Oamenii de ştiinţă au deja metode prin care pot determina celulele umane să ia forme noi, folosind un amestec special de substanţe chimice pentru a transforma simple celule de piele sau de măduvă în ţesuturi maleabile cunoscute sub numele de celule stem pluripotente induse. În ciuda acestei noi realizări, aceste celule particulare păstrează câteva reminiscenţe genetice ale perioadei în care au fost un ţesut complet dezvoltat, ceea ce afectează utilizarea lor.
Acum, o echipă internaţională de cercetători a făcut un pas înainte, găsind o nouă modalitate de a şterge complet memoria unei celule, astfel încât aceasta să poată fi reprogramată mai bine ca celulă stem.
Poate părea o vrăjitorie moleculară, dar celulele stem pluripotente induse (iPSC), aşa cum sunt denumite, sunt utilizate încă din 2006 în cercetarea medicală pentru abordarea bolilor şi dezvoltarea de noi terapii.
Descoperirea acestora, reuşită de doi oameni de ştiinţă japonezi, a deschis un nou capitol în medicina regenerativă, prin care celule stem asemănătoare celulelor embrionare pot fi create din celule adulte umane obişnuite, folosind un set de factori de reprogramare.
Promisiunea acestor iPSC este imensă, spun oamenii de ştiinţă.
Întrucât se pot înmulţi la nesfârşit şi pot da naştere oricărui alt tip de celule din organism, iPSC sunt instrumente incredibil de utile pentru studierea bolilor.
De asemenea, ele se prefigurează ca piatră de temelie la baza terapiilor personalizate pe bază de celule, care ar putea înlocui ţesuturile deteriorate sau bolnave.
În laborator, oamenii de ştiinţă au folosit aceste iPSC pentru a creşte ţesut cardiac care bate ca celulele cardiace reale şi pentru a crea mini-replici de organe, numite organoizi.
De asemenea, iPSC au oferit o perspectivă de neegalat asupra principiilor fundamentale ale diviziunii celulare şi asupra bolilor neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer şi boala neuronilor motori.
Dar procesul de formare al acestor celule nu este perfect: unele celule păstrează modificările epigenetice aplicate ADN-ului lor în starea de diferenţiere sau chiar suferă modificări spontane ale acestor „memorii" epigenetice care pot afecta comportamentul celulei.
(Foto articol: Un grup de celule stem pluripotente induse umane, colorate cu coloranţi fluorescenţi. Un grup de celule stem pluripotente induse umane. Credit: Institutul Naţional de Oftalmologie/NIH şi Ryan Lister).
„Asta poate crea diferenţe funcţionale între celulele iPS şi celulele stem embrionare pe care ar trebui să le imite, respectiv celulele specializate derivate ulterior din ele, ceea ce limitează utilizarea lor", explică autorul studiului, Ryan Lister, specialist în biologia genomului la Universitatea Australia de Vest.
Echipa sa a căutat să înţeleagă când apar aceste anomalii în timpul reprogramării celulelor şi să afle cum pot fi evitate sau şterse acestea şi alte semne persistente.
Astfel, cercetătorii au analizat expresia genelor pe măsură ce celulele au trecut prin procesul de reprogramare, pentru a şti care au fost activate şi când.
O mare parte din ADN-ul unei celule este înfăşurat în jurul unor proteine voluminoase numite histone, protejându-le de mecanismul celular a cărui sarcină este de a decodifica genele în proteine.
În funcţie de zonele în care sunt poziţionate histonele, o celulă ar putea să nu răspundă la indicaţiile chimice cu care oamenii de ştiinţă le solicită, caz în care acestea poartă o memorie epigenetică prin procesul de reprogramare.
Noua metodă, numită reprogramare prin tratament tranzitoriu-naiv (TNT), imită resetarea epigenomului unei celule care are loc în timpul dezvoltării embrionare foarte timpurii, înainte şi după ce un embrion se implantează în peretele uterului.
Într-o serie de experimente pe celule, cercetătorii au arătat că reprogramarea TNT „şterge în mod eficient memoria epigenetică", în special în regiunile dens împachetate de ADN - dar fără a şterge alte informaţii importante imprimate în genom.
Ca urmare, celulele reprogramate seamănă mai bine cu celulele stem de tip embrionar în ceea ce priveşte funcţia lor la nivel molecular.
„Preconizăm că reprogramarea TNT va stabili un nou punct de referinţă pentru terapiile celulare şi cercetarea biomedicală şi va avansa substanţial progresul acestora", spune Lister.
„Rezolvăm astfel problemele asociate cu celulele iPS generate în mod convenţional, care, dacă nu sunt adresate, ar putea avea consecinţe grave, dăunătoare, pentru terapiile celulare pe termen lung", adaugă Jia Tan, specialist în biologie celulară la Universitatea Monash, din Melbourne, şi el unul dintre autorii studiului, publicat în revista Nature.
