Aislación y caracterización de las células epiteliales del amnios / Isolation and characterization of amniotic ephitelial cells

RESUMEN: Las células epiteliales del amnios (hAECs) son células madre pluripotenciales; tienen capacidad de diferenciarse en células de las tres capas embrionarias. Como tales, se utilizan en algunas terapias regenerativas en medicina. Este estudio tiene por objetivo describir un protocolo de aislación de las células epiteliales del amnios (hAECs) a partir de placentas humanas de partos por cesárea, así como su caracterización y comportamiento in vitro. Se aislaron hAECs de 20 placentas de partos por cesárea con un protocolo optimizado. Se caracterizaron las células mediante citometría de flujo, microscopia óptica y de fluorescencia, y se evaluó la proliferación de las células mediante MTT a los 1, 3, 5 y 7 días con y sin β-mercaptoetanol en el medio de cultivo. El análisis histológico del amnios mostró un desprendimiento prácticamente completo de las células después de la segunda digestión del amnios. El promedio de células obtenidas fue de 10.97 millones de células por gramo de amnios. Las hAECs mostraron una proliferación limitada, la cual no fue favorecida por la adición de β-mercaptoetanol en el cultivo. Se observó un cambio de morfología espontanea de epitelial a mesenquimal después del cuarto pasaje. Las células epiteliales del amnios pueden ser aisladas con un protocolo simple y efectivo, sin embargo, presentan escasa capacidad proliferativa. Bajo las condiciones de este estudio, la adición de β-mercaptoetanol no favorece la capacidad proliferativa de las células.

SUMMARY: human amnion epithelial cells (hAECs) are pluripotent stem cells; they have the ability to differentiate into cells of the three embryonic layers, and are used in various regenerative therapies in medicine. This study aims to describe a protocol for the isolation of amnion epithelial cells (hAECs) from human placentas from cesarean delivery, as well as their characterization and culture conditions in vitro. hAECs were isolated from 20 cesarean delivery placentas with an optimized protocol. The cells were characterized by flow cytometry, light and fluorescence microscopy, and the proliferation of the cells was evaluated by MTT at 1, 3, 5 and 7 days with and without β-mercaptoethanol in the culture medium. Histological analysis of the amnion showed a practically complete detachment of the cells of the underlying membrane after the second digestion. The average number of cells obtained was 10.97 million cells per amnion. The hAECs perform a limited proliferation rate, which was not favored by the addition of β-mercaptoethanol in the culture. A spontaneous morphology change from epithelial to mesenchymal morphology is exhibited after the fourth passage. The epithelial cells of the amnion can be isolated with a simple and effective protocol, however, they present little proliferative capacity. Under the conditions of this study, the addition of β-mercaptoethanol does not favor the proliferation of the cells.

Organoides: fundamentos, presente y futuro / Organoids: fundamentals, present and future

RESUMEN Los organoides son estructuras miniaturizadas, generadas principalmente a partir de células madre pluripotentes inducidas, que se cultivan en el laboratorio conservando sus características innatas o adquiridas. Tienen el potencial de reproducir procesos de desarrollo biológico, modelar procesos patológicos que permitirán el descubrimiento de nuevos fármacos y propicien la medicina regenerativa. Sin embargo, estas experiencias requieren perfeccionamiento constante porque pueden haberse realizado variaciones en la constitución de estos órganos. Por ello, el presente artículo tiene como objetivo revisar la información actualizada sobre organoides y sus procesos experimentales básicos y recientes, empezando por la gastrulación, para tratar de imitar, en lo posible, la formación de las tres capas: ectodermo, mesodermo y endodermo, incluyendo los factores que intervienen en la inducción, diferenciación y maduración en la generación de estos organoides. Asimismo, el diseño y preparación de medios de cultivo altamente especializados que permitan obtener el órgano seleccionado con la mayor precisión y seguridad. Se realizó una búsqueda de artículos originales y de revisión publicados en PubMed, Nature y Science. Los artículos se seleccionaron por sus resúmenes y por su texto completo. Las conclusiones de este articulo destacan las ventajas futuras en el uso y aplicaciones de los organoides.

ABSTRACT Organoids are tiny structures, mainly generated from induced pluripotent stem cells, which are cultured in the laboratory while retaining their innate or acquired characteristics. They have the potential to reproduce biological development processes, model pathological processes that will enable the discovery of new drugs and promote regenerative medicine. However, these processes require constant improvement because variations may have occurred in the constitution of the organs. Therefore, this article aims to review updated information on organoids and their basic and recent experimental processes, starting with gastrulation, in an attempt to mimic, as much as possible, the formation of the three layers: ectoderm, mesoderm and endoderm; as well as the information regarding the factors involved in the induction, differentiation and maturation during the generation of organoids. Likewise, the design and preparation of highly specialized culture media that allow obtaining the selected organ with the highest precision and safety. We searched for original and review articles published in PubMed, Nature and Science. Articles were selected for their abstracts and full text. The conclusions of this article highlight the future advantages in the use and applications of organoids.

Clinical studies using stem cells for treatment of retinal diseases: state of the art / Estudos clínicos com uso de células-tronco para tratamento de doenças da retina: estado da arte

ABSTRACT Degenerative retinal diseases such as retinitis pigmentosa, Stargardt's macular dystrophy, and age-related macular degeneration are characterized by irreversible loss of vision due to direct or indirect photoreceptor damage. No effective treatments exist, but stem cell studies have shown promising results. Our aim with this review was to describe the types of stem cells that are under study, their effects, and the main clinical trials involving them.

RESUMO As doenças degenerativas da retina, como retinose pigmentar, distrofia macular de Stargardt e degeneração macular relaciona à idade, são caracterizadas por perda irre versível da visão devido a danos diretos ou indiretos aos fotorreceptores. Não existem tratamentos eficazes, porém os estudos com células-tronco mostraram resultados promissores. Nosso objetivo com esta revisão foi descrever os tipos de células-tronco em estudo, seus efeitos e os principais ensaios clínicos que as envolvem.

A platform to understand amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and extend human motor neurons longevity / Plataforma para empezar a comprender la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y extender la longevidad de neuronas motoras humanas

In vitro modeling of neurodegenerative diseases is now possible by using patient-derived induced pluripotent stem cells (iPS). Through them, it is nowadays conceivable to obtain human neurons and glia, and study diseases cellular and molecular mechanisms, an attribute that was previously unavailable to any human condition. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is one of the diseases that has gained a rapid advance with iPS technology. By differentiating motor neurons from iPS cells of ALS- patients, we are studying the mechanisms underlying ALS- disease onset and progression. Here, we introduce a cellular platform to help maintain longevity of ALS iPS-motor neurons, a cellular feature relevant for most late-onset human diseases. Long term cultures of patient-derived iPS cells might prove to be critical for the development of personalized-drugs.

Actualmente es posible modelar in vitro enfermedades neurodegenerativas humanas mediante el uso de células madre pluripotentes inducidas (iPS) derivadas del paciente. A través de ellas, es hoy concebible obtener neuronas y glía humanas, y estudiar mecanismos celulares y moleculares de enfermedades, un atributo que anteriormente no era posible para ninguna condición humana. La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una de las enfermedades que se ha beneficiado con la tecnología de iPS. Al diferenciar neuronas motoras de células iPS obtenidas de pacientes con ELA, hemos iniciado estudios sobre los mecanismos que subyacen a la aparición y progresión de la enfermedad. Aquí, presentamos el desarrollo de una plataforma celular que permite extender la longevidad de las neuronas motoras derivadas de iPS, una característica relevante para la mayoría de las enfermedades humanas de inicio tardío. Los cultivos a largo plazo de células iPS provenientes de pacientes pueden ser determinantes en el desarrollo de terapias asociadas a la medicina de precisión.

Induction of pluripotent stem cells by reprogramming human ocular fibroblasts under xeno-free conditions / Indução de células-tronco pluripotentes pela reprogramação de fibroblastos oculares humanos sob condições xeno-livre

ABSTRACT Purposes: To develop an efficient and xeno-free standard eye-derived induced pluripotent stem cell reprogramming protocol for use during induced pluripotent stem cell-based cell therapies in treating retinal degenerative diseases and to compare the relative effectiveness of both animal- and non-animal-derived culture systems in the generation of induced pluripotent stem cells. Methods: Primary cultured human pterygium fibroblasts and human Tenon's capsule fibroblasts were induced to induced pluripotent stem cells using a non-in­tegrated virus under two xeno-free systems; as part of this study, a traditional non-xeno-free reprogramming system was also assessed. Induced pluripotent stem cell clones were selected and counted by live staining. Reprogramming efficiencies were evaluated between the fibroblasts and among different culture systems. In a series of experiments, such as PCR and immunofluorescence staining, the induced pluripotent stem cells were characterized. Results: Human pterygium fibroblast- and human Tenon's capsule fibroblast-derived induced pluripotent stem cells were successfully established using different reprogramming systems, under which they exhibited properties of induced pluripotent stem cells. Reprogramming efficiencies of induced pluripotent stem cells using the cell therapy system, the traditional system, and the E6/E8 system were 0.014%, 0.028%, and 0.001%, respectively, and those of human pterygium fibroblast- and human Tenon's capsule fibroblast-derived induced pluripotent stem cells-using the aforementioned systems-were 0.018% and 0.017%, respectively. Conclusions: Sendai virus facilitates induced pluripotent stem cell reprogramming of ocular fibroblasts-both human pterygium and human Tenon's capsule fibroblasts being safe and efficient for induced pluripotent stem cell reprogramming. Although the reprogramming efficiencies of ocular-derived induced pluripotent stem cells under xeno-free conditions were not superior to those observed using the traditional reprogramming system, the cell therapy system reprogramming system is a good option when induced pluripotent stem cells are to be induced under xeno-free conditions.

RESUMO Objetivos: Desenvolver um protocolo padrão, eficiente e xeno-livre, para a reprogramação de células-tronco pluripotentes induzidas, que possa ser usado durante as terapias de células-tronco pluripotentes induzidas para o tratamento de doenças degenerativas da retina, e comparar a eficácia relativa de sistemas de cultivo de origem animal e de origem não animal na geração de células-tronco pluripotentes induzidas. Métodos: Cultivos primários de fibroblastos de pterígio humano e de fibroblastos da cápsula de Tenon humanos foram induzidos a células-tronco pluripotentes induzidas usando um vírus não integrado sob dois sistemas xeno-livres; um sistema tradicional de reprogramação não xeno-livre também foi avaliado como parte deste estudo. Os clones de células-tronco pluripotentes induzidas foram selecionados e contados por coloração de células vivas. As eficiências de reprogramação foram avaliadas entre os diferentes fibroblastos e entre os diferentes sistemas de cultivo. Uma série de experimentos, como o PCR e a coloração por imunofluorescência, foram conduzidos para caracterizar as células-tronco pluripotentes induzidas. Resultados: Célu­las-tronco pluripotentes induzidas derivadas de fibroblastos de pterígio humano e fibroblastos da cápsula de Tenon humanos foram estabelecidas com sucesso sob diferentes sistemas de reprogramação e exibiram propriedades de células-tronco pluripotentes induzidas. As eficiências de reprogramação das células-tronco pluripotentes induzidas usando o sistema de terapia celular, o sistema tradicional e o sistema E6/E8 foram 0,014, 0,028% e 0,001%, respectivamente. Além disso, as efi­ciências de reprogramação de células-tronco pluripotentes induzidas derivadas de fibroblastos de pterígio humano e de fibroblastos da cápsula de Tenon humanos usando todos os sistemas acima foram de 0,018% e 0,017%, respectivamente. Conclusões: O vírus Sendai pode ser usado para facilitar a reprogramação de fibroblastos oculares pelas células-tronco pluripotentes induzidas. Tanto os fibroblastos de pterígio humano quanto os fibroblastos da cápsula de Tenon humanos são seguros e eficientes para a reprogramação de células-tronco pluripotentes induzidas. Embora as eficiências de reprogramação das células-tronco pluripotentes induzidas de origem ocular sob condições xeno-livres não tenham sido superiores às eficiências observadas para o sistema tradicional de reprogramação, o sistema de reprogramação sistema de terapia celular é uma boa opção para a indução de células-tronco pluripotentes induzidas sob condições xeno-livres.

Componentes Principales mediante Espectroscopia FTIR como Técnica de Caracterización Innovadora durante la Diferenciación de Células Madre Pluripotentes a Células Pancreáticas / Principal Components by FTIR Spectroscopy as Innovative Characterization Technique during Differentiation of Pluripotent Stem Cells to Pancreatic Cells

Resumen: Dos de los grandes retos en la biología de las Células Madre (CM) y la Medicina Regenerativa, son el control en la diferenciación de estas células y asegurar la pureza de las células diferenciadas, por lo que es necesario contar con técnicas rápidas, eficientes y precisas para la caracterización de CM y su diferenciación a diferentes linajes celulares. El objetivo de este trabajo fue analizar Células Madre Pluripotentes (CMP) y Células Pancreáticas Diferenciadas (CPD) mediante espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Análisis de Componentes Principales (ACP). Para ello se diferenciaron CMP a CPD, caracterizando el proceso de diferenciación a los días 0, 11, 17 y 21 mediante microscopía óptica y espectroscopia vibracional. Los espectros FTIR se analizaron con el método multivariado de ACP, utilizando su segunda derivada en las regiones de proteínas, carbohidratos y ribosas. Los resultados indican que el ACP permite caracterizar y discriminar CMP y CPD en sus diferentes etapas de diferenciación en las regiones espectrales analizadas. Con lo anterior concluimos que el ACP permite caracterizar química y estructuralmente CMP y diferentes etapas de su diferenciación en una forma rápida, precisa y no invasiva.

Abstract: Two of the greatest challenges in Stem Cells (SCs) biology and regenerative medicine, are differentiation control of SCs and ensuring the purity of differentiated cells. In this sense, fast, efficient and accurate techniques for SCs characterization and their differentiation into different cell lineages are needed. The aim of this study was to analyse Pluripotent Stem Cells (PSCs) and Differentiated Pancreatic Cells (DPCs) by Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy and Principal Component Analysis (PCA). For this purpose, we differentiated PSCs toward DPCs, characterizing the differentiation process at different stages (0, 11, 17 and 21 days) through light microscopy and vibrational spectroscopy. FTIR spectra were analysed with the multivariate method of PCA, using the second derivatives in the protein, carbohydrate and ribose regions. The results indicate that the PCA allows to characterize and discriminate PSCs and DPCs at different stages of differentiation in the analysed spectral regions. From these results, we concluded that the PCA allows the chemically and structural characterization of PSCs and the different stages of their differentiation in a fast, accurate and non-invasive way.

Uso de células pluripotenciales en el tratamiento de la isquemia crítica / Use of stem cells in the treatment of critical ischemia

La isquemia crítica de los miembros inferiores se define como la insuficiencia de flujo arterial a los miembros inferiores para mantener la viabilidad tisular, generalmente causada por enfermedad obstructiva arterial periférica. Las manifestaciones clínicas son dolor en reposo y presencia de úlceras o pérdida tisular espontánea. El manejo con reperfusión quirúrgica (surgical revascularization) y terapia endovascular ha permitido lograr salvamentos importantes de extremidades pero, a pesar de estos avances, aproximadamente, entre el 20 y el 40 % de los pacientes con isquemia crítica no son candidatos a ninguno de estos tratamientos. Se estima que anualmente se practican entre 120 y 500 amputaciones por cada millón de habitantes por enfermedad arterial; 25 % de los pacientes con amputaciones mayores no recibe ningún tipo de rehabilitación. Por lo tanto, se necesita contar con nuevas estrategias para promover el salvamento de extremidades y disminuir las tasas tan altas de amputaciones. En los últimos 20 años, el uso de células madre pluripotenciales ha demostrado ser un tratamiento efectivo y seguro para los pacientes con isquemia crítica con gran riesgo de pérdida de las extremidades

Critical ischemia of the lower limbs is defined as insufficiency of arterial flow to the lower limbs to maintain tissue viability, usually caused by obstructive peripheral arterial disease. The clinical manifestations are pain at rest and presence of ulcers or spontaneous tissue loss. Management with surgical revascularization and endovascular therapy has shown high limb salvage, but in spite of these advances approximately 20% to 40% of patients with critical limb ischemia are not candidates for any of these therapies. It is estimated that between 120 and 500 amputations are doing per year per million inhabitants per arterial disease; 25% of patients with major amputations do not receive rehabilitation. Therefore, we need new strategies to promote limb salvage and reduce such high amputation rates. The use of stem cells over the last 20 years has proven to be an effective and safe treatment for patients with critical ischemia with a high risk of limb loss

Regresión al estado embrionario: antecedentes y usos actuales de la células madre pluripotenciales indicidas / Regression to the embryonic state: background and current uses of induced pluripotentstem cells

Las células madre pluripotenciales inducidas son células adultas modificadas por medios virales, químicos, físicos o combinados, que permiten crear células con características de células del embrioblasto del desarrollo embrionario humano, estas características incluyen una capacidad de dividirse ilimitadamente y conservar gran capacidad de diferenciación a cualquier tejido proveniente de las tres capas germinales embrionarias: ectodermo, mesodermo y endodermo, pero incapaces de generar tejido extraembrionario como la placenta; estas características les permitiría usarse para investigaciones farmacológicas al poder probar medicamentos en tejidos humanos in vitro, con o sin alteraciones genéticas para estudiar sus efectos primarios, secundarios y concentraciones útiles, también permiten dar apoyo clínico en el área regenerativa y de trasplantes tisulares sin temor a rechazo de tejido extraño. En este trabajo se presentan antecedentes del uso de células madre a través de los años hasta la actualidad, los distintos métodos existentes para generar pluripotencialidad y ejemplosde la aplicación de las células madre pluripotenciales inducidas en la clínica y en el campo investigativo...(AU

Uso de células-tronco pluripotentes induzidas para compreensão de alterações em cardiomiócitos de pacientes com cardiomiopatias de base-genética / Induced pluripotent stem cells to study cardiomyocytes derived from patients with genetic cardiomyopathies

O estudo de mutações genéticas como causa das cardiomiopatias teve início com a descoberta de mutações em proteínas sarcoméricas que levavam à Cardiomiopatia Hipertrófica, desde então, alterações em diversos genes, de proteínas contráteis ou não, foram descobertas e listadas como a responsável pelo desenvolvimento de diferentes cardiomiopatias. Estudar o efeito destas mutações nos cardiomiócitos destes pacientes permanecia um desafio devido ao difícil acesso às células cardíacas. Em 2007, a técnica de reprogramação de células somáticas em células-tronco pluripotentes foi descoberta. Pelo fato das células-tronco pluripotentes serem capazes de ser diferenciadas em cardiomiócitos, surgiu-se a possibilidade de se estudar essas células de indivíduos portadores das mutações genéticas. Esta tese teve como objetivo a criação de um modelo celular para estudar a Cardiomiopatia Hipertrófica causada por mutações genéticas. Inicialmente foi estabelecido um protocolo de reprogramação celular para se estabelecer linhagens celulares das células-tronco induzidas de um paciente com mutação no gene MYH7. Tendo as células caracterizadas, elas foram diferenciadas em cardiomiócitos através de um protocolo adaptado de protocolos de diferenciação direta em cardiomiócitos. Os cardiomiócitos gerados apresentaram características moleculares e funcionais semelhantes à cardiomiócitos primários humanos e foi visualizado, através de microscopia eletrônica de transmissão, que os cardiomiócitos do paciente com alteração genética possuíam grande proporção de sarcômeros desorganizados em comparação a cardiomiócitos de indivíduos saudáveis. Em conclusão, o modelo celular desenvolvido sugere ser possível o estudo do efeito de mutações genéticas em Cardiomiopatia Hipertrófica.

The study of genetic mutations as the cause of cardiomyopathies initiates with the discovery of mutations in sarcomeric proteins genes that lead to Hypertrophic Cardiomyopathy. Since then, mutations in several genes, coding to sarcomeric proteins or not, were discovered and listed as the reason to the cardiomyopathies. To study the effect of these mutations was a challenge due the difficulty to accesses cardiac cells. In 2007, the technique of reprogramming somatic cells into pluripotent stem cells was discovered. The fact that the pluripotent stem cells are capable of differentiating into cardiomyocytes opened the opportunity to study these cells from individuals with genetic mutations. This thesis aimed to create a cellular model to study Hypertrophic Cardiomyopathy caused by genetic mutations. Initially we established a cell reprogramming protocol to establish induced stem cells lines from a patient with mutation in MYH7 gene. Having characterized the cells, they were differentiated into cardiomyocytes using an adapted protocol from direct differentiation protocols. Cardiomyocytes generated showed molecular and functional characteristics similar to human primary cardiomyocytes and were visualized by means of transmission electron microscopy. The patient's cardiomyocytes had a large proportion of disorganized sarcomeres compared to cardiomyocytes from healthy individuals. In conclusion, the cell model developed suggests that it is possible to study the effect of genetic mutation in Hypertrophic Cardiomyopathy using induced pluripotent stem cells derived cardiomyocytes.

Nuevo método de reprogramación célular: para obtener células madre pluripotentes a partir de células somáticas: descubierto por investigadores de la Universidad de Pekín / New reprogramming method to get pluripotent stem cells: from somatic cells: discovered by Pekin University researchers

Se reseña la publicación de un importante trabajo donde se reporta el éxito obtenido por científicos chinos utilizando sustancias de bajo tamaño molecular, que actúan como reguladores de enzimas y de procesos bioquímicos de señalización, en la reprogramación de células diferenciadas de ratón para convertirlas en células madre pluripotentes similares a las células madre embrionarias y a las células madre pluripotentes inducidas por genes de factores de transcripción. Se hace referencia a las publicaciones previas de los investigadores que lograron por primera vez el mismo propósito con diferentes métodos. Se comentan las ventajas del nuevo método.

This is a review of an important publication by Chinese scientists about the successful reprogramming of differentiated murine cells to pluripotent stem cells that resemble embryonic stem cells using small-molecule compounds that act as regulators of enzymes and signaling pathways. Reference is made of previous publications by researchers who achieved for the first time the same goal by different methods. Comments on the advantages of the new method are included.

Descrubrimientos sobre reprogramación nuclear merecen el premio Nobel en 2012 / Discoveries on nuclear reprogramming deserves the Nobel prize in 2012

Este artículo fue escrito para honrar a J.B Gurdon y S. Yamanaka, laureados con el Premio Nobel en Fisiología p Medicina 2012 "por el descubrimiento de que las células maduras pueden ser reprogramadas para volverse pluripotentes". Se presentan en forma concisa sus aportes científicos y reseñas biográficas. J.B. Gardon, en Inglaterra, demostró hace 50 años en anfibios que al trasplantar el núcleo de una célula intestinal a un huevo u ovocito enuncleado se obtiene una célula totipotente que se convierte en un embrión y se desarrolla hasta convertirse en una rana adulta, lo cual implica la conservación de genoma en el proceso de diferenciación y la resersibilidad de dicho proceso. Estos descubrimientos llevaron a que otros autores realizaran la clonación de mamiferos utilizando el núcleo de células somáticas y la obtención de células madre pluripotentes a partir de los embrines que se producen in vitro por el desarrollo de las células totipotentes. Se mencionan varias aplicaciones y las contribuciones de Gurdon para comprender el proceso de reprogramación. S. Yamanaka, en Japón, hace seis años, reprogramó al estado embrionario fibroblastos cutáneos de ratones y humanos adultos insertando mediante vectores retrovirales una combinación de los genes de cuatro factores de transcripción: Oct3/4, Sox2, Klf4 y c-Myc. Las células reprogramadas fueron denominadas células madre pluripotentes inducidas. Utilizando la técnica desarrollada por Yamanaka y otras surgidas a raiz de sus descrubrimientos, miles de personas obtienen ahora células madre pluripotentes inducidas a partir de muchas especies y tejidos, incluyendo seres humanos sanos y enfermos. Las células madre pluripotentes o sus derivadas tienen un amplio potencial de aplicación, entre ellas, estudios de embriología y fisiopatología, modelos de enfermedades, descubrimiento de drogas y terapias celulares

This paper was written to honor J.B Gurdon y S. Yamanaka, 2012 Nobel Prize laureates in Physiology or Medicine for "the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent". Their main scientific contributions and biography are presented in a concise manner. JB Gurdon, in England, showed fifty years ago in amphibians that the transplantation of the nucleus of an intestinal cell to an enucleated egg or oocyte produces a totipotent cell that develops into an embryo and adult frog. This implies that cellular differentiation is reversible and the genome is conserved in that process. The discoveries led to the cloning of mammals by other authors using the nucleus of somatic cells and to obtain pluripotent stem cells in vitro from the embryos produced by development of the totipotent cells. Some applications are considered. Gurdon's contribution to the understanding of the reprogramming process is mentioned. S. Yamanaka six years ago in Japan reprogrammed skin fibroblastis from adult mice and humans to the embryonic state by introducing via retroviral vectors a combination of the genes of 4 transcription factors, Oct3/4. Sox2, Klf4 and c-Myc. The reprogammed cells were named induced pluripontent stem cells. Throusands of people are now producing induced pluripotent stem cells from many tissues and species, including healthy and ill humans, using Yamanaka's methods and other techniques stimulated by his work. Pluripotent stem cells or their derivatives have great potential for a wide range of applications including research in embryology and pathophysiology, disease modeling, drug discovery and cell transplantation therapies

Aplicaciones méiicas de las células pluripotentes inducidas paciente-específicas / Medical applicaiions of induced pluripotent cells specific-patient / Aplicações méicaas das células pluripotentes induzidas paciente-específicas

Los recientes avances en la implementación de estrategias de reprogramación genética en células somáticas para la producción de células pluripotentes inducidas (iPS), abren la posibilidad de generar células pluripotentes para estudios del desarrollo embrionario y la diferenciación celular, herramientas para detección in vitro de nuevos medicamentos y evaluación de su eficacia y toxicidad, desarrollo de modelos in vitro de enfermedades humanas y uso en terapia celular. Las iPS, son células que muestran características fenotípicas y funcionales similares a las observadas en células madre embrionarias, sin los cuestionamientos éticos y legales de la manipulación de embriones. En particular, la generación de las células pluripotentes inducidas paciente-específicas ha permitido dilucidar los procesos fisiopatológicos de diversas enfermedades genéticas de etiología conocida y desconocida, así como plantean la posibilidad de realizar terapia celular autóloga y terapia génica basada en células para la regeneración tisular dependiendo de las necesidades individuales.

Recent advances in the implementation of strategies of genetic reprogramming somatic cells to produce induced pluripotent cells (iPS), open the possibility of generating pluripotent cells for studies of embryonic development and cell differentiation, tools for in vitro detection of new drugs and evaluation of their efficacy and toxicity, in order to develop in vitro models of human disease and use in cell therapy. iPS cells are showing phenotypic and functional characteristics similar to those seen in embryonic stem cells, without the ethical and legal questionings of the experimental manipulation of embryos. In particular, generation of patient-specific pluripotent stem cells elucidate the pathophysiological processes of various genetic diseases of known and unknown aetiology, and raises the possibility of autologous cell therapy and cell-based gene therapy for tissue regeneration depending individual needs.

Os recentes avanços na implementação de estratégias de reprogramação genética em células somáticas para a produção de células pluripotentes induzidas (iPS), abrem a possibilidade de gerar células pluripotentes para estudos do desenvolvimento embrionário e a diferenciação celular, ferramentas para detecção in vitro de novos medicamentos e avaliação da sua eficácia e toxicidade, desenvolvimento de modelos in vitro de doenças humanas e uso em terapia celular. As iPS, são células que mostram características fenotípicas e funcionais similares às observadas em células tronco embrionárias, sem os questionamentos éticos e legais da manipulação de embriões. Em particular, a geração das células pluripotentes induzidas paciente-específicas tem permitido elucidar os processos fisiopatológicos de diversas doenças genéticas de etiologia conhecida e desconhecida, assim como estabelecem a possibilidade de realizar terapia celular autóloga e terapia gênica baseada em células para a regeneração tecidual dependendo das necessidades individuais.

Generalidades y aplicaciones de las células madre / Generalities and applications of the stem cells

Una célula madre (CM) es capaz de dividirse indefinidamente y diferenciarse en distintos tipos de células especializadas, no sólo morfológicamente sino también de forma funcional. A finales del siglo XX los histoembriólogos Boveri y Haeckel acuñaron el término de células madre (CM). Atendiendo a su origen, las CM se clasifican en embrionarias y adultas, en tanto que de acuerdo a su potencial y capacidad de diferenciación se clasifican en: totipotenciales, pluripotenciales, multipotenciales y unipotenciales. Dentro de las características principales de las CM se encuentran a) autorrenovación, debida a la actividad de la telomerasa; b) potencialidad, que es la capacidad de diferenciarse en otro tipo celular; c) baja inmunogenicidad, debido a una baja expresión del complejo principal de histocompatibilidad I (MHC I) y carencia de la expresión de MHC II. Las principales investigaciones que se han desarrollado con CM han sido con la finalidad de diferenciarlas in vitro hacia otros tejidos como: páncreas, condrocitos y cardiomiocitos, entre otros, con el objetivo de llegar a ser una fuente de reemplazo celular. Sin embargo, tienen otras aplicaciones, como el vehículo terapéutico de genes para enfermedades monogénicas o como vehículo de terapias antitumorales, además de la tecnología de CM pluripotentes inducidas (iPSC) que ha permitido evaluar la toxicidad en diversos fármacos.

A stem cell (SC) is capable to divide indefinitely and differentiate into several specialized cell types, not only morphologically but also functionally. The term of SC emerged at the late twentieth century, by histologists and embryologist Boveri and Haecker. According to their origin the SC are classified in embryonic and adult, while according to their potential and differentiation capacity, they are classified in: totipotential, pluripotential, multipotential and unipotential. The main SC features are: a) self-renewal, which is due to the telomerase activity; b) pluripotentiallity, which is their ability to differentiate into other cell types; c) low immunogenicity, due to the low expression of the major histocompatibility complex I (MHC I) and lack expression of MHCII. The major SC works have been developed with aimed to differentiate the SC in vitro to other tissues such as pancreas, chondrocytes and cardiomyocytes among others, in other to become a cell replacement source; however, there are other applications such as gene therapy vehicle for monogenic diseases, or as a vehicle for antitumor therapies. In additions, the induced pluripotent stem cells (iPSC) technology has allowed human toxicity evaluation of various drugs.

What do we know about the neurogenic potential of different stem cell types? / O que sabemos sobre o potencial neurogênico de diferentes tipos de células-tronco?

Cell therapies, based on transplantation of immature cells, are being considered as a promising tool in the treatment of neurological disorders. Many efforts are being concentrated on the development of safe and effective stem cell lines. Nevertheless, the neurogenic potential of some cell lines, i.e., the ability to generate mature neurons either in vitro or in vivo, is largely unknown. Recent evidence indicate that this potential might be distinct among different cell lines, therefore limiting their broad use as replacement cells in the central nervous system. Here, we have reviewed the latest advancements regarding the electrophysiological maturation of stem cells, focusing our attention on fetal-derived-, embryonic-, and induced pluripotent stem cells. In summary, a large body of evidence supports the biological safety, high neurogenic potential, and in some diseases probable clinical efficiency related to fetal-derived cells. By contrast, reliable data regarding embryonic and induced pluripotent stem cells are still missing.

Terapias celulares, baseadas no transplante de células imaturas, têm sido consideradas ferramentas promissoras no tratamento de doenças neurológicas. Muitos esforços têm sido concentrados no desenvolvimento de linhas de células-tronco seguras e eficazes. No entanto, o potencial neurogênico de algumas linhagens celulares, ou seja, a habilidade de gerar neurônios maduros, in vitro ou in vivo, ainda é altamente desconhecida. Dados recentes sugerem que esse potencial é distinto entre diversos tipos celulares, o que limitaria o largo emprego como células restauradoras no sistema nervoso central. Neste relato, revisaram-se os avanços recentes relacionados à maturação eletrofisiológica de células-tronco, com foco em células derivadas de tecido fetal, células embrionárias e células pluripotentes induzidas. Em resumo, há evidências que apontam para segurança biológica de células fetais, com alto potencial neurogênico e, em se tratando de algumas doenças, provável eficiência clínica. Ao contrário, ainda não há dados confiáveis acerca de células embrionárias e pluripotentes induzidas.

Terapia celular y regeneración cardiaca: ¿Dónde estamos? / Cellular therapy and cardiac regeneration: Where are we?

La terapia celular es un recurso prometedor para el tratamiento de la cardiopatía isquémica; mediante un procedimiento como la infusión directa o intravascular de células troncales al tejido dañado, es posible restituir la capacidad funcional del corazón. A pesar del éxito de los ensayos en animales, en humanos no se han obtenido los resultados esperados; además, se presenta una serie de limitantes éticas y prácticas que ponen en duda los resultados. Se ha comprobado que la terapia con células troncales mejora las propiedades electromecánicas del tejido cardiaco como tal; sin embargo, el beneficio funcional aún es poco convincente, pero no desalentador. La realización de ensayos clínicos más grandes y el perfeccionamiento de técnicas de seguimiento no invasivas son necesarios para evaluar de manera integral el beneficio de la terapia celular. Por otra parte, el problema de la supervivencia de las células injertadas es un conflicto relevante, lo que hace que la eficiencia de las células a transferir sea variable y generalmente baja; esto es causado principalmente por tres procesos: apoptosis, isquemia e inflamación. Hasta ahora, el mecanismo más prometedor para incrementar la viabilidad del injerto es la sobreexpresión de proteínas antiapoptóticas. Sin duda, el principal desafío para la terapia celular será determinar la estirpe más adecuada para el tratamiento. En esta revisión se describen los principales tipos de células que a la fecha han sido propuestas para la regeneración cardiaca: las células troncales embrionarias, las células pluripotentes inducidas, las células derivadas de médula ósea, los mioblastos esqueléticos y las células de tejido adiposo, entre otras.

Stem cell therapy is a promising resource for the treatment of ischemic heart disease; through direct or intravascular infusion of stem cells, functional capacity restitution is an achievable goal. Despite successful outcomes in animals, expected results have not been obtained in humans. Cell therapy for human beings has a series of ethical and practical concerns and insufficiently creditable. It has now been proven that stem cell therapy improves electromechanical performance of cardiac tissue itself; however, functional benefit is poorly convincing, even so, results are anything yet not discouraging. In order to accurately evaluate the benefit of stem cell therapy, larger clinical trials and less invasive follow-up procedures are needed. Nevertheless, cell survival is a particularly relevant issue for cell therapy; efficiency of the infusion procedure is variable and generally low; principally caused by three processes: apoptosis, ischemia and inflammation. The most assuring mean to increase cell viability is the overexpression of antiapoptotic proteins. Hence, the main challenge for cell therapy is to determine which cell line or lines are best suited for treatment. In this review, we describe the principal cell types currently used and proposed for cardiac regeneration: embryonic stem cells, pluripotent induced stem cells, bone-marrow derived cells, skeletal mioblasts and adipose tissue derived cells; and others.

Estudio del envejecimiento con un modelo celular del síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford / Study of the agening with a cellular model of Hutchinson-Gilford progeria syndrome

Se presenta en forma resumida los principales hallazgos del trabajo de Liu y col (1), investigadores del Instituto Salk, California, publicado en abril de 2011, donde se describe un modelo celular in vitro del síndrome de progeria de Hutchison-Gilford (SPHG), basado en células madre pluripotentes inducidas po reprogramación de fibroblastos. Tiene gran interés porque ofrece la posibilidad de estudiar la fisiopatología de las enfermedades que cursan con envejecimiento rápido, prematuro y ayudar a compreder mejor los procesos de envejecimiento que ocurren en la población humana general. Se incluye información básica relacionada con la progeria

A summary of the main findings published in April 2011 by Liu et al (1), researchers at the Salk Institute, California, where a cellular in vitro model of Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) was described based on induced pluripotent stem cells derived from reprogrammed fibroblasts. It is of great interest because it allows the study of the pathogenesis of premature, rapid aging and helps understand ageing of the general human population. Basic information about progeria is included

Reprogramação de células mesenquimais de tecido adiposo em células-tronco pluripotentes por meio de proteína de fusão TAT / Nuclear reprogramming of adipose-tissue mesenchymal stem cells into pluripotent stem cells using TAT fusion protein

Os vírus são eficazes na transferência de genes em células devido aos seus mecanismos especializados. No entanto, vírus como veículos de entrega de genes podem acarretar em problemas, particularmente quando proposto para reprogramar células somáticas em células-tronco pluripotentes induzidas (iPS) visando utilização terapêutica. No presente estudo, procurou-se desenvolver um sistema alternativo para entregar diretamente proteínas nucleares (Oct4, Sox2, KLF4, e c-Myc) fusionadas com o domínio de transdução de proteína TAT, para promover a reprogramação de fibroblastos embrionários de camundongos (MEF) ou células mesenquimais derivadas de tecido adiposo humano (hASC) em células iPS. Primeiramente o PTD TAT ou TAT- foi fundido a proteína verde fluorescente (GFP) como modelo para prova de princípio e padronização detalhada. Inesperadamente, TAT-GFP produzido e secretado pelas células NIH-3T3 produtora não foi capaz de ser detectado no meio de cultura por verificação quantitativa fluorimétrica, nem foi capaz de ser detectada em células-alvo, por citometria de fluxo, depois de co-cultura em transwells. Essa observação pode ser explicada por: (1) ineficiência desse tipo de célula em secretar proteínas e (2) falta de resistência à clivagem por endoproteases furinas. Para contornar esses fatores limitantes usou-se citometria de fluxo para avaliar as melhores condições para a transfecção por seis diferentes tipos de células (CHO, NIH-3T3, HT1080, HEK-293A, HEK-293t e COS-7) com TAT (modificada para ser resistente à furinas) fundido a GFP. Células 293t-TAT-GFP exibiram a maior eficiência de transfecção e também de secreção. O mesmo pôde ser observado para as seis linhagens celulares expressando fatores de transcrição nucleares TAT, determinados por ELISA. Em seguida, diferentes estratégias de entrega foram testadas. A primeira foi baseada na co-cultura de uma mistura de células produtoras com MEF ou hASC. No entanto, não foi possível observar a reprogramação...

Viruses are effective at transferring genes into cells by its specialized mechanisms. However, viruses as gene delivery vehicles entail problems, particularly when proposed to reprogram somatic cells into induced pluripotent stem cells (iPS) for therapeutic uses. In the present study, we aimed to develop an alternative system for directly delivering nuclear proteins (Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc) fused with TAT protein transduction domain to promote reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEF) or human adipose tissue derived mesenchymal cells (hASC) into iPS cells. First TAT- or TAT- PTD was fused to green fluorescent protein (GFP) as a proof of principle model and for detailed standardization. Unexpectedly, TAT-GFP produced and secreted by NIH-3T3 producer cells was not detected in the culture medium by quantitative fluorimetric verification, nor detected on target cells, by flow cytometry, after being co-cultured using transwells. This observation maybe explained by: (1) inefficiency of this cell type to be transfected and to secrete proteins and (2) lack of resistance to furin endoproteases cleavage on Golgi of TAT sequence. To circumvent these limiting factors we used flow cytometer to assess the best conditions for transfection in six different cell types (CHO, NIH-3T3, HT1080, HEK-293A, HEK-293t and COS-7) with TAT- (a modified PTD to be resistant to furin endoproteases) fused to GFP. 293t-TAT-GFP cells displayed the highest transfection efficiency and secretion levels. The same could be observed for the six cell lineages expressing TAT- nuclear transcription factors, determined by ELISA.Next, different delivery strategies were tested for TAT- nuclear transcription factor system. Co-culturing a mix of producer cells with MEF or hASC resulted in not reprogramming and this was associated with cell death. The second was based on the use of microconcentrated conditioned cell culture medium, changed every 24h, in four cycles. However, despite the...

Células-tronco pluripotentes e doenças neurológicas / Pluripotent stem cells and neurological diseases

Grande parte do conhecimento atual dos fenótipos celulares relacionados a doenças neurológicas foi obtida a partir de estudos de tecidos cerebrais coletados após a morte do indivíduo. Essas amostras geralmente representam os estágios finais da doença e, portanto, não servem como fiel representação de como os sintomas aparecem. Além disso, nessas circunstâncias, a patologia observada pode muito bem ser um efeito secundário do processo patológico ou mesmo da deterioração do tecido em vez de um fenótipo celular autêntico. Da mesma forma, modelos animais nem sempre recapitulam exatamente a patologia das doenças em humanos. Neste artigo, pretendo apresentar uma visão crítica dos recentes avanços obtidos a partir da modelagem de doenças neurológicas humanas, utilizando células-tronco pluripotentes. O foco na reprogramação celular de células somáticas, gerando células-tronco pluripotentes induzidas, justifica-se em razão do grande potencial experimental não só para a modelagem de doenças humanas, mas também como ferramenta biotecnológica para triagem de novas drogas, contribuindo para uma futura medicina personalizada.

Most of our current knowledge about cellular phenotypes related to neurological diseases was gathered from studies performed in brain tissue collected postmortem. These samples often represent the end-stage of the disease process and may not represent a fair picture of how the disease developed over time. Futhermore, under these conditions, the pathology may as well be a secundary effect of the disease process or even due to the poor tissue condition and may not represent an authentic cellular phenotype. Likewise, animal models not always recapitulate the pathology from human disorders. In this article, I will present a critical view on the recent advances obtained from disease modeling using human pluripotent stem cells. The focus on cellular reprogramming as tool to generate patient-specific induced pluripotent stem cells is justified by the great experimental potential, not only for disease modeling, but also as a biotecnological tool for future drug-screening platforms and personalized medicine.

Reprogramación nuclear y células pluripotentes inducidas / Nuclear reprogramming and induced pluripotent cells / Reprogramação nuclear e células pluripotentes induzidas

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...