Una célula haploide con 23 cromosomas (izda.), y una diploide con 46 (dcha.). Imagen: Gloryn Chia. Fuente: Universidad de Columbia.
Científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén (Israel), el Centro Médico de la Universidad de Columbia y el Instituto de Investigación Fundación de Células Madre Nueva York (EE.UU.) han conseguido generar con éxito un nuevo tipo de células madre embrionarias que llevan una sola copia del genoma humano, en lugar de las dos copias que se encuentran habitualmente en las células madre normales. Los científicos informan de sus hallazgos en la revista Nature.
Las células madre descritas en el artículo, informa Columbia en un comunicado, son las primeras células humanas de las que se sabe que son capaces de realizar la división celular con una sola copia del genoma de las células de los padres.
Las células humanas se consideran "diploides" porque heredan dos juegos de cromosomas, 46 en total, 23 de la madre y 23 del padre. Las únicas excepciones son las células reproductivas (óvulos y espermatozoides), conocidas como células haploides debido a que contienen un único conjunto de 23 cromosomas. Estas células haploides no se pueden dividir para hacer más óvulos y esperma.
Los esfuerzos previos para generar células madre embrionarias utilizando óvulos humanos habían dado lugar a células madre diploides. En este estudio, los científicos hicieron que los óvulos humanos no fertilizados se dividieran. A continuación, marcaron el ADN con un colorante fluorescente y aislaron las células madre haploides, que estaban dispersas entre las células diploides, más populosas.
Los investigadores demostraron que estas células madre pluripotentes eran haploides -que significa que eran capaces de diferenciarse en muchos otros tipos de células, incluyendo células nerviosas, del corazón y pancreáticas- al tiempo que retenían un solo juego de cromosomas.
Las células madre descritas en el artículo, informa Columbia en un comunicado, son las primeras células humanas de las que se sabe que son capaces de realizar la división celular con una sola copia del genoma de las células de los padres.
Las células humanas se consideran "diploides" porque heredan dos juegos de cromosomas, 46 en total, 23 de la madre y 23 del padre. Las únicas excepciones son las células reproductivas (óvulos y espermatozoides), conocidas como células haploides debido a que contienen un único conjunto de 23 cromosomas. Estas células haploides no se pueden dividir para hacer más óvulos y esperma.
Los esfuerzos previos para generar células madre embrionarias utilizando óvulos humanos habían dado lugar a células madre diploides. En este estudio, los científicos hicieron que los óvulos humanos no fertilizados se dividieran. A continuación, marcaron el ADN con un colorante fluorescente y aislaron las células madre haploides, que estaban dispersas entre las células diploides, más populosas.
Los investigadores demostraron que estas células madre pluripotentes eran haploides -que significa que eran capaces de diferenciarse en muchos otros tipos de células, incluyendo células nerviosas, del corazón y pancreáticas- al tiempo que retenían un solo juego de cromosomas.
Impacto
"Este estudio nos ha dado un nuevo tipo de célula madre humana que tendrá un impacto importante en la investigación genética y la medicina humana", dice Nissim Benvenisty, director del Centro Azrieli de Células Madre e Investigación Genética en la Universidad Hebrea de Jerusalén y co-autor principal del estudio.
"Estas células proporcionan a los investigadores una nueva herramienta para mejorar nuestra comprensión del desarrollo humano, y las razones por las que se reproducen sexualmente, en lugar de partir de un solo padre."
Los investigadores también demostraron que debido a tener una sola copia de cada gen a la que apuntar, las células haploides humanas pueden constituir una herramienta poderosa para los análisis genéticos. "Una de las mayores ventajas de las células humanas haploides es que es mucho más fácil editar sus genes", explica Ido Sagi, estudiante de doctorado que dirigió la investigación en Israel. En las células diploides, la detección de los efectos biológicos de una mutación en una sola copia es difícil, porque la otra copia es normal y sirve como "copia de seguridad".
Las células madre haploides también podrían usarse para tratar enfermedades como la ceguera o la diabetes, explican los investigadores.
"Este estudio nos ha dado un nuevo tipo de célula madre humana que tendrá un impacto importante en la investigación genética y la medicina humana", dice Nissim Benvenisty, director del Centro Azrieli de Células Madre e Investigación Genética en la Universidad Hebrea de Jerusalén y co-autor principal del estudio.
"Estas células proporcionan a los investigadores una nueva herramienta para mejorar nuestra comprensión del desarrollo humano, y las razones por las que se reproducen sexualmente, en lugar de partir de un solo padre."
Los investigadores también demostraron que debido a tener una sola copia de cada gen a la que apuntar, las células haploides humanas pueden constituir una herramienta poderosa para los análisis genéticos. "Una de las mayores ventajas de las células humanas haploides es que es mucho más fácil editar sus genes", explica Ido Sagi, estudiante de doctorado que dirigió la investigación en Israel. En las células diploides, la detección de los efectos biológicos de una mutación en una sola copia es difícil, porque la otra copia es normal y sirve como "copia de seguridad".
Las células madre haploides también podrían usarse para tratar enfermedades como la ceguera o la diabetes, explican los investigadores.
Referencia bibliográfica:
Ido Sagi, Gloryn Chia, Tamar Golan-Lev, Mordecai Peretz, Uri Weissbein, Lina Sui, Mark V. Sauer, Ofra Yanuka, Dieter Egli, Nissim Benvenisty: Derivation and differentiation of haploid human embryonic stem cells. Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17408.
Ido Sagi, Gloryn Chia, Tamar Golan-Lev, Mordecai Peretz, Uri Weissbein, Lina Sui, Mark V. Sauer, Ofra Yanuka, Dieter Egli, Nissim Benvenisty: Derivation and differentiation of haploid human embryonic stem cells. Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17408.