Revista de investigación y terapia con células madre

Abstracto

El análisis de microARN revela mecanismos distintos que rigen la especificación del linaje cardíaco y neuronal de las células madre embrionarias humanas pluripotentes

Xuejun H. Parsons

La realización del potencial de las células madre embrionarias humanas (hESC) se ha visto obstaculizada por la ineficiencia e inestabilidad de la generación de los tipos de células deseados a partir de células pluripotentes mediante la diferenciación de múltiples linajes. Recientemente informamos que las hESC pluripotentes mantenidas bajo una plataforma definida se pueden convertir de manera uniforme en un linaje cardíaco o neuronal mediante la inducción de moléculas pequeñas, lo que permite la diferenciación específica del linaje directamente desde el estado pluripotente de las hESC y abre la puerta a la investigación del desarrollo embrionario humano utilizando sistemas de modelos celulares in vitro. Para identificar los mecanismos de la especificación del linaje inducida por moléculas pequeñas de las hESC pluripotentes, en este estudio, comparamos la expresión y los patrones de distribución intracelular de un conjunto de modificadores cardinales de la cromatina en hESC pluripotentes, células cardiomesodérmicas inducidas por nicotinamida (NAM) y células neuroectodérmicas inducidas por ácido retinoico (RA). Además, se utilizó el perfilado a escala del genoma de los patrones de expresión diferencial de microARN (miARN) para monitorear las redes reguladoras de todo el genoma e identificar los miARN que inician el desarrollo en la especificación de linaje cardíaco y neuronal de hESC. Descubrimos que NAM indujo la translocación nuclear de la histona desacetilasa SIRT1 dependiente de NAD y el silenciamiento global de la cromatina, mientras que RA indujo el silenciamiento de la familia hsa-miR-302 asociada a la pluripotencia y una drástica regulación positiva de la familia de miARN Hox neuroectodérmico hsa-miR-10 a niveles altos. El perfilado de miARN a escala del genoma identificó que un conjunto único de miARN asociados a la pluripotencia se regulaba a la baja, mientras que nuevos conjuntos de miARN distintos que impulsan el corazón y los nervios se regulaban al alza tras la inducción de la especificación de linaje directamente desde el estado pluripotente de las hESC. Estos hallazgos sugieren que un mecanismo epigenético predominante a través del silenciamiento global de la cromatina mediado por SIRT1 gobierna la determinación del destino cardíaco de las hESC inducida por NAM, mientras que un mecanismo genético predominante a través del silenciamiento de la familia hsa-miR-302 asociada a la pluripotencia y la regulación positiva drástica de la familia de miRNA Hox neuroectodérmico hsa-miR-10 gobierna la determinación del destino neuronal de las hESC inducida por AR. Este estudio proporciona una visión crítica de los primeros eventos en la embriogénesis humana, así como también ofrece medios para el control directo y la modulación mediada por moléculas pequeñas del destino pluripotente de las hESC al derivar linajes clínicamente relevantes para terapias regenerativas .