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Exploran la potencial capacidad regenerativa de las células madre en el oído interno

Europa Press · 02 agosto 2021

Un grupo de investigadores del laboratorio de células madre en la Universidad del Sur de California (USC), dirigidos por Neil Segil, han identificado una barrera natural para la regeneración de las células sensoriales del oído interno, que se pierden en los trastornos de la audición y el equilibrio. Superar esta barrera podría ser un primer paso para devolver las células del oído interno a un estado similar al de un recién nacido, según se describe en el nuevo estudio publicado en Developmental Cell.

La pérdida de audición permanente afecta a más del 60 por ciento de la población que llega a la edad de jubilación, explica Segil, y afirma que este estudio sugiere nuevos enfoques de ingeniería genética que podrían utilizarse para canalizar parte de la misma capacidad regenerativa presente en las células embrionarias del oído interno.

En el oído interno, el órgano de la audición, que es la cóclea, contiene dos tipos principales de células sensoriales: Las células ciliadas, que tienen proyecciones celulares en forma de pelo que reciben las vibraciones sonoras, y las llamadas células de soporte, que desempeñan importantes funciones estructurales y funcionales.

Cuando las células ciliadas resultan dañadas por ruidos fuertes, ciertos medicamentos recetados u otros agentes nocivos, la pérdida de audición resultante es permanente en los mamíferos mayores.

Sin embargo, durante los primeros días de vida, los ratones de laboratorio conservan la capacidad de que las células de soporte se transformen en células ciliadas mediante un proceso conocido como transdiferenciación, lo que permite la recuperación de la pérdida de audición. A la semana de edad, los ratones pierden esta capacidad regenerativa, que también se pierde en los humanos, probablemente antes de nacer.

Basándose en estas observaciones, Litao Tao, Haoze Vincent Yu y sus colegas examinaron más de cerca los cambios neonatales que hacen que las células de soporte pierdan su potencial de transdiferenciación.

En las células de sostén, los cientos de genes que instruyen la transdiferenciación en células ciliadas están normalmente desactivados. Para activar y desactivar los genes, el organismo se basa en moléculas activadoras y represoras que decoran las proteínas conocidas como histonas.

En respuesta a estas modificaciones epigenéticas, las proteínas histónicas envuelven el ADN en cada núcleo celular, controlando qué genes se "encienden" al estar sueltos y accesibles, y cuáles se "apagan" al estar fuertemente envueltos e inaccesibles. De este modo, las modificaciones epigenéticas regulan la actividad de los genes y controlan las propiedades emergentes del genoma.

En las células de sostén de la cóclea de los ratones recién nacidos, los científicos descubrieron que los genes de las células ciliadas estaban suprimidos tanto por la falta de una molécula activadora, H3K27ac, como por la presencia de la molécula represora, H3K27me3.

Sin embargo, al mismo tiempo, en las células de sostén de los ratones recién nacidos, los genes de las células ciliadas se mantenían "preparados" para activarse por la presencia de una decoración de histona diferente, H3K4me1. Durante la transdiferenciación de una célula de soporte a una célula ciliada, la presencia de H3K4me1 es crucial para activar los genes correctos para el desarrollo de la célula ciliada.

Desgraciadamente, con la edad, las células de soporte de la cóclea pierden gradualmente H3K4me1, lo que hace que salgan del estado de cebado. Sin embargo, si los científicos añadían un fármaco para evitar la pérdida de H3K4me1, las células de sostén permanecían temporalmente preparadas para la transdiferenciación. Asimismo, las células de soporte del sistema vestibular, que mantenían de forma natural la H3K4me1, seguían preparadas para la transdiferenciación en la edad adulta.

"Nuestro estudio plantea la posibilidad de utilizar fármacos terapéuticos, edición de genes u otras estrategias para realizar modificaciones epigenéticas que aprovechen la capacidad regenerativa latente de las células del oído interno como forma de restaurar la audición, afirma Segil. Modificaciones epigenéticas similares también podrían resultar útiles en otros tejidos no regenerativos, como la retina, el riñón, el pulmón y el corazón".

Referencia: Dev Cell. 2021;S1534-5807(21)00559-1. doi:10.1016/j.devcel.2021.07.003