Crean células masculinas y femeninas a partir de una misma persona

Las células con cromosomas XX o XY brindan a los investigadores una nueva herramienta para estudiar cómo las diferencias en los cromosomas sexuales pueden influir en la salud y el desarrollo.

La mayoría de las personas tienen dos cromosomas sexuales, ya sea dos X o un X y un Y, que dan lugar a atributos biológicos femeninos o masculinos en un espectro.

Los estudios sugieren que estos cromosomas también tienen efectos mucho más amplios, contribuyendo a procesos que incluyen la función del sistema inmunitario, el desarrollo neuronal, la susceptibilidad a enfermedades y las reacciones a los medicamentos.

Pero analizar el papel específico de los cromosomas X e Y es un desafío.

Con las herramientas actuales, es difícil desentrañar los efectos de los genes frente a las hormonas, por ejemplo.

Ahora, científicos han ideado una herramienta que podría superar este obstáculo al generar por primera vez células XX y XY de una sola persona.

Este conjunto único de células podría ayudar a los investigadores a abordar preguntas de larga data sobre cómo los cromosomas sexuales afectan la enfermedad y el papel que desempeñan en el desarrollo temprano.

“Este es un conjunto de líneas celulares realmente genial“, dice Barbara Stranger, profesora de farmacología en la Universidad Northwestern, que no participó en este estudio.

“Hemos tenido líneas celulares de hombres y mujeres antes, pero el hecho de que provengan de la misma persona con la misma diferencia de cromosomas sexuales es un gran paso“.

Benjamin Reubinoff, profesor de obstetricia y ginecología en el Centro Médico Hadassah en Israel, y su equipo comenzaron el proyecto para superar las barreras que enfrentan las investigaciones sobre las diferencias sexuales en humanos.

Actualmente hay dos principales, según Reubinoff: la dificultad de separar los efectos cromosómicos y hormonales y la incapacidad de identificar los efectos de los cromosomas X e Y mientras se descartan las contribuciones del resto de la composición genética de una persona.

“La principal razón para realizar este estudio fue la falta de un buen modelo para estudiar las diferencias entre machos y hembras en humanos”, dice Reubinoff.

“Ha habido modelos animales, pero no se disponía de un modelo en humanos”.

Para crear tal modelo, Reubinoff, su antiguo M.D. y Ph.D. la estudiante Ithai Waldhorn y sus colegas obtuvieron por primera vez glóbulos blancos recolectados previamente de una persona con síndrome de Klinefelter, una condición en la que los hombres nacen con un cromosoma X adicional.

Las células procedían de los depósitos del Instituto Coriell de Investigación Médica, donde las personas donan muestras para su uso en una amplia gama de proyectos de investigación biomédica.

El donante tenía una rara forma de “mosaico” de la afección, en la que algunas de sus células tenían tres cromosomas sexuales (XXY), algunas tenían dos cromosomas X y otras tenían uno X y uno Y.

Los investigadores reprogramaron los tres tipos de células en células madre pluripotentes inducidas, que tienen la capacidad de autorrenovarse y convertirse en neuronas, células musculares u otros tipos de células.

Finalmente, el equipo generó células XX y XY que, aparte de sus cromosomas sexuales, eran genéticamente idénticas.

Luego, los investigadores realizaron una serie de experimentos que replicaban los hallazgos de estudios anteriores con otros modelos.

Por ejemplo, confirmaron las diferencias previamente informadas en los genes que se activaron en las células XX o XY.

También persuadieron a sus células madre para que se convirtieran en versiones inmaduras de neuronas y encontraron evidencia de diferencias sexuales previamente reportadas en el desarrollo neuronal temprano.

“Fue tranquilizador ver que el modelo realmente muestra diferencias entre los sexos que se informaron en otros sistemas“, dice Reubinoff.

“Este es un estudio muy bien diseñado que valida la noción de que las diferencias sexuales comienzan temprano en el desarrollo y que dependen de los cromosomas sexuales porque eso es lo único que puede explicar esas diferencias“, dice Nora Engel, profesora de cáncer y biología celular en la Universidad de Temple, que no participó en este trabajo.

En el pasado, los investigadores probaron los efectos de los cromosomas sexuales en animales utilizando el modelo de ratón de “cuatro genotipos centrales“, que incluye la modificación de un gen llamado Y (Sry).

Esta región del cromosoma Y contiene instrucciones para el desarrollo de los testículos, y los cambios crean animales con cromosomas XX y testículos o cromosomas XY y ovarios.

Los animales con los mismos órganos sexuales pero diferentes cromosomas permiten a los científicos aislar los efectos de los cromosomas sexuales de los efectos de las hormonas sexuales, que son secretadas por los órganos reproductivos.

El modelo de ratón fue transformador para el campo de la investigación de diferencias sexuales, dice Stranger.

Poder llevar esta investigación a los humanos “es realmente genial”, agrega.

“Creo que esto abrirá caminos para nuevas investigaciones”, dice Jessica Abbott, profesora titular de genética evolutiva de eucariotas en la Universidad de Lund en Suecia, que no participó en esta investigación.

Abbott señala que será importante derivar células madre XX y XY de otra persona para ver cuánta variación hay entre las personas, lo que ayudará a determinar qué tan generalizables son los hallazgos de estas células a la población en general.

Las células, por supuesto, no pueden modelar todo el cuerpo humano o las interacciones entre órganos, al menos no todavía.

Pero Reubinoff señala que con el desarrollo de nuevas técnicas, como los sistemas microfluídicos de “cuerpo en un chip” que modelan las conexiones entre las células de diferentes órganos, los científicos pueden abordar una gama más amplia de preguntas de investigación en el futuro.

Por ahora, Reubinoff está entusiasmado con los experimentos que serán posibles solo con las células madre.

“Tienes una herramienta que puedes, al menos teóricamente, usar [indefinidamente para] generar cualquier tipo de célula y desarrollar modelos para varios tipos de enfermedades”, dice.

“El modelo que desarrollamos abre amplios horizontes.“

Fuente: Scientific American