MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Química

Nuevas claves en la bioquímica de las células madre

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El equipo de investigación del Scripps Research Institute de California (EE UU) acaba de brindar una nueva comprensión de las células madre con un estudio bioquímico que hoy publica la revista Nature Chemical Biology y cuyo primer autor es el español Óscar Yanes. Los descubrimientos servirán para mejorar la capacidad de los científicos de manipular las células y abrir el camino a nuevas terapias de curación.

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SINC | 02 mayo 2010 19:01

<p>Las células madre (las “pelotitas” de colores de la izquierda del gráfico) se caracterizan por tener muchos metabolitos con estructuras químicamente insaturadas. Mediante procesos oxidativos (el O2 del gráfico se refiere a oxigeno), estas estructuras insaturadas se transforman en otros metabolitos que promueven o facilitan el proceso de diferenciación hacia células adultas maduras (derecha del gráfico). Imagen: Oscar Yanes / SINC.</p>

Las células madre (las “pelotitas” de colores de la izquierda del gráfico) se caracterizan por tener muchos metabolitos con estructuras químicamente insaturadas. Mediante procesos oxidativos (el O2 del gráfico se refiere a oxigeno), estas estructuras insaturadas se transforman en otros metabolitos que promueven o facilitan el proceso de diferenciación hacia células adultas maduras (derecha del gráfico). Imagen: Oscar Yanes / SINC.

<p>Las células madre (las “pelotitas” de colores de la izquierda del gráfico) se caracterizan por tener muchos metabolitos con estructuras químicamente insaturadas. Mediante procesos oxidativos (el O2 del gráfico se refiere a oxigeno), estas estructuras insaturadas se transforman en otros metabolitos que promueven o facilitan el proceso de diferenciación hacia células adultas maduras (derecha del gráfico).</p>

Las células madre (las “pelotitas” de colores de la izquierda del gráfico) se caracterizan por tener muchos metabolitos con estructuras químicamente insaturadas. Mediante procesos oxidativos (el O2 del gráfico se refiere a oxigeno), estas estructuras insaturadas se transforman en otros metabolitos que promueven o facilitan el proceso de diferenciación hacia células adultas maduras (derecha del gráfico).

El equipo del Scripps Research Institute (La Jolla, California) dirigido por Sheng Ding, profesor asociado al centro, y Gary Siuzdak, director principal del Scripps Research Center for Mass Spectrometry, ha comparado por primera vez el metaboloma de las células madre con el de las células adultas diferenciadas para comprender mejor el funcionamiento de las células madre, que tienen la capacidad de transformarse o “diferenciarse” en tipos de células adultas como las del pelo, la piel o los nervios.

El metaboloma es todo el conjunto de sustancias (“metabolitos”) que se forman en el metabolismo celular, y que incluyen todas las moléculas pequeñas naturales presentes en los fluidos biológicos y los tejidos.

La investigación, que hoy publica en su edición online la revista Nature Chemical Biology, tiene grandes implicaciones para la ciencia. “El estudio revela una estrategia celular pasmosa”, señala a SINC Óscar Yanes, primer autor del trabajo e investigador REDIEX en el centro estadounidense.

Desde una perspectiva tecnológica, “supone un avance importante dentro del campo de la metabolómica” (estudio de los metabolitos endógenos que componen las rutas metabólicas de la célula). Su equipo ha combinado por primera vez el análisis por espectrometría de masas con herramientas bioinformáticas para cuantificar e identificar los metabolitos.

Desde el punto de vista biológico, la comunidad científica busca desde hace años moléculas pequeñas que modulen la diferenciación de las células madre, pero hasta el momento todo el esfuerzo se había dirigido hacia compuestos orgánicos de origen sintético (en genes y proteínas). El nuevo estudio demuestra desde una óptica bioquímica que ciertos metabolitos endógenos presentes en nuestros tejidos pueden facilitar y promover la diferenciación de las células madre.

Los científicos hallaron unos 60 metabolitos relacionados con la transformación de las células madre en células maduras. También encontraron un patrón químico inesperado que permite afirmar que las células madre tienen metabolitos “químicamente flexibles”.

¿Hacia la regeneración natural?

Aunque en opinión de Yanes, el aspecto más novedoso del estudio “está relacionado con las propiedades regenerativas y de curación de estas células”. Según el estudio, el equilibrio entre el estado pluripotencial de las células madre y la diferenciación en células adultas maduras (como neuronas o células cardiacas) está determinado por la respuesta a procesos oxidativos, como la respuesta inflamatoria.

“Demostramos que mediadores inflamatorios (metabolitos) con propiedades pro- o anti-inflamatorias tienen efectos opuestos sobre la proliferación y diferenciación de células madre”, explica Yanes, para quien estos resultados “abren la puerta a que si somos capaces de modular la respuesta inflamatoria de nuestros tejidos en la dirección correcta, es muy posible que facilitemos la curación y regeneración mediante las células madre presentes de manera natural en nuestro organismo”.

Llegar a entender cómo maduran las células madre permitirá a científicos y médicos manipular el proceso según las necesidades de los pacientes y quizás remediar dolencias hasta ahora intratables como la enfermedad de Parkinson o las lesiones de la médula espinal.

Aunque “las implicaciones para la vida diaria están aún lejos”, otra observación sorprendente del estudio es que las células madre contienen grandes cantidades de ácidos grasos omega-3 y omega-6, y que la transformación metabólica de dichos compuestos es necesaria para promover la diferenciación de las células madre.

Por lo tanto, “uno puede pensar si los efectos beneficiosos de los alimentos ricos en ácidos grasos insaturados como el aceite de pescado, pueden ser debidos a su capacidad para promover o facilitar procesos regenerativos de las células madre presentes en nuestros tejidos”, comenta Yanes.

La diferencia de las ‘células diferenciadas’

Las células madre embrionarias tienen unas propiedades únicas. Se las llama ‘pluripotenciales’ por su plasticidad, es decir, por la capacidad que tienen de madurar y generar cualquier tipo celular. Las células adultas diferenciadas (como las neuronas o las células cardiacas), en cambio, han perdido esa característica de forma irreversible.

A pesar de tener propiedades “tan diferentes”, las células madre y las células adultas diferenciadas tienen la misma secuencia de genes. “Nos pareció que era un modelo muy bonito para comparar metabolismos tan dispares e identificar las características metabólicas que conferían esa plasticidad a las células madre”, explica Yanes.

Referencia bibliográfica:

Oscar Yanes, Julie Clark, Diana M Wong, Gary J Patti, Antonio Sánchez-Ruiz, H Paul Benton, Sunia ATrauger, Caroline Desponts, Sheng Ding, y Gary Siuzdak, “Metabolic oxidation regulates embryonic stem cell differentiation”, Nature Chemichal Biology, 2 de mayo de 2010. doi: 10.1038/nchembio.364

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Zona geográfica: Norteamérica
Fuente: SINC

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