Recapitular el reloj de segmentación humano con células madre pluripotentes

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo
• Biología de las células madre
• La genética

Sus antecedentes:

• Las células madre pluripotentes son herramientas valiosas para estudiar la embriogénesis y la formación de órganos.
• Los modelos in vitro existentes carecen de la complejidad para recapitular completamente el desarrollo y el patrón del mesodermo humano.
• Se necesitaba un sistema experimental robusto para modelar la somitogénesis humana y el reloj de segmentación.

Objetivo del estudio:

• Para modelar el reloj de segmentación humana y la somitogénesis utilizando células madre pluripotentes inducidas (iPSC).
• Investigar los mecanismos moleculares subyacentes al desarrollo del esqueleto axial humano.
• Explorar las funciones específicas de los genes en la función del reloj de segmentación y las enfermedades asociadas.

Principales métodos:

• Inducción gradual in vitro del mesodermo presomítico de las células iPSC humanas.
• Análisis de las oscilaciones del gen del reloj de segmentación del núcleo (por ejemplo, HES7, DKK1).
• Edición del genoma CRISPR-Cas9 en iPSC para estudiar los genes asociados a la enfermedad (HES7, LFNG, DLL3, MESP2).

Principales resultados:

• Establecido un modelo para el reloj de segmentación humana con un período de aproximadamente cinco horas.
• Se observaron patrones dinámicos de expresión génica similares a las ondas de viaje en el mesodermo presomítico humano.
• Se han identificado genes oscilatorios conservados y específicos de la especie entre los modelos de humanos y ratones.
• Efectos específicos del gen demostrados en la oscilación, sincronización y diferenciación en los iPSC derivados de pacientes.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un modelo funcional del reloj de segmentación humana y la somitogénesis.
• Los hallazgos aclaran las vías moleculares involucradas en el patrón axial del esqueleto de los vertebrados.
• La investigación ofrece información sobre la patogénesis de los defectos de segmentación vertebral como la disostosis espondilocostal.