Hallazgo celular

Un trabajo liderado por un grupo de la Universitat de Valencia y publicado en ‘Nature Communications’, ha descifrado uno de los primeros pasos en la conversiA?n de las cA�lulas adultas en cA�lulas madre pluripotentes inducidas: la fisiA?n de las mitocondrias. La investigaciA?n da pistas sobre los primeros momentos de la creaciA?n de tumores y permite simplificar la generaciA?n de este tipo de cA�lulas para su uso en Medicina Regenerativa, segA?n ha informado la instituciA?n acadA�mica en un comunicado.

SegA?n un comunicado oficial de la Universidad de Valencia, «las cA�lulas madre pluripotentes se han convertido en una herramienta fundamental en investigaciA?n biomA�dica y Medicina Regenerativa, si bien el proceso de reprogramaciA?n celular por el cual se producen todavA�a estA? envuelto en un halo de misterio». Las cA�lulas madre pluripotentes inducidas (cA�lulas iPS, del inglA�s induced-Pluripotent Stem cells) se obtienen en el laboratorio mediante manipulaciA?n genA�tica a partir de cA�lulas adultas extraA�das de un organismo, como las cA�lulas sanguA�neas.

En el estudio, dirigido por el investigador Josema Torres, han participado el Departamento de BiologA�a Celular (al que pertenece Torres) y el de BioquA�mica y BiologA�a Molecular de la Universitat de ValA?ncia; la Unidad de HepatologA�a Experimental del Instituto de InvestigaciA?n Sanitaria La Fe de Valencia; y el Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona.

La investigaciA?n ‘Early ERK1/2 activation promotes DRP1-dependent mitochondrial fission necessary for cell reprogramming’, no sA?lo demuestra que la fisiA?n mitocondrial es un paso «esencial» para el proceso de reprogramaciA?n celular sino que, ademA?s, «descifra el mecanismo molecular que controla la fragmentaciA?n de las mitocondrias e identifica a las proteA�nas implicadas en ejecutarlo».

Por sus propiedades de divisiA?n indefinida y pluripotencia, las cA�lulas iPS constituyen una «fuente ilimitada» de cualquier tipo celular adulto, lo que permite obtener a partir de ellas las cA�lulas afectadas en una enfermedad que, de otra manera, «no serA�an accesibles, en un nA?mero suficiente para su estudio».De esta forma, se puede investigar en el laboratorio quA� funciona mal en las cA�lulas enfermas de un individuo para que den lugar a la manifestaciA?n de la enfermedad. Estas cualidades las colocan en un lugar «privilegiado» para constituirse, en un futuro «no muy lejano», como herramienta «esencial» en Medicina Regenerativa y en la industria farmacA�utica.

«Nuestro trabajo ha identificado la fisiA?n mitocondrial como la primera barrera fisiolA?gica que las cA�lulas adultas tienen que salvar para llegar a ser pluripotentes. AdemA?s, hemos descifrado el mecanismo molecular que regula este proceso de fisiA?n mitocondrial, identificando dianas moleculares para la mejora o inhibiciA?n del proceso», ha indicado Josema Torres.

La fisiA?n mitocondrial es un proceso por medio del cual se dividen las mitocondrias (orgA?nulos celulares que son los responsables de la producciA?n de energA�a en las cA�lulas). Uno de los hechos que llama la atenciA?n de este estudio es la similitud del proceso de reprogramaciA?n celular con el de transformaciA?n de cA�lulas normales en cA�lulas tumorogA�nicas por activaciA?n de oncogenes.

«De hecho, nuestro equipo y otros laboratorios habA�amos observado que tanto las cA�lulas iPS como las cA�lulas tumorales tienen mitocondrias pequeA�as que favorecen su rA?pido crecimiento», ha indicado Josema Torres, quien ha aA�adido que esto les llevA? a investigar «si la fisiA?n mitocondrial era importante para la conversiA?n de las cA�lulas adultas en cA�lulas iPS».

El trabajo abre la puerta a simplificar la generaciA?n de cA�lulas iPS mediante el uso de activadores de la fisiA?n mitocondrial y, ademA?s, los investigadores han remarcado las similitudes entre la reprogramaciA?n celular y la transformaciA?n de cA�lulas sanas por oncogenes. Este hecho hace pensar que los conocimientos descifrados en este estudio pueden ser «muy valiosos» para entender los primeros pasos de generaciA?n de tumores. AsA�, la modulaciA?n de las dianas identificadas en el proceso de fisiA?n mitocondrial descritas por los investigadores de la Universitat de ValA?ncia, podrA�a ser de «gran utilidad» en tratamientos contra el cA?ncer.

Josema Torres explica el mecanismo molecular que controla la fragmentaciA?n de las mitocondrias e identifica a las proteA�nas implicadas en ejecutarlo: «Observamos que la fisiA?n mitocondrial durante la reprogramaciA?n celular dependA�a de la proteA�na Drp1 la cual, tras su activaciA?n, se acumulaba en la mitocondria y la estrangulaba hasta que la partA�a literalmente en dos», ha explicado el investigador.

«Asimismo, intuimos el mecanismo molecular gracias a trabajos publicados durante el desarrollo de nuestro estudio, donde se relacionaba a las quinasas ERK1/2 con la activaciA?n de Drp1 y la fragmentaciA?n de las mitocondrias durante la transformaciA?n celular de cA�lulas sanas por oncogenes», ha aA�adido el cientA�fico valenciano.

«Comprobamos que las quinasas ERK1/2 eran activadas durante la reprogramaciA?n celular y activaban a su vez a Drp1, causando su acumulaciA?n en la mitocondria y dando lugar a la fisiA?n de estos orgA?nulos» continA?a Torres, quien ha apuntado que lo «mA?s sorprendente y laborioso para nosotros fue encontrar el factor responsable de la activaciA?n de ERK1/2 durante las primeras etapas de la reprogramaciA?n celular».

Durante esta primera fase del proceso, observaron que la expresiA?n de un regulador negativo de las quinasas ERK1/2, la fosfatasa de proteA�nas Dusp6, era «reprimida». De forma que la represiA?n de este regulador negativo de ERK1/2 «era el primer responsable de que estas quinasas se activaran en las cA�lulas y ocasionaran la translocaciA?n de Drp1 a la mitocondria para causar la fisiA?n mitocondrial».