Los investigadores resuelven el misterio del antienvejecimiento: identifican el gen responsable del envejecimiento celular

La reprogramación celular puede revertir el envejecimiento, lo que conduce a una disminución de las actividades y funciones de las células madre mesenquimales / estromales (MSC). Esto es algo que los científicos saben desde hace algún tiempo. Pero lo que no habían entendido es qué mecanismos moleculares son responsables de esta inversión. Un estudio publicado hoy en CÉLULAS MADRE parece haber resuelto este misterio. No solo mejora el conocimiento sobre el envejecimiento de las MSC y las enfermedades asociadas, sino que también proporciona información sobre el desarrollo de estrategias farmacológicas para reducir o revertir el proceso de envejecimiento.

El equipo de investigación, compuesto por científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison, se basó en la reprogramación celular, un enfoque comúnmente utilizado para revertir el envejecimiento celular, para establecer un modelo de células jóvenes y viejas genéticamente idénticas para este estudiar. «Si bien estamos de acuerdo con hallazgos anteriores sobre el rejuvenecimiento de las MSC a través de la reprogramación celular, nuestro estudio va más allá al proporcionar información sobre cómo las MSC reprogramadas se regulan molecularmente para mejorar las características celulares del envejecimiento», dijo explicó el investigador principal, Wan-Ju Li, Ph.D. miembro de la facultad del Departamento de Ortopedia y Rehabilitación y del Departamento de Ingeniería Biomédica.

A medida que envejecen las células madre mesenquimales / estromales (MSC), el factor de transcripción GATA6 se produce cada vez más en la célula para inducir una respuesta al envejecimiento. Mediante la reprogramación celular basada en factores de transcripción, las CMM envejecidas se rejuvenecen con efectos reducidos de GATA6 sobre el envejecimiento celular. Crédito: Prensa AlphaMed

Los investigadores comenzaron por derivar las MSC del líquido sinovial humano (SF-MSC), es decir, el líquido que se encuentra en la rodilla, el codo y otras articulaciones, y reprogramarlas en células madre pluripotentes inducidas (iPSC). ). Luego volvieron a convertir esos iPSC en MSC, en realidad, rejuvenecieron a los MSC. “Cuando comparamos las MSC reprogramadas con las MSC parentales no rejuvenecidas, encontramos que las actividades relacionadas con el envejecimiento se redujeron significativamente en las MSC reprogramadas en comparación con las de sus líneas parentales. Esto indica una reversión del envejecimiento celular ”, dijo el Dr. Li.

Luego, el equipo realizó un análisis de las células para determinar si había algún cambio en la expresión génica general resultante de la reprogramación. Descubrieron que la expresión de GATA6, una proteína que juega un papel importante en el desarrollo intestinal, pulmonar y cardíaco, estaba reprimida en las células reprogramadas en comparación con las células de control. Esta represión provocó un aumento en la actividad de una proteína esencial para el desarrollo embrionario llamada erizo sónico (SHH) así como en el nivel de expresión de otra proteína, FOXP1, necesaria para el correcto desarrollo del cerebro, el corazón. y pulmones. «Por lo tanto, hemos identificado la vía GATA6 / SHH / FOXP1 como un mecanismo clave que regula el envejecimiento y el rejuvenecimiento de MSC», dijo el Dr. Li.

«La identificación de la vía GATA6 / SHH / FOXP1 en el control del envejecimiento de MSC es un logro muy importante». Dice el Dr. Jan Nolta, editor en jefe de CÉLULAS MADRE. «El envejecimiento prematuro puede frustrar la capacidad de expandir estas células prometedoras mientras se mantiene la función para uso clínico, y un mejor conocimiento de las vías que controlan la diferenciación y la senescencia es muy valioso».

Para determinar cuáles de los factores de transcripción de Yamanaka (cuatro genes de reprogramación utilizados para derivar iPSC) estaban involucrados en la represión de GATA6 en iPSC, el equipo analizó la expresión de GATA6 en respuesta a la supresión de cada factor. Esto dio la información de que solo OCT4 y KLF4 son capaces de regular la actividad de GATA6, resultado consistente con el de varios estudios previos.

“En general, pudimos demostrar que las SF-MSC experimentan cambios sustanciales en sus propiedades y funciones como resultado de la reprogramación celular. Estos cambios en iPSC-MSC indican colectivamente una mejora en el envejecimiento celular. Más importante aún, pudimos identificar la vía de señalización GATA6 / SHH / FOXP1 como un mecanismo subyacente que controla las actividades relacionadas con el envejecimiento celular ”, dijo el Dr. Li.

«Creemos que nuestros hallazgos ayudarán a mejorar la comprensión del envejecimiento de la MSC y su importancia en la medicina regenerativa», concluyó.

Referencia: «GATA6 regula el envejecimiento de las células madre / estromales mesenquimales humanas» por Hongli Jiao, Brian E. Walczak, Ming-Song Lee, Madeleine E. Lemieux y Wan-Ju Li, 30 de noviembre de 2020, CÉLULAS MADRE.
DOI: 10.1002 / tallo.3297