Las supercélulas madre mejoran sus capacidades cambiando la dieta

Un reciente estudio de la Universidad de Copenhague ha creado células madre más capaces de transformarse en otros tipos celulares modificando su dieta. Estas células madre mejoradas superan a las normales en la generación de células especializadas como las del hígado, la piel o los nervios.

El estudio, titulado «Altering metabolism programs cell identity via NAD+-dependent deacetylation», aparece en The EMBO Journal.

«Robert Bone, profesor adjunto del Centro de Medicina de Células Madre de la Fundación Novo Nordisk (reNEW), explica: «Demostramos que modificando su dieta, las células madre pueden rejuvenecer y convertirse en “supercélulas madre”, reprogramándolas para procesar la energía de forma diferente».

«El resultado global es que estas células madre actúan como si procedieran de una fase de desarrollo anterior, lo que potencia su capacidad para diferenciarse en otros tipos de células».

Los investigadores alteraron específicamente el tipo de azúcar disponible para las células madre en el medio de crecimiento, que las células utilizan para producir energía.

Estas células madre no sólo sobresalen en la diferenciación, sino que también se mantienen más sanas y robustas a lo largo del tiempo que las cultivadas en condiciones estándar. Joshua Brickman, autor correspondiente y profesor de reNEW, explica: «Esto se consigue con un método bastante sencillo».

Posibles aplicaciones futuras de las «supercélulas madre» destacadas por Joshua Brickman
Joshua Brickman destaca las numerosas aplicaciones futuras potenciales de las «supercélulas madre».

Una vez descubierta una forma sencilla de rejuvenecer células, nuestro objetivo es explorar su potencial en distintos tipos, como células hepáticas o cardíacas, para tratar afecciones como la insuficiencia cardíaca o la cirrosis hepática. También podríamos regenerar células envejecidas y tratar enfermedades como el Parkinson, la osteoporosis o la diabetes».

Un área en la que se están centrando los investigadores es la de los tratamientos de fertilidad, en particular la fecundación in vitro (FIV). Las «supercélulas madre» son muy eficaces en la producción de tejido formado durante el desarrollo embrionario temprano, crucial para el éxito de la FIV.

«Algo en lo que las ‘supercélulas madre’ parecen destacar es en la producción de un linaje celular que se convierte en el saco vitelino. Estudios anteriores han demostrado que la creación de un saco vitelino en embriones cultivados en una placa es crucial para su capacidad de implantación y para que se produzcan embarazos con éxito», afirma Robert Bone.

«Esperamos mejorar las técnicas de FIV creando un cultivo para FIV que incorpore este mismo proceso metabólico. En última instancia, pretendemos mejorar las tasas de éxito de la implantación integrándolo en los protocolos de cultivo de embriones de la clínica», añade Joshua Brickman.

Las células madre son células únicas capaces de autorreplicarse y diferenciarse en tipos especializados como células hepáticas, cutáneas o nerviosas. Las células madre embrionarias (CME) proceden de embriones y pueden cultivarse en un laboratorio para convertirse en células especializadas.

El futuro de la medicina regenerativa: Las células madre como herramientas de curación y reparación

De cara al futuro, los investigadores prevén utilizar células madre para crear nuevas terapias que puedan sustituir o reparar tejidos y órganos dañados, o restaurar funciones perdidas a causa de enfermedades o lesiones. Este campo se conoce como medicina regenerativa.

En este estudio, los científicos desarrollaron un nuevo medio de cultivo para células madre embrionarias (CME) de ratón. Básicamente, cambiaron la glucosa, un tipo de azúcar, por galactosa en el cultivo. Este cambio de «dieta» interrumpe el metabolismo normal de la glucosa y obliga a las células a recurrir a la fosforilación oxidativa para obtener energía.

Este cambio en la fuente de nutrientes hace que las CME vuelvan a una fase de desarrollo anterior, lo que aumenta su capacidad para diferenciarse en otros tipos celulares.

Los investigadores descubrieron que este cambio metabólico activaba una proteína de señalización específica conocida por controlar el envejecimiento celular. Esta activación potenciaba la unión de otras proteínas clave al ADN.

Racionalizar el genoma: cómo los cambios metabólicos mejoran la eficiencia genética

Como resultado de este nuevo proceso metabólico, el ADN se «empaqueta» más densamente en regiones que contienen información genética redundante, mientras que las áreas con instrucciones críticas permanecen más accesibles. Este ajuste reduce el ruido genético innecesario y amplifica las señales relevantes.

Esta «relación señal-ruido» mejorada ayuda a las células madre a comprender mejor sus funciones, lo que las hace actuar como células de una fase de desarrollo anterior y mejora su rendimiento.

Los investigadores también descubrieron que la disminución de la «relación señal-ruido» contribuye a ciertos signos de envejecimiento, como cuando se lleva a una persona mayor a un restaurante ruidoso y tiene dificultades para oír debido a la presencia de un altavoz silencioso y ruido de fondo. Las células madre envejecidas se enfrentan a un reto similar cuando intentan interpretar sus genomas.

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