ABSTRACT
Summary Induced pluripotent stem cells (iPSCs) are somatic cells reprogrammed into an embryonic-like pluripotent state by the expression of specific transcription factors. iPSC technology is expected to revolutionize regenerative medicine in the near future. Despite the fact that these cells have the capacity to self-renew, they present low efficiency of reprogramming. Recent studies have demonstrated that the previous somatic epigenetic signature is a limiting factor in iPSC performance. Indeed, the process of effective reprogramming involves a complete remodeling of the existing somatic epigenetic memory, followed by the establishment of a "new epigenetic signature" that complies with the new type of cell to be differentiated. Therefore, further investigations of epigenetic modifications associated with iPSC reprogramming are required in an attempt to improve their self-renew capacity and potency, as well as their application in regenerative medicine, with a new strategy to reduce the damage in degenerative diseases. Our review aimed to summarize the most recent findings on epigenetics and iPSC, focusing on DNA methylation, histone modifications and microRNAs, highlighting their potential in translating cell therapy into clinics.
Resumo As células-tronco de pluripotência induzida (CTPI) ou do inglês induced pluripotent stem cells (iPSCs) são células somáticas reprogramadas para o estado embrionário por meio da expressão de fatores ectópicos de transcrição específicos, tornando-as um alvo promissor para a medicina regenerativa. Apesar das CTPI compartilharem características embrionárias, como pluripotência e capacidade de autorrenovação, elas possuem uma baixa eficiência de reprogramação, sendo a memória epigenética uma das principais barreiras nesse processo. A epigenética é caracterizada por alterações reversíveis e herdáveis no genoma funcional que não alteram a sequência de nucleotídeos do DNA. Dentre as diferentes modificações epigenéticas, destacam-se metilação de DNA, alterações em histonas e microRNA. Atualmente, sabe-se que o processo de reprogramação efetivo das CTPI envolve um completo remodelamento da memória epigenética somática existente, seguido pelo estabelecimento de uma "assinatura epigenética" que esteja de acordo com o novo tipo de célula a ser diferenciada. Modificações epigenéticas personalizadas são capazes de melhorar o rendimento e a efetividade das CTPI geradas, abrindo uma nova perspectiva para a terapia celular. Nesta revisão reunimos as principais informações sobre os fatores epigenéticos que afetam a reprogramação das CTPI, bem como seus benefícios na aplicação da terapia celular.
Subject(s)
Humans , Regenerative Medicine , Cellular Reprogramming , Induced Pluripotent Stem Cells/cytology , Histones , DNA Methylation , MicroRNAs , Epigenesis, GeneticABSTRACT
La investigación con células madre humanas de pluripotencia inducida (iPS) plantea nuevos retos para los Estados y para los agentes implicados en investigación biomédica orientada a la terapia celular y la medicina regenerativa. Desde una concepción de la bioética práctica asociada a la función crítica que los comités de ética en investigación biomédica ejercen en los Estados, se analizan las cuestiones no resueltas en la evaluación de los proyectos de investigación que utilizan células iPS en España. El principal problema objeto de tratamiento es, a nuestro parecer, la equivoca equiparación que se efectúa entre células madre de origen embrionario y células iPS obtenidas de muestras biológicas de células adultas, tanto en la normativa vigente como por parte de los comités de ética encargados de la evaluación y control. De esta forma, el trabajo integra las bases científicas en investigación con células iPS y las implicaciones éticas, sociales y políticas aparejadas. En especial, se estudia la respuesta jurídica para entender cómo la bioética en acción que aquí se propugna permite una respuesta, se es preciso identificar debilidades e introducir mejoras y plantear propuestas para una correcta evaluación de este tipo de investigaciones. Consideramos que la visión crítica que ofrece este trabajo es fundamental para aportar elementos de debate a loa reflexión bioética sobre las nuevas tendencias en investigación biomédica en la actualidad...
Subject(s)
Humans , Ethics Committees, Research/legislation & jurisprudence , Stem Cell Research/legislation & jurisprudence , Ethics, Research , Health Research EvaluationABSTRACT
Transgenic technology has become an essential tool for the development of animal biotechnologies, and animal cloning through somatic cell nuclear transfer (SCNT) enabled the generation of genetically modified animals utilizing previously modified and selected cell lineages as nuclei donors, assuring therefore the generation of homogeneous herds expressing the desired modification. The present study aimed to discuss the use of SCNT as an important methodology for the production of transgenic herds, and also some recent insights on genetic modification of nuclei donors and possible effects of gene induction of pluripotency on SCNT.
Tecnologias de modificação genética têm se tornado ferramentas essenciais para o desenvolvimento de biotecnologias animais. A clonagem animal mediante transferência nuclear de célula somática (TNCS) possibilitou a geração de animais geneticamente modificados através da utilização de linhagens celulares previamente modificadas e selecionadas como doadoras de núcleo, garantindo desta maneira a geração de rebanhos homogênoes expressando a modificação desejada. O presente estudo objetivou discutir o uso da TNCS como importante metodologia para a produção de rebanhos transgênicos, assim como experiências recentes na manipulação genética de células doadoras de núcleo e possíveis efeitos da indução gênica à pluripotência na TNCS.
Subject(s)
Animals , Cattle , Animals, Genetically Modified/genetics , Biotechnology/methods , Pluripotent Stem Cells/transplantation , Cloning, Organism/veterinary , Nuclear Transfer Techniques/veterinaryABSTRACT
El Premio Nobel 2012 en Fisiología o Medicina fue concedido a Sir John Gurdon y Shinya Yamanaka por sus avances en la reprogramación celular. Estos descubrimientos no sólo cambiaron nuestra visión del proceso de diferenciación celular, pero también tienen el potencial de revolucionar la medicina. Proporcionando una breve contextualización histórica y un resumen sucinto de las metodologías actuales, presentamos los principales avances en la investigación básica, así como sus posibles aplicaciones en la clínica. Esta revisión tiene como objetivo proporcionar un panorama general del estado actual sobre el campo de reprogramacióncelular y sus implicaciones terapéuticas.
The 2012 Nobel Prize in Physiology or Medicine was awarded to Sir John Gurdon and Shinya Yamanaka for their breakthroughs in cellular reprogramming. These discoveries not only changed our view of the process of cell fate determination, but also hold the potential to revolutionize medicine. By providing a brief historical context and a succinct summary of the current methodologies, we present the major advances in basic research, as well as their potential applications to the clinic. This review aims to provide a concise overview of the current state of the field and its implications for therapy.
Subject(s)
Concierge MedicineABSTRACT
La reprogramación de células somáticas para generar células madre pluripotentes inducidas (iPS), ha sido uno de los avances más importantes de la biología en los últimos años. La identificación de un grupo de factores de transcripción y más recientemente de algunos compuestos químicos que pueden inducir la pluripotencia en células somáticas, brinda una oportunidad única para el estudio de los mecanismos celulares y moleculares de la diferenciación celular y promete la posibilidad de generar células pluripotentes paciente-específicas para el tratamiento de múltiples enfermedades en protocolos terapia celular y medicina regenerativa...
Reprogramming of somatic cells to generate induced pluripotent stem cells (iPS), has been one of the most important advances in biology in recent years. The identification of a group of transcription factors and more recently of some chemical compounds that can induce pluripotency in somatic cells provides a unique opportunity to study cellular and molecular mechanisms of cell differentiation and promises the possibility of generating patient-specific pluripotent stem cells for the treatment of multiple diseases in protocols of cell therapy and regenerative medicine...
A reprogramação de células somáticas para gerar células-tronco pluripotentes induzidas (iPS), tem sido um dos mais importantes avanços na biologia nos últimos anos. A identificação de um conjunto de fatores de transcrição e, mais recentemente, de alguns compostos químicos que podem induzir pluripotência em células somáticas produzem uma oportunidade única para estudar os mecanismos celulares e moleculares da diferenciação celular e promete a capacidade de gerar células pluripotentes doente-específicas para o tratamento de doenças múltiplas nos protocolos de terapía celular e medicina regenerativa...