Download Curso - Posgrado en Ciencias Biomédicas

SEMESTRE 2017-1
FORMATO PARA PROPONER CURSOS, TÖPICOS O CURSOS AD HOC
1. Título del Curso
CELULAS TRONCALES PLURIPOTENCIALES(ESC. iPSC) Y DE CRESTA NEURAL: OBTENCIÓN,
CARACTERISTICAS, APLICACIONES
2. Tutor responsable
Nombre completo Karlen Gazarian 22 horas
Adscripción
Instituto de Investigaciones Biomédicas
Teléfono
56229206
Correo
[email protected]
electrónico
3. Profesores invitados
Nombre completo German Atzin Mora
4 horas
Adscripción
Est de Doctorado (Programa de Doctorado en Ciencias
Biomédicas
Teléfono
56229207
Correo
[email protected]
electrónico
Nombre completo Ricardo Cevallos 10 horas
Adscripción
Est de Doctorado (Programa de Maestria y Doctorado,
Ciencias Bioquimicas)
Teléfono
56229207
[email protected]
Correo
electrónico
4. Introducción/justificación del Curso, Tópico o Curso ad hoc
5. Características para la impartición del Curso, Tópico o Curso ad hoc
Indique el lugar, días y horario en donde se Instituto de Investigaciones
Biomédicas, Nueve Sede, Edificio
realizará el Curso
C , PB, Salón de seminario
Número de sesiones y duración en horas por LUNES. DIAS/MESES/HORAS:
7/08 –12/11: 17:00 – 19:00 (30h)
sesión
19/11:
17:00 - 20:00 (3h)
26/11:
17:00 - 20:00 (3h)
TOTAL HORAS: 36
Datos para la realización por videoconferencia No
1
(IP, nombre y telefóno del responsable)
Número total de alumnos que puede aceptar
16
Número de alumnos del PDCB que puede 10
aceptar
6. Método de evaluación
Por favor incluya en este apartado él % de la contribución relativa de:
Exámenes (número)
60
Participación en clase
20
Presentación
de
un 20
proyecto
Trabajos
0
Otros
0
7. Temario del Curso Fundamental
Identifique para cada profesor el tema que impartirá y las horas asignadas
Introducción/justificación del Curso o Tópico
En el desarrollo normal, las células pluripotentes capaces de desarrollarse hacia todos los
tipos de células diferenciadas del organismo, son las células del embrión temprano
(blastocisto) que forman el embrioblasto, conocidas como Embryonic Stem Cell, ESC
(Celulas Troncales Embrionarias, CTE). Estas células forman linajes celulares para todos
los tejidos del organismo adulto.
Las líneas establecidas de CTE humanas tienen el potencial para desarrollarse en casi
todos los tipos de células diferenciadas, pero su uso en la práctica médica está restringido
por razones éticas. Además, la obtención de células troncales pluripotentes para
aplicaciones de tipo paciente-específico solo sería posibles mediante técnicas de
clonación, las cuales también se encuentran restringidas por razones éticas. La solución
principal a estas restricciones vino de los trabajos de investigación sobre los mecanismos
genético-moleculares que programan la pluripotencia de las células troncales del embrión.
El grupo de Shinya Yamanaka de la Universidad Kioto, mostró en 2006 que la célula
diferenciada se puede reprogramar mediante la transferencia y expresión de los genes
Oct3/4, Sox2, Klf4 y cMyc.
Los resultados de la conversión de células diferenciadas a células pluripotentes inician en
una etapa de la ciencia en la que convergen estudios básicos y desarrollos metodológicos
en el área de la embriología temprana, biología del desarrollo, genética molecular,
genómica, entre otros, los cuales forman el fundamento de la biología moderna y que
actualmente tienen un valor revolucionario. Las siguientes investigaciones contribuyeron
más en esta nueva etapa en la que se elimina la creencia de que los procesos de
diferenciación son unidireccionales e irreversibles. La primera línea fue iniciada en las 50s
por experimentos de clonación de ranas mediante la transferencia de núcleos de células
diferenciadas al ovoplasma. En los finales de 70s esta posibilidad fue demostrada en el
pez, un organismo más desarrollado que la rana, y en muchas especies de mamíferos
desde la clonación de una oveja en 1997. El resultado principal de estos experimentos
muestran que el núcleo de la células del organismo adulto mantiene la capacidad para
reprogramarse e iniciar el desarrollo pluripotencial pero requiere de ciertos factores que se
acumulan durante la ovogénesis.
La segunda línea de trabajos que contribuyeron al desarrollo de la metodología de
reprogramación de celular fue el desarrollo de técnicas de transgénesis entre los años
1978-1980, que permitieron la transferencia de genes en células somáticas y en
embriones permitiendo la generación de animales transgénicos. Dentro de esta línea
2
fueron descubiertos genes codificantes de factores de transcripción que controlan el
estado pluripotente en células troncales embrionarias en estadios de embriogénesis
temprana. Los estudios mostraron que existen por lo menos 2 niveles de la regulación de
la pluripotencialidad: 1) un nivel operativo, con un gran número de genes de factores de
transcripción que dan lugar al programa del estado pluripotente; y 2) un nivel
administrativo, compuesto por factores que activan al grupo operativo. Estudios de CTE
durante la embriogénesis en estadios de pre-implantacional y postimplantación del
embrión de ratón resultaron en el descubrimiento de que los genes indispensables del
estado pluripotente son Oct3/4 (miembro de la familia Pou5), Sox2 y Nanog. La tercera
línea de estudios contribuyentes son los que definieron los marcadores epigenéticos
específicos de las CTE y el nivel de expresión de los genes en estado pluripotente, el
estado de la cromatina, tamaño de los telómeros y marcadores externos (determinables
con anticuerpos específicos). Por último, las celulas multipotentes de cresta neural son las
que funcionan en las etapas postnatales y generan células diferenciadas. Las
metodologias de secuenciación y de microarreglos de DNA permitieron evaluar el estado
funcional de grandes grupos de genes y definir los que están involucrados en el estado
pluripotente.multipotente y deferenciado. Las técnicas de transgénesis también han
permitido el desarrollo de una nueva línea de investigación como es la transdiferenciación,
definida como el proceso de reprogramación en el cual una célula diferenciada cambia de
linaje hacia otro tipo celular diferenciado. Si se lograran entender más a fondo los
fenómenos de transdiferenciación y si se pudieran establecer metodologías más afines a
la práctica clínica, la transdiferenciación se podría plantear como una alternativa
prometedora al uso de células troncales para fines clínicos.
8. Objetivos
- Introducir a los estudiantes de posgrado en la discusión de temas de actualidad en el
campo de la biología celular y la biomedicina, integrando al mismo tiempo conceptos de
biología celular, biología molecular, biología del desarrollo y embriología, aplicados en los
procesos de Reprogramación
-Introducir conocimientos necesarios para profundizar en áreas como la epigenética,
señalización, diferenciación, enfocados al estudio de células troncales y reprogramación
celular.
9. Temario del Curso :
- Introducción (etapas de biología del desarrollo),
Karlen Gazarian
- Pluripotencialidad en teratomas y teratocarcinomas
- Reprogramación in vivo por transferencia de nucleo
a ovocito (clonación)
- Clonación en Rana pipiens, Xenopus
- Clonación en Pez, específicamente en Cebra
- Clonación en mamíferos
- Problemas éticas de la clonación
- Inicio de obtención de células pluripotenciales embrionarias
(ESCs) e inducidas (iPSCs) y multipotenciales de cresta neural
-- Mecanismos epigeneticos de la reprogramación
- Herramientas y técnicas de reprogramación
- Producción y uso de vector retroviral
-Avances en la reprogramación sin vector retroviral
-Etapas de reprogramación y generación de iPSCs
German Mora 4 horas
Ricardo Cevallos 10 horas
3
- Tipos de reprogramación celular
- Comparación de células troncales pluripotentes embrionarias (ESC) e
inducidas (iPSC); pluripotencia naive y epi.
- Función del circuito de pluripotencia en reprogramación
- Rol de los factores Oct3/4, Sox2, Klf4 y Myc en la reprogramación
- Diferenciación de iPSCs hacia linajes ecto-endo-meso-dermales
- Diferenciación de iPSCs hacia células multipotenciales de cresta neural
- Aplicaciones de iPSC; perspectivas para uso en medicina
regenerativa
- Reprogramacion y cancerogenesis
- Conclusión/Discusión
Karlen Gazarian
8. Bibliografía
1. Harrison R, St-Pierre JP, Stevens M. Tissue engineering and regenerative medicine: a Year in
Review. Tissue Eng Part B Rev. 2014; 20(1):1-16.
2. Bissels U., Eckardt D., Bosio A. Characterization and classification of stem cells. Regenerative
Medicine. 2013; 155–176
3 Thomsen GM, Gowing G, Svendsen S, Svendsen CN. The past, present and future of stem cell
clinical trials for ALS. Exp Neurol. 2014 Dec;262 Pt B:127-37
4. Evans MJ, Kaufman MH. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos.
Nature. 1981; 292: 154-156.
5. Martin GR. Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos
cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells. Proc Natl Acad Sci USA.
1981; 78(12): 7634-7638.
6. Thomson J. Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS et al. Embryonic stem cell lines derived from human
blastocysts. Science. 1998; 282(5391):1145-1147.
7. Pera, M. F., B. Reubinoff, et al. Human embryonic stem cells. J Cell Sci.2000; 113 (1) : 5-10.
8 Takahashi K, Yamanaka S.Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult
fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006; 126(4):663-676.
9. Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M et al., Induction of pluripotent stem cells from adult human
fibroblasts by defined factors. Cell. 2007;131(5):861-872.
10.Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K et al. Induced pluripotent stem cell lines derived from
human somatic cells. Science. 2007; 18(5858):1917-1920.
11.Walmsley G, Jeong H, McArdle A et al. Induced Pluripotent Stem Cells in Regenerative
Medicine and Disease Modeling. Current Stem Cell Research & Therapy. 2014; 9(1):73-81.
12.Csobonyeiova M, Polak S, Koller J, Danisovic L. Induced pluripotent stem cells and their
implication for regenerative medicine. Cell Tissue Bank. 2014 Jul 19. [Epub ahead of print]
13. Chen C, Dubin R, Kim MC. Emerging trends and new developments in regenerative medicine:
a scientometric update (2000 - 2014). Expert Opin Biol Ther. 2014 Sep;14(9):1295-317.
14. Zhang G, Shang B, Yang P et al. Induced pluripotent stem cell consensus genes: implication
for the risk of tumorigenesis and cancers in induced pluripotent stem cell therapy. Stem cells
Dev. 2012; 10;21(6): 955-64
4
15. Nichols J, Smith A. Pluripotency in the embryo and in culture. Cold Spring
Harb Perspect.
Biol. 2012; 4(8) a008128
16. Posfai E, Tam OH, Rossant J. Mechanisms of pluripotency in vivo and in vitro. Curr Top
Dev Biol. 2014;107:1-37
17. Najm FJ, Chenoweth JG, Anderson PD, Nadeau JH, Redline RW, McKay RD, Tesar PJ
2011. Isolation of epiblast stem cells from preimplantation mouse embryos. Cell Stem
Cell 8: 318–325 mouse system
18. Hayashi K, Saitou M. Stepwise differentiation from naïve state pluripotent stem cells to
functional primordial germ cells through an epiblast-like state. Methods Mol Biol
2013;1074:175-83
19. Ye S, Liu D, Ying QL. Signaling pathways in induced naïve pluripotency. Curr Opin Genet
Dev. 2014 Oct;28C:10-15
20. Gafni O, Weinberger L, Mansour AA, Manor YS, et al. Derivation of
novel human ground state naive pluripotent stem cells. Nature, 2013 Dec
12; 504 (7479):282-6.
21. Mascetti VL and Pederson RA. Naiveté of the human pluripotent stem
cell. Nature Biotechnology, 2014 Jan;32(1):68-70
22. Mosaad YM Hematopoietic stem cells: an overview.Transfus Apher Sci (3):68-82, 2014
23. Lv FJ, Tuan RS, Cheung KM et al. Concise review: the surface markers and identity of human
mesenchymal stem cells. Stem Cells. 2014; 32(6):1408-1419.
24. Neural Crest cells. Evolution, Development and Disease (Trainor P.A. Ed.), ELSEVIER,
USA, 2014.
25 Roson-Burgo B, Sanchez-Guijo F, Del Cañizo C et al. Transcriptomic portrait of
human Mesenchymal Stromal/Stem cells isolated from bone marrow and placenta. J.BMC
Genomics. 2014; 15: 910.
26. Menendez L, Yatskievych TA, Antin PB et al. Wnt signaling and a Smad pathway blockade
direct the differentiation of human pluripotent stem cells to multipotent neural crest cells.
PNAS 108(48); 19240–19245; 2011
27 Betters E, Liu Y, Kjaeldgaard A et al. Analysis of early human neural crest
development. Dev Biol. 2010; 344(2): 578–592.
28.
28. Karlen Gazarian Células troncales pluripotenciales inducidas: herramienta para terapia
celular y lucha contra el cáncer. CIENCIA Revista de AMC, 64(2): 66-72, 2013
29. Karlen Gazarian Reprogramación de células diferenciadas al estado Pluripotencial.
En libro“Células Troncales y Medicina Regenerativa”, R.Pelayo, J Santa –Olalla, I.
Velasco (Eds), Edición 1, Universidad Nacional Autónoma de México. 2011. pp.299-315.
ISBN 978-607-022568-0
5