2 ] La obtención de secuencias genómicas de estas células individuales permitiría tratamientos específicos para cada paciente y una mayor comprensión de los modelos de la enfermedad de Alzheimer.
Otras enfermedades
Esta técnica se utilizaría para enfermedades similares, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la atrofia muscular espinal (AME). Estas células madre desarrolladas a partir de un solo paciente también podrían utilizarse para producir células afectadas por las enfermedades mencionadas. Como se ha indicado, esto también dará lugar a fenotipos específicos de cada paciente para cada enfermedad. Se pueden realizar análisis químicos adicionales para desarrollar fármacos más seguros mediante información de secuencia y pruebas de cultivo celular en células iPSC. Tras el desarrollo de un fármaco específico, este puede transferirse a células de otros pacientes enfermos, sometiéndose a pruebas de seguridad. [ 3 ]
Métodos
El estudio de la genómica de las células madre incluye la epigenómica , que abarca estudios a escala genómica sobre la variación en la regulación de la cromatina. Estos estudios también buscan ampliar la investigación en modelos de medicina regenerativa y diferenciación de células madre. Los patrones de expresión génica específicos de cada tipo celular durante el desarrollo se producen como resultado de interacciones a nivel de la cromatina.
La epigenómica de células madre se centra en la plasticidad epigenética de las células madre embrionarias humanas (hESC).
Dominios bivalentes
Esto incluye la investigación de dominios bivalentes como promotores o regiones de cromatina que son modificadas por la iniciación de la transcripción y están relacionadas con el silenciamiento génico .
Potenciadores activos
También están analizando las diferencias entre potenciadores activos y potenciadores latentes , o potenciadores que controlan específicamente la regulación génica dependiente de la señalización. Los potenciadores activos se caracterizan por la acetilación de la histona H3 ( H3K27ac ) , mientras que los latentes se metilan en H3K27me3 .
Metilación
Los estudios epigenómicos de células madre también analizan los patrones de metilación del ADN, específicamente las características de la hidroximetilación frente a la metilación general y la diferencia entre la metilación de promotores ricos en islas CpG y promotores pobres en CpG . Se ha observado en células madre embrionarias de ratón (mESC) que las mESC implantadas adquirieron características similares de metilación de histonas a las de los embriones en los que se trasplantaron, lo que indica que la metilación puede ser un indicador del entorno. Esto orientará los estudios sobre las diferencias entre las células madre pluripotentes inducidas y las células madre embrionarias. Estos estudios esperan generar información sobre la capacidad de diferenciación de las iPSC, para lo cual primero es necesario mejorar la lectura de la firma de la cromatina.
Factores reguladores
También espera producir para investigar los factores reguladores que controlan el desarrollo embrionario humano. [ 4 ] Utilizando técnicas de terapia farmacológica como se mencionó anteriormente, la epigenómica también permitiría obtener más información sobre la actividad de los fármacos.
Véase también
Referencias
- ↑ DeWitt, ND, Yaffe, MP, & Trounson, A. (2012). Construyendo genómica de células madre en California y más allá. Nature Publishing Group, 30(1), 20–25.
- ↑ Israel, MA, & Goldstein, LS (2011). Captura de genomas de la enfermedad de Alzheimer con células madre pluripotentes inducidas: perspectivas y desafíos, 1–11.
- ↑ Rubin, LL, & Haston, KM (2011). Biología de células madre y descubrimiento de fármacos. BMC Biology, 9(1), 42.
- ↑ Rada-Iglesias, A., & Wysocka, J. (2011). Epigenómica de células madre embrionarias humanas y células madre pluripotentes inducidas: perspectivas sobre la pluripotencia e implicaciones para la enfermedad, 1–13.
- Células madre