Cientistas e colaboradores do Instituto Salk deram luz a uma antiga e longa questão sobre o que leva à variação das células-tronco quando comparadas às células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs), derivadas de gêmeos idênticos.
Eles descobriram que, mesmo as iPSCs feitas a partir de células de gêmeos, têm diferenças importantes, sugerindo que nem todas as variações entre as linhas de células iPSC estão baseadas na genética, uma vez que os gêmeos têm genes idênticos.
Porque elas podem diferenciar-se em quase qualquer tipo de célula do corpo, as células-tronco tem o potencial de serem usadas para criar células saudáveis para tratar uma série de doenças.
Mas as células-tronco podem ser de duas variedades: células estaminais embrionárias (ESCs), que são isoladas de embriões, e as células iPSCs, que são criadas em laboratório a partir de células que são reprogramadas, usando misturas de moléculas sinalizadoras e são uma promissora ferramenta para o entendimento de doenças e desenvolvimento de novos tratamentos.
Embora as iPSCs se assemelhem às ESCs em várias formas, os cientistas descobriram que as iPSCs têm frequentemente variações em seus marcadores de metilação epigenéticos no DNA que ordenam quando os genes são expressados. Estes marcadores epigenéticos não são os mesmos entre as células iPSCs e as ESCs, ou mesmo entre as diferentes linhas de iPSCs. No passado, era difícil determinar o quê impulsionava essas diferenças.
“Quando reprogramamos células, observamos pequenas diferenças, quando as comparamos com células tronco advindas de um embrião. Nós queríamos entender que tipos de diferenças estão sempre ali, o que causa essas diferenças, e o que elas significam”, diz Juan Carlos Izpisua Belmonte, um professor do Laboratório de Expressão Gênica do Instituto Salk e co-senior autor do estudo com Kelly Frazer da Universidade da Califórnia de São Diego, nesse novo artigo, que foi publicado na revista Cell Stem Cell, em Abril de 2017.
Um melhor entendimento dessas diferenças ajudará os pesquisadores a refinar tratamentos para doenças, baseados em células-tronco.
Izpisua Belmonte e Frazer, junto com os primeiros autores do artigo – Athanasia Panopoulos (Universidade de Notre Dame) e Erin Smith (da UCSD), voltaram-se para gêmeos idênticos para buscar a solução.
Embora gêmeos idênticos tenham os mesmos genes um do outro, seus epigenomas – a coleção de marcadores de metilação cravados em seu DNA – são diferentes no momento em que atingem a idade adulta, devido em parte a fatores ambientais.
A reprogramação de células de pele de gêmeos idênticos adultos para o seu estado embrionário eliminou a maioria dessas diferenças – foi o que os cientistas descobriram quando estudaram as células de três conjuntos de gêmeos idênticos. No entanto, havia ainda diferenças epigenéticas chave entre os gêmeos, quando comparadas as células iPSCs e ESCs.
Quando os pesquisadores observaram mais profundamente os pontos do genoma onde esta variação entre as marcas de metilação tendia a se expressar nos gêmeos, eles descobriram que frequentemente elas ocorriam perto de locais de ligação para uma proteína reguladora chamada MYC.
“No passado, pesquisadores encontraram diversos locais com variações no status de metilação, mas era difícil entender quais desses locais tiveram variação devido à genética”, disse Panopoulos. “Aqui, pudemos focar mais especificamente nos locais que já sabemos que não têm nada a haver com genética”. Esse novo foco, disse a pesquisadora, é o que lhes permitiu chegar aos locais de ligação da MYC.
Os pesquisadores levantaram a hipótese de que a proteína MYC – que é uma das moléculas usadas para reprogramar as iPSCs a partir de células adultas – provavelmente desempenha um papel na orientação de quais locais do genoma são aleatoriamente metilados, durante o processo de reprogramação.
“Os gêmeos nos permitiram fazer perguntas que não podíamos fazer antes”, diz Panopoulos. “Você é capaz de ver o que acontece quando você reprograma células com genomas idênticos, mas com epigenomas divergentes, e descobre o que está acontecendo por conta da genética, e o que está acontecendo devido a outros mecanismos.
As descobertas ajudam os cientistas a compreender melhor os processos envolvidos na reprogramação das células e as diferenças entre as iPSCs e as ESCs, o que tem implicações em estudos futuros com o objetivo de compreender as causas e conseqüências específicas dessas mudanças e a forma como as iPSCs estão sendo usadas para pesquisa e terapêutica.
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Mais informações: Athanasia D. Panopoulos et al. Aberrant DNA Methylation in Human iPSCs Associates with MYC-Binding Motifs in a Clone-Specific Manner Independent of Genetics, Cell Stem Cell (2017). DOI: 10.1016/j.stem.2017.03.010
Revista de Referência: Cell Stem Cell
Provided by: Salk Institute
Fonte: https://medicalxpress.com/news/2017-04-twin-reprogrammed-stem-cells-epigenetic.html#jCp