Comparando Células-Tronco Pluripotentes Induzidas por Humanos e Células-Tronco Embrionárias
Pesquisas mostram diferenças importantes entre hiPSCs e hESCs que impactam terapias e modelagem de doenças.
― 5 min ler
Índice
Células-tronco são células especiais no nosso corpo que conseguem se desenvolver em diferentes tipos de células. Elas são essenciais para o Crescimento, cura e regeneração. Um tipo importante de célula-tronco é a célula-tronco embrionária humana (hESC), que vem de embriões em estágios iniciais. Essas células conseguem crescer indefinidamente e podem se transformar em qualquer tipo de célula no corpo, tornando-as valiosas para estudar doenças e terapias potenciais.
Porém, usar hESCs levanta questões éticas, por isso os pesquisadores também desenvolveram outro tipo de célula-tronco chamada células-tronco pluripotentes induzidas humanas (HiPSCs). HiPSCs são feitas pegando células da pele normais e transformando-as de volta em um estado parecido com o de células-tronco. Esse processo permite que os cientistas usem essas células sem as preocupações éticas associadas às células derivadas de embriões.
Importância de Comparar hiPSCs e hESCs
Entender o quão semelhantes ou diferentes hiPSCs são de hESCs é crucial para os pesquisadores. Ambos os tipos podem ser usados para tratamentos e estudos de doenças, mas eles podem ter propriedades únicas. Essa comparação ajuda os cientistas a saber qual tipo de célula pode ser melhor para aplicações específicas em medicina, desenvolvimento de medicamentos ou modelagem de doenças.
O Foco da Pesquisa
Essa pesquisa investiga as diferenças e semelhanças entre hiPSCs e hESCs. O objetivo é ver como essas células se comportam em nível molecular, especialmente através de uma análise detalhada de suas Proteínas. Proteínas são vitais para a função celular, e entender sua abundância e variações pode trazer insights sobre as capacidades das células.
Métodos de Análise
Para comparar os dois tipos de células-tronco, os cientistas usaram técnicas avançadas para analisar as proteínas. Eles pegaram amostras de várias linhagens de hiPSC e hESC, que vieram de diferentes doadores saudáveis. Os pesquisadores usaram métodos para medir com precisão a quantidade de cada proteína presente nas células.
Primeiro, eles confirmaram que ambos os tipos de células expressavam marcadores importantes para a "stemness", o que indica que elas realmente são células-tronco. Em seguida, eles realizaram uma análise profunda das proteínas em ambas hiPSCs e hESCs.
Principais Descobertas
Níveis e Perfis de Proteínas
A análise revelou que, embora hiPSCs e hESCs tivessem perfis gerais de proteínas semelhantes, havia diferenças significativas nas quantidades de certas proteínas. Especificamente, hiPSCs mostraram níveis mais altos de proteínas totais, especialmente no citoplasma, que é a área dentro das células onde muitos processos metabólicos ocorrem.
Crescimento e Metabolismo
Os níveis mais altos de proteínas em hiPSCs sugerem que elas podem ter uma maior capacidade de crescimento e absorção de nutrientes. Quando a equipe de pesquisa analisou transportadores de glicose e nutrientes, descobriram que hiPSCs tinham níveis elevados de proteínas responsáveis por absorver essas substâncias essenciais. Isso pode explicar por que hiPSCs conseguem sustentar níveis mais altos de produção de proteínas em comparação com hESCs.
Função Mitocondrial
As mitocôndrias são conhecidas como as fábricas de energia da célula. O estudo também revelou que hiPSCs tinham níveis diferentes de proteínas mitocondriais em comparação com hESCs. Essa diferença indica variações em como essas células produzem energia. HiPSCs apresentaram uma maior capacidade de produção de energia, que é essencial para seu crescimento.
Proteínas Secretadas e Microambiente
HiPSCs também produziram mais proteínas secretadas em comparação com hESCs. Essas proteínas são importantes porque podem influenciar o ambiente ao redor das células. Por exemplo, algumas dessas proteínas são fatores de crescimento que podem promover o crescimento celular e podem ter implicações no desenvolvimento do câncer.
Resposta Imune
O estudo descobriu que hiPSCs também tinham níveis mais altos de proteínas que poderiam potencialmente suprimir a resposta imune. Isso significa que hiPSCs podem escapar melhor do sistema imunológico do corpo do que hESCs. Essa qualidade pode ser significativa para seu uso em terapias, já que pode reduzir as chances de rejeição pelo sistema imunológico.
Variantes de Histona
As histonas são proteínas que ajudam a embalar o DNA no núcleo celular. O estudo encontrou uma diminuição notável em certas proteínas de histona em hiPSCs em comparação com hESCs. Essa mudança pode impactar como os genes são expressos nessas células, influenciando ainda mais seu comportamento e características.
Conclusão
Em resumo, embora hiPSCs e hESCs compartilhem muitas semelhanças, essa pesquisa destaca diferenças importantes, especialmente em termos de níveis de proteínas, capacidade de crescimento e como respondem ao ambiente. Essas descobertas podem moldar futuras pesquisas e aplicações clínicas, ajudando a refinar como as células-tronco são utilizadas na medicina e em contextos terapêuticos. Ao entender as nuances entre esses dois tipos de células-tronco, os cientistas podem aproveitar melhor seu potencial para pesquisas de saúde e doenças.
Título: Proteomic and functional comparison between human induced and embryonic stem cells
Resumo: 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 atualização: 2024-07-08 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.20.464767
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.20.464767.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.