Les cèl·lules mare i els factors de creixement aplicats a la medicina regenerativa
Autor: Marta Espina Oliver
Centre: INST.JAUME CALLÍS
Premi: 1r Premi Ex-Aequos
Document:
La pèrdua d’òrgans i teixits a causa de malalties o ferides han promogut el desenvolupament de teràpies que poden regenerar-los. Aquestes teràpies s’engloben en una disciplina anomenada medicina regenerativa i comprenen, entre d’altres, els factors de creixement i les cèl·lules mare. En la medicina regenerativa també té especial rellevància la reprogramació cel·lular, una tècnica que permet transformar cèl·lules diferenciades en cèl·lules mare pluripotents induïdes. Es tracta d’un procés ja desenvolupat però que cal optimitzar per a poder-lo utilitzar en el tractament de malalties i lesions.
Els principals objectius d’aquest treball de recerca són:
- Posar-me a la pell d’un investigador i estudiar un tema d’interès actual del que encara no se’n tenen conclusions fiables.
- Entendre com es poden aplicar els factors de creixement i les cèl·lules mare a la medicina regenerativa i al tractament clínic de pacients.
- Aprendre les tècniques de laboratori que permeten treballar amb cèl·lules mare i causen la seva diferenciació.
- Realitzar un exhaustiu procés de selecció d’articles, treballs i llibres, fiables i de caire científic.
La part experimental es centra en l’aplicació dels factors de creixement i les cèl·lules mare en la medicina regenerativa.
En l’àmbit dels factors de creixement s’ha estudiat el tractament amb Plasma Ric en Factors de Creixement (PRGF), una tècnica recent i poc invasiva que permet regenerar teixits únicament amb l’ús de factors.
Per altra banda, en el cas de les cèl·lules mare s’ha realitzat un experiment que té com a principal objectiu optimitzar el procés de reprogramació cel·lular per aconseguir determinar en quines condicions experimentals s’obté més efectivitat. Al llarg de la part pràctica del treball s’han reprogramat fibroblasts de ratolí en sis condicions experimentals diferents –control negatiu, control positiu, factor de creixement FGF, inhibidor de FGF, factor de creixement TGFβ i inhibidor de TGFβ-. Seguidament, s’ha procedit a l’obtenció de resultats mitjançat una anàlisi genètica i una tinció amb fosfatasa alcalina, dues tècniques que permeten determinar amb certesa si s’han obtingut cèl·lules mare pluripotents induïdes.
Després de l’anàlisi dels resultats obtinguts en la quantificació de l’expressió gènica i la tinció amb fosfatasa alcalina, es pot afirmar el següent:
En primer lloc, s’ha vist que el factor de creixement FGF activa vies de senyalització que fomenten el procés de reprogramació cel·lular durant la fase inicial però que el reprimeixen en les fases tardanes. Això fa que s’obtinguin algunes colònies de cèl·lules pluripotents, malgrat l’eficiència global d’aquesta condició experimental és baixa. Per altra banda, l’inhibidor de FGF és un bon candidat per a millorar l’eficiència de reprogramació cel·lular ja que inhibeix vies de senyalització que regulen negativament aquells gens necessaris per a la generació de cèl·lules mare pluripotents. No obstant això, aquesta eficiència encara és baixa i requereix de millores.
Malgrat l’eficiència obtinguda en la condició experimental TGFβ és correcte, caldria realitzar més rèpliques de l’experiment per poder-ho determinar amb certesa ja que, al tractar-se d’un factor de creixement que activa vies adverses a la reprogramació, els resultats esperats disten dels obtinguts. Al seu torn, l’inhibidor de TGFβ fomenta diversos mecanismes indispensables per a la reprogramació cel·lular i inhibeix vies de senyalització que perjudiquen i frenen el procés de reprogramació, fet que explica la millora que es dona en l’eficiència del procés.
En conclusió, es pot constatar que la inhibició de factors de creixement que activen vies de diferenciació, com el TGFβ i FGF, millora l’eficiència de reprogramació -especialment en el cas de l’inhibidor de TGFβ-. Paral·lelament, aquest experiment també ha permès determinar la importància de la coexistència entre la senescència i el procés de reprogramació cel·lular.
Tot i que hi ha nombrosos estudis al voltant de la recerca d’una metodologia més eficaç per a generar cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC), freqüentment es contradiuen entre ells. Cal recórrer encara un llarg camí per entendre amb detall tots els canvis -genètics, morfològics i epigenètics- que es donen en la transformació de cèl·lules somàtiques en cèl·lules pluripotents. Potser i només potser, quan s’aconsegueixin descobrir, es podrà homogeneïtzar un protocol eficient per a les diverses tipologies cel·lulars, que permetrà un increment en l’ús d’aquesta tècnica tant en investigació com en la medicina regenerativa.
Si bé podria considerar que la meva pregunta ha obtingut una resposta satisfactòria –el procés de reprogramació cel·lular es podria millorar mitjançant l’ús de l’inhibidor de TGFβ i l’inhibidor de FGF-, l'experiment realitzat és un dels molts que es requeriria per tal de contestar-la amb fiabilitat i rigor. Per poder determinar doncs, que els inhibidors dels factors de creixement FGF i TGFβ augmenten l'eficiència del procés de reprogramació cel·lular, caldria repetir altra cop la part pràctica, utilitzant més rèpliques biològiques i disposant de més temps.
Els principals objectius d’aquest treball de recerca són:
- Posar-me a la pell d’un investigador i estudiar un tema d’interès actual del que encara no se’n tenen conclusions fiables.
- Entendre com es poden aplicar els factors de creixement i les cèl·lules mare a la medicina regenerativa i al tractament clínic de pacients.
- Aprendre les tècniques de laboratori que permeten treballar amb cèl·lules mare i causen la seva diferenciació.
- Realitzar un exhaustiu procés de selecció d’articles, treballs i llibres, fiables i de caire científic.
La part experimental es centra en l’aplicació dels factors de creixement i les cèl·lules mare en la medicina regenerativa.
En l’àmbit dels factors de creixement s’ha estudiat el tractament amb Plasma Ric en Factors de Creixement (PRGF), una tècnica recent i poc invasiva que permet regenerar teixits únicament amb l’ús de factors.
Per altra banda, en el cas de les cèl·lules mare s’ha realitzat un experiment que té com a principal objectiu optimitzar el procés de reprogramació cel·lular per aconseguir determinar en quines condicions experimentals s’obté més efectivitat. Al llarg de la part pràctica del treball s’han reprogramat fibroblasts de ratolí en sis condicions experimentals diferents –control negatiu, control positiu, factor de creixement FGF, inhibidor de FGF, factor de creixement TGFβ i inhibidor de TGFβ-. Seguidament, s’ha procedit a l’obtenció de resultats mitjançat una anàlisi genètica i una tinció amb fosfatasa alcalina, dues tècniques que permeten determinar amb certesa si s’han obtingut cèl·lules mare pluripotents induïdes.
Després de l’anàlisi dels resultats obtinguts en la quantificació de l’expressió gènica i la tinció amb fosfatasa alcalina, es pot afirmar el següent:
En primer lloc, s’ha vist que el factor de creixement FGF activa vies de senyalització que fomenten el procés de reprogramació cel·lular durant la fase inicial però que el reprimeixen en les fases tardanes. Això fa que s’obtinguin algunes colònies de cèl·lules pluripotents, malgrat l’eficiència global d’aquesta condició experimental és baixa. Per altra banda, l’inhibidor de FGF és un bon candidat per a millorar l’eficiència de reprogramació cel·lular ja que inhibeix vies de senyalització que regulen negativament aquells gens necessaris per a la generació de cèl·lules mare pluripotents. No obstant això, aquesta eficiència encara és baixa i requereix de millores.
Malgrat l’eficiència obtinguda en la condició experimental TGFβ és correcte, caldria realitzar més rèpliques de l’experiment per poder-ho determinar amb certesa ja que, al tractar-se d’un factor de creixement que activa vies adverses a la reprogramació, els resultats esperats disten dels obtinguts. Al seu torn, l’inhibidor de TGFβ fomenta diversos mecanismes indispensables per a la reprogramació cel·lular i inhibeix vies de senyalització que perjudiquen i frenen el procés de reprogramació, fet que explica la millora que es dona en l’eficiència del procés.
En conclusió, es pot constatar que la inhibició de factors de creixement que activen vies de diferenciació, com el TGFβ i FGF, millora l’eficiència de reprogramació -especialment en el cas de l’inhibidor de TGFβ-. Paral·lelament, aquest experiment també ha permès determinar la importància de la coexistència entre la senescència i el procés de reprogramació cel·lular.
Tot i que hi ha nombrosos estudis al voltant de la recerca d’una metodologia més eficaç per a generar cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC), freqüentment es contradiuen entre ells. Cal recórrer encara un llarg camí per entendre amb detall tots els canvis -genètics, morfològics i epigenètics- que es donen en la transformació de cèl·lules somàtiques en cèl·lules pluripotents. Potser i només potser, quan s’aconsegueixin descobrir, es podrà homogeneïtzar un protocol eficient per a les diverses tipologies cel·lulars, que permetrà un increment en l’ús d’aquesta tècnica tant en investigació com en la medicina regenerativa.
Si bé podria considerar que la meva pregunta ha obtingut una resposta satisfactòria –el procés de reprogramació cel·lular es podria millorar mitjançant l’ús de l’inhibidor de TGFβ i l’inhibidor de FGF-, l'experiment realitzat és un dels molts que es requeriria per tal de contestar-la amb fiabilitat i rigor. Per poder determinar doncs, que els inhibidors dels factors de creixement FGF i TGFβ augmenten l'eficiència del procés de reprogramació cel·lular, caldria repetir altra cop la part pràctica, utilitzant més rèpliques biològiques i disposant de més temps.