Círculos pequeños de ADN son la clave para una nueva y más fácil manera de transformar las células madre de grasa humana en células madre pluripotentes inducidas para uso en medicina regenerativa, según científicos la Escuela Universitaria de Medicina de Stanford. A diferencia de otras técnicas de uso común, el método, se basa en las prácticas estándar de biología molecular, no se utilizan virus para introducir genes en las células o alterar permanentemente el genoma de una célula.
Es el primer ejemplo de una reprogramación de células adultas para la pluripotencia de esta manera, es considerado por los investigadores como un paso importante hacia el uso de tales células en seres humanos. Tienen la esperanza de que la facilidad de la técnica y su relativa seguridad allanen el camino a través del proceso de aprobación necesaria de la FDA. 

“Esta técnica no sólo es más seguro, es relativamente sencillo”, dijo el profesor de Stanford, Michael cirugía Longaker, MD, y co-autor del documento. ”Va a ser un proceso relativamente sencillo para los laboratorios de todo el mundo para comenzar a utilizar esta técnica. Nos estamos moviendo hacia la medicina regenerativa clínicamente aplicables”. 
Los investigadores de Stanford utilizaron minicírculos llamada – anillos de ADN alrededor de la mitad del tamaño de los que habitualmente se utiliza para reprogramar la célula – para inducir la pluripotencialidad de células madre de grasa humana. Las células pluripotentes pueden ser inducidas a convertirse en muchos tipos diferentes de células especializadas. Aunque los investigadores planean utilizarla por primera vez estas células para comprenderla mejor – y tal vez un día, el tratamiento de las enfermedades del corazón humano, con células madre pluripotentes inducidas o células iPS, son un punto de partida para la investigación de muchas enfermedades humanas. 

“Imagínese haciendo una biopsia de la grasa o la piel de un miembro de una familia con problemas de corazón, a la reprogramación de las células de la pluripotencia y luego hacer las células cardíacas a estudiar en un plato de laboratorio”, dijo el cardiólogo Joseph Wu, MD, PhD. ”Esto sería mucho más fácil y menos invasivo que la toma de muestras de células de corazón de un paciente.” Wu es el autor principal de la investigación, que se publicará hoy en línea, en Nature Methods. El asistente de investigación Fangjun Jia, PhD es el autor principal de la obra. 
Longaker es el director adjunto del Instituto de la Universidad de Stanford para Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa y director de investigación quirúrgica del niño en el Hospital de Niños Lucile Packard. Wu es un profesor asistente de cardiología y radiología, y miembro del Instituto Cardiovascular de Stanford. Un tercer autor, Mark Kay, MD, PhD, es el profesor Dennis Familia Farrey en Pediatría y profesor de genética.
El hallazgo reúne a diferentes áreas de investigación de Stanford. El laboratorio de Kay inventó los minicírculos hace varios años en una búsqueda por desarrollar técnicas de terapia de genes adecuados. Al mismo tiempo, Longaker descubrio la prevalencia inusual y la flexibilidad de desarrollo de las células madre de grasa humana. Mientras tanto, Wu estaba en la búsqueda de maneras de crear células madre en línea con el paciente específico para estudiar algunas de las comunes, pero devastadores, problemas de corazón que estaba viendo en la clínica. 
“Hace tres años Mark dio una charla y le pregunté si podíamos usar minicírculos para la terapia génica cardiaca”, dijo Wu. ”Y luego se hace un clic para mí, que también debe ser capaz de utilizarlas para reprogramación de células adultas no virales”. 
El vector de la reprogramación de los minicirclulos funciona tan bien porque es de sólo cuatro genes necesarios para reprogramar las células (más de un gen de una proteína fluorescente verde para seguir con los minicirclulos de las células que contienen). A diferencia de los más grandes, los círculos de ADN más utilizados llamados plásmidos, los minicírculos no contienen ADN bacteriano, lo que significa que las células que contienen la minicírculos tienen menos probabilidades que los plásmidos que se perciben como extraños por el organismo. La expresión de los genes minicirclulos es también más robusta, y el menor tamaño de la minicírculos les permite entrar en las células más fácilmente que los grandes plásmidos. Por último, debido a que no se reproducen naturalmente son perdidos cuando las células se dividen, en lugar de dar vueltas potencialmente hasta las aplicaciones terapéuticas posteriores. 

Los investigadores decidieron probar la eficacia de una reprogramación de la minicírculos en las células madre de grasa humana, porque el trabajo previo en Wu y el laboratorio de Longaker ha demostrado que las células son numerosos y fáciles de aislar y susceptibles a la transformación iPS, probablemente debido a los niveles naturales más de expresión de algunos genes de reprogramación. Se encontró que alrededor del 10,8 por ciento de las células madre tomaron a los minicírculos y expresaron la proteína verde fluorescente o GFP, frente a un 2,7 por ciento de las células tratadas con un plásmido de ADN más tradicionales. 
Cuando los investigadores aislaron las células que expresaron GFP- crecieron en un plato de laboratorio, y encontraron que los minicírculos se fueron perdiendo en un período de cuatro semanas. Para asegurarse de que las células tiene una buena dosis de genes, se vuelve a aplicar los minicírculos en los días cuatro y seis. Después de 14 a 16 días, comenzaron a observar grupos de células parecidas a las colonias de células madre embrionarias – algunos de los cuales no se expresa el GFP. 
Los investigadores aislaron estas agrupaciones GFP-libre y se comprobó que se exhiben todas las características de las células pluripotentes inducidas: se expresan los genes de células madre embrionarias, tenían patrones similares de metilación del ADN, que podría convertirse en varios tipos de células y que podrían formar tumores llamados teratomas cuando se inyecta bajo la piel de ratones de laboratorio. También confirmó que los minicírculos verdaderamente habían perdido y no se había integrado en el ADN de las células madre. 
En total, los investigadores fueron capaces de hacer 22 nuevas líneas de células iPS de las células madre de adultos y de adultos adiposo fibroblastos humanos. Aunque la eficiencia de la reprogramación general del método de minicirclulo es menor que la de los métodos de uso de vectores virales para introducir los genes (alrededor de 0,005 por ciento frente a aproximadamente 0.01-0.05 por ciento, respectivamente), aún mayor que la de uso convencional bacteriano basado en los plásmidos. Además, las células madre de la grasa, y, de hecho, la grasa en sí, son tan frecuentes que una ligera reducción en la eficiencia debe ser fácil de superar. 
“Este es un gran ejemplo de colaboración”, dijo Longaker. ”Este descubrimiento representa la investigación de cuatro servicios diferentes: pediatría, cirugía, cardiología y radiología. Todos estábamos haciendo nuestras cosas, y no fue hasta que nos hemos centrado en aplicaciones independientes de nuestra investigación nos dimos cuenta del potencial”. 
“Sabíamos que los minicírculos funcionarían mejor que los plásmidos para la terapia génica”, de acuerdo Kay, “pero no fue hasta que empecé a hablar con células madre a personas como Joe y Mike que empezamos a pensar en utilizar los minicírculos para este propósito. Ahora es algo así como”¿Por qué no pensamos en esto antes?” 

Proporcionado por la Stanford University Medical Center
Physorg