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Comparando las células madre pluripotentes inducidas por humanos y las células madre embrionarias

La investigación muestra diferencias clave entre hiPSCs y hESCs que afectan terapias y modelos de enfermedad.

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La comparación de célulasLa comparación de célulasmadre revela diferenciasclaveáreas clave.podrían superar a las hESCs en variasUn estudio muestra que las hiPSCs
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Las células madre son células especiales en nuestro cuerpo que tienen la capacidad de desarrollarse en diferentes tipos de células. Son esenciales para el Crecimiento, la curación y la regeneración. Un tipo importante de célula madre es la célula madre embrionaria humana (hESC), que proviene de embriones en etapas tempranas. Estas células pueden crecer indefinidamente y pueden convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo, lo que las hace valiosas para estudiar enfermedades y para posibles terapias.

Sin embargo, el uso de hESC plantea preguntas éticas, por eso los investigadores también han desarrollado otro tipo de célula madre llamada células madre pluripotentes inducidas humanas (HiPSCs). Las hiPSCs se crean tomando células de piel normales y transformándolas de nuevo a un estado similar a las células madre. Este proceso permite a los científicos usar estas células sin las preocupaciones éticas asociadas con las células derivadas de embriones.

Importancia de Comparar hiPSCs y HESCs

Entender cuán similares o diferentes son las hiPSCs de las hESCs es crucial para los investigadores. Ambos tipos pueden potencialmente ser usados para tratamientos y estudio de enfermedades, pero también pueden tener propiedades únicas. Esta comparación puede ayudar a los científicos a saber qué tipo de célula podría ser mejor para aplicaciones específicas en medicina, desarrollo de fármacos o modelado de enfermedades.

El Enfoque de la Investigación

Esta investigación investiga las diferencias y similitudes entre hiPSCs y hESCs. El objetivo es ver cómo se comportan estas células a nivel molecular, especialmente a través de un análisis detallado de sus Proteínas. Las proteínas son vitales para la función celular, y entender su abundancia y variaciones puede proporcionar información sobre las capacidades de las células.

Métodos de Análisis

Para comparar los dos tipos de células madre, los científicos utilizaron técnicas avanzadas para analizar las proteínas. Tomaron muestras de varias líneas de hiPSC y hESC, que provenían de diferentes donantes saludables. Los investigadores usaron métodos para medir con precisión la cantidad de cada proteína presente en las células.

Primero, confirmaron que ambos tipos de células expresaban marcadores importantes de "stemness", lo que indica que son de hecho células madre. Luego, procedieron con un análisis profundo de las proteínas en ambas, hiPSCs y hESCs.

Hallazgos Clave

Niveles y Perfiles de Proteínas

El análisis reveló que, aunque hiPSCs y hESCs tenían perfiles de proteínas similares en general, había diferencias significativas en las cantidades de ciertas proteínas. Específicamente, las hiPSCs mostraron niveles más altos de proteínas totales, particularmente en el citoplasma, que es el área dentro de las células donde ocurren muchos procesos metabólicos.

Crecimiento y Metabolismo

Los niveles más altos de proteínas en hiPSCs sugieren que pueden tener una mayor capacidad de crecimiento y absorción de nutrientes. Cuando el equipo de investigación examinó los transportadores de glucosa y nutrientes, encontraron que las hiPSCs tenían niveles elevados de proteínas responsables de captar estas sustancias esenciales. Esto podría explicar por qué las hiPSCs pueden mantener niveles más altos de producción de proteínas en comparación con las hESCs.

Función Mitocondrial

Las mitocondrias son conocidas como las fábricas de energía de la célula. El estudio también reveló que las hiPSCs tenían niveles de proteínas mitocondriales diferentes en comparación con las hESCs. Esta diferencia indica variaciones en cómo estas células producen energía. Las hiPSCs mostraron una mayor capacidad para producir energía, lo que es esencial para su crecimiento.

Proteínas Secretadas y Microambiente

Las hiPSCs también produjeron más proteínas secretadas en comparación con las hESCs. Estas proteínas son importantes porque pueden influir en el entorno alrededor de las células. Por ejemplo, algunas de estas proteínas son factores de crecimiento que pueden promover el crecimiento celular y pueden tener implicaciones en el desarrollo del cáncer.

Respuesta Inmunológica

El estudio encontró que las hiPSCs también tenían niveles más altos de proteínas que podrían potencialmente suprimir la respuesta inmunológica. Esto significa que las hiPSCs podrían evadir mejor el sistema inmunológico del cuerpo que las hESCs. Esta cualidad podría ser significativa para su uso en terapias, ya que podría reducir las posibilidades de rechazo por parte del sistema inmunológico.

Variantes de Histonas

Las histonas son proteínas que ayudan a empacar el ADN en el núcleo celular. El estudio encontró una notable disminución en ciertas proteínas de histona en hiPSCs en comparación con hESCs. Este cambio podría afectar cómo se expresan los genes en estas células, influyendo aún más en su comportamiento y características.

Conclusión

En resumen, aunque hiPSCs y hESCs comparten muchas similitudes, esta investigación destaca diferencias importantes, especialmente en términos de niveles de proteínas, capacidad de crecimiento y cómo responden a su entorno. Estos hallazgos pueden dar forma a futuras investigaciones y aplicaciones clínicas, ayudando a refinar cómo se utilizan las células madre en medicina y contextos terapéuticos. Al entender las sutilezas entre estos dos tipos de células madre, los científicos pueden aprovechar mejor su potencial para la salud y la investigación de enfermedades.

Fuente original

Título: Proteomic and functional comparison between human induced and embryonic stem cells

Resumen: Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have great potential to be used as alternatives to embryonic stem cells (hESCs) in regenerative medicine and disease modelling, thereby avoiding many of the ethical issues arising from the use of embryo-derived cells. However, despite clear similarities between the two cell types, it is likely they are not identical. In this study, we characterise the proteomes of multiple hiPSC and hESC lines derived from independent donors. We find that while hESCs and hiPSCs express a near identical set of proteins, they show consistent quantitative differences in the expression levels of a wide subset of proteins. hiPSCs have increased total protein content, while maintaining a comparable cell cycle profile to hESCs. The proteomic data show hiPSCs have significantly increased abundance of vital cytoplasmic and mitochondrial proteins required to sustain high growth rates, including nutrient transporters and metabolic proteins, which correlated with phenotypic differences between hiPSCs and hESCs. Thus, higher levels of glutamine transporters correlated with increased glutamine uptake, while higher levels of proteins involved in lipid synthesis correlated with increased lipid droplet formation. Some of the biggest metabolic changes were seen in proteins involved in mitochondrial metabolism, with corresponding enhanced mitochondrial potential, shown experimentally using high-resolution respirometry. hiPSCs also produced higher levels of secreted proteins, including ECM components and growth factors, some with known tumorigenic properties, as well as proteins involved in the inhibition of the immune system. Our data indicate that reprogramming of human fibroblasts to iPSCs effectively restores protein expression in cell nuclei to a state comparable to hESCs, but does not similarly restore the profile of cytoplasmic and mitochondrial proteins, with consequences for cell phenotypes affecting growth and metabolism. The data improve understanding of the molecular differences between induced and embryonic stem cells, with implications for potential risks and benefits for their use in future disease modelling and therapeutic applications.

Autores: Angus I Lamond, A. J. Brenes, E. Griesser, L. V. Sinclair, L. Davidson, A. R. Prescott, F. Singh, E. K. J. Hogg, C. Espejo-Serrano, H. Jiang, H. Yoshikawa, M. Platani, J. Swedlow, D. A. Cantrell

Última actualización: 2024-07-08 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.20.464767

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.20.464767.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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