Desenvolupament d’un nou model murí humanitzat de pemfigoide ampul•lar obtingut a partir de cèl•lules mare humanes fol·liculars

Resum: El pemfigoid ampul•lar és una malaltia cutània autoimmune. La majoria dels pacients presenten autoanticossos contra proteïnes de la membrana basal de la pell, concretament en contra de la col·làgena XVII, específicament envers el epítop immunodominant, l’NC16A. La patogenicitat dels anticossos ha estat demostrada mitjançant experiments in vitro i in vivo. L’escassa homologia existent entre l’NC16A i el seu homòleg murí (NC14A), ha dificultat l’el·laboració de models animals d’aquesta malaltia. En aquest treball demostrem que el sèrum de pacients amb pemfigoid ampul•lar produeix separació dermo-epidèrmica en pell de ratolí humanitzada obtinguda a partir de cèl•lules mare humanes del provinents fol·licle pil·lós

Cèl·lules mare i malalties neurodegeneratives

L"augment en l"esperança de vida va associat a un increment significatiu en la incidència de determinades malalties, entre les quals cal destacar les malalties neurodegeneratives per l"alt cost personal, social i econòmic que representen.

Les cèl·lules mare arriben a Barcelona

Una de les tecnologies biomèdiques naixents més esperançadores i controvertides és sens dubte la clonació terapèutica, que utilitza cèl·lules mare d'embrions humans. Fa un mes es va signar el contracte de creació del Centre d'Investigació en Medicina Regenerativa de Barcelona, que inclourà un dels bancs de cèl·lules mare més importants del món [...].

Finding and characterizing Partially Methylated Domains in human haematopoietic cells

DNA cytosine methylation has been demonstrated to be a central epigenetic modification that has essential roles in a myriad of cellular processes. Some examples of these include gene regulation, DNA-protein interactions, cellular differentiation, X-inactivation, maintenance of genome integrity by suppressing transposable elements and viruses, embryogenesis, genomic imprinting and tumourigenesis. This list is increasingly growing thanks to recent advances in genome-wide technologies, like Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS-Seq). The development of this technology in research has allowed the identification of new features of the DNA methylation landscape that was not possible using previous technologies, like Partially Methylated Domains (PMDs). PMDs have been found in several cell lines, as well as in both healthy and cancer primary samples. They have been described as regions with high variability in methylation levels across individual CpG sites and intermediate methylation levels on average with respect to the genome. Here, we performed an extensive search of PMDs in a big dataset of different haematopoietic primary cells from both myeloid and lymphoid lineages. We found and characterized significant PMDs in plasma B cells, confirming that PMDs are a phenomenon that is restricted to certain differentiated cells. Additionally, we found loci aberrantly hypomethylated in a myeloma sample which overlapped with plasma B cell PMDs. Genome-wide comparison of the myeloma and plasma B cell sample revealed that this is probably also the case for other loci.

Análisis comparativo de tres técnicas de derivación de células madre

Las células madre embrionarias (Embryonic Stem Cells; ESC) son células pluripotentes que presentan la capacidad de dividirse indefinidamente a la vez que mantienen la habilidad para diferenciarse a cualquier tipo celular. Aunque de manera rutinaria se derivan a partir de la masa celular interna de embriones en estadio de blastocisto, también pueden derivarse a partir de embriones en estadios precompactacionales y de embriones reconstruidos por procesos de transferencia nuclear. Debido a que durante el desarrollo embrionario temprano, momento en el que se derivan las ESC, tienen lugar profundos cambios de metilación en el genoma, tanto la derivación como el cultivo se consagran como técnicas que pueden alterar los patrones de metilación en genes regulados por impronta genómica. Con el objetivo de analizar la estabilidad epigenética de embriones preimplantacionales y ESC murinas, en este trabajo se ha optimizado un protocolo de anàlisis de los niveles de metilación mediante pirosecuenciación. Para ello se han seleccionado tres genes regulados por impronta genómica (H19/Igf2, Snrpn and Peg3), dos genes relacionados con el mantenimiento de pluripotencia en ESC (Oct4, Nanog y Sox2) y dos genes marcadores de diferenciación temprana (Cdx2 y Gata6). Nuestros resultados muestran que algunos grupos de embriones preimplantacionales presentan una hipo e hipermetilación en las regiones diferencialmente metiladas (Differentially Methylated Regions, DMRs) de los genes Snrpn y Peg3. Además, la línea de ESC analizada presentó anomalías en los tres genes regulados por impronta genómica. No obstante, el hecho de que esta línea fuera inestable a nivel cariotípico no permite establecer una relación entre el cultivo in vitro o la técnica de derivación y la inestabilidad epigenética demostrada. Por todo esto, parece pertinente analizar tanto la integridad epigenética como la estabilidad cromosómica de ESC antes de proceder a realizar ensayos clínicos en humanos.

Proteostasis of aging and stem cells

Estudi realitzat a partir d’una estada a la the Salk Institute, Estats Units, entre 2010 i 2012. L'estabilitat del genoma és essencial per a la supervivència de les cèl • lules mare, però, l'estabilitat del proteoma pot tenir un paper igualment important en la identitat de cèl • lules mare i la seva funció. La nostra hipòtesi és que les cèl • lules mare tenen la capacitat de proteostasis augmentada en comparació amb els seus homòlegs diferenciats i ens varem preguntar si l'activitat del proteasoma és diferent a les cèl • lules mare embrionàries humanes (hESCs). En particular, els nostres resultats mostren que les poblacions de cèl• lules mare presenten una activitat del proteasoma que es correlaciona amb majors nivells de la subunitat 19S del proteasoma PSMD11/RPN-6 i un corresponent augment del ensamblatge del 26S/30S proteasoma. L'expressió ectòpica de PSMD11 és suficient per augmentar l'activitat del proteasoma. Sorprenentment, varem trobar que la llarga vida del GLP-1 C. elegans mutant té també un augment dramàtic en l'activitat del proteasoma associat a nivells augmentats en l'expressió de RPN-6. El factor de transcripció DAF-16 és essencial per l'augment de la longevitat de GLP-1 i els cucs mutants que trobem DAF-16 necessari per a l'augment d'expressió de RPN-6 i, per tant, per l'activació de l'activitat del proteasoma en GLP-1 mutant animals. Una possibilitat interessant és que els gens que regulen la vida i la resistència a l'estrès en C. elegans poden també regular la funció hESCs de mamífer, cèl • lules que son considerades immortals. Aquests resultats ens van portar a la conclusió de que FOXO4, un factor de transcripció sensible a la insulina/IGF-1, regula l'activitat del proteasoma en hESCs, el que suggereix un paper per FOXO4 en la funció d’aquestes cèl • lules. En efecte, FOXO4 es necessari per a la diferenciació en llinatges neuronals de les hESCs. Els nostres resultats estableixen una nova regulació de laproteostasis en hESCs que uneix la longevitat i la resistència a l'estrès en invertebrats amb la funció i identitat de les hESCs.

Estudi del paper de la JMJD3 en la progressió tumoral induïda per TGFB

La demetilasa d’histones JMJD3 (Jumonji domain containing protein 3), és un enzim capaç de de demetilar específicament la lisina 27 a la histona 3 (H3K27), eliminant així una marca epigenètica relacionada amb la repressió transcripcional. Recentment s’ha descrit que està implicada en el manteniment de la pluripotència de les cèl•lules mare embrionàries (ESCs). A més, també s’ha demostrat el seu paper en la regulació de processos fisiològics d’inflamació, de reprogramació epigenètica i de diferenciació, així com en la progressió del càncer de colon. En aquesta línia, resultats previs del grup han demostrat que l’expressió de JMJD3 està regulada per TGFB, en línies cel•lulars derivades de glioma. Tenint en compte aquests antecedents, l’objectiu principal d’aquest projecte ha estat estudiar el paper principal de la JMJD3 en la regulació epigenètica de la progressió tumoral induïda per TGFB. Els nostres resultats demostren que l’expressió de JMD3 en cèl•lules A549, derivades d’un adenocarcinoma de pulmó, es veu fortament induïda després d’un tractament amb TGFB. Aquest augment es produeix ràpidament i es manté almenys 48 hores, temps en el que té lloc la transició epitelio-mesenquimal (EMT). Per tal d’estudiar el paper de la JMD3 en aquest procés de transdiferenciació, vam generar línies cel•lulars estables mitjançant la infecció amb vectors lentivirals que expressaven shRNAs específics contra la seva seqüència. El knockdown de JMJD3 va bloquejar significativament l’expressió de marcadors mesenquimals, tant a nivell RNA com de proteïna en presència de TGFB. Aquests resultats suggereixen que la demetilasa d’histones JMJD3 té un paper clau en la regulació de la EMT induïda per TGFB.

Disease-corrected haematopoietic progenitors from Fanconi anemia induced pluripotent stem cells

The generation of induced pluripotent stem (iPS) cells has enabled the derivation of patient-specific pluripotent cells andprovided valuable experimental platforms to model human disease. Patient-specific iPS cells are also thought to hold greattherapeutic potential, although direct evidence for this is still lacking. Here we show that, on correction of the genetic defect,somatic cells from Fanconi anaemia patients can be reprogrammed to pluripotency to generate patient-specific iPS cells. These cell lines appear indistinguishable from human embryonic stem cells and iPS cells from healthy individuals. Most importantly, we show that corrected Fanconi-anaemia-specific iPS cells can give rise to haematopoietic progenitors of the myeloid and erythroid lineages that are phenotypically normal, that is, disease-free. These data offer proof-of-concept that iPS cell technology can be used for the generation of disease-corrected, patient-specific cells with potential value for cell therapy applications.

Generation of mouse-induced pluripotent stem cells by transient expression of a single nonviral polycistronic vector

Induced pluripotent stem (iPS) cells have generated keen interestdue to their potential use in regenerative medicine. They havebeen obtained from various cell types of both mice and humans byexogenous delivery of different combinations of Oct4, Sox2, Klf4,c-Myc, Nanog, and Lin28. The delivery of these transcription factorshas mostly entailed the use of integrating viral vectors (retrovirusesor lentiviruses), carrying the risk of both insertional mutagenesisand oncogenesis due to misexpression of these exogenousfactors. Therefore, obtaining iPS cells that do not carry integratedtransgene sequences is an important prerequisite for their eventualtherapeutic use. Here we report the generation of iPS cell linesfrom mouse embryonic fibroblasts with no evidence of integrationof the reprogramming vector in their genome, achieved by nucleofectionof a polycistronic construct coexpressing Oct4, Sox2, Klf4,and c-Myc

Reprogramming of human fibroblasts to induced pluripotent stem cells under xeno-free conditions

The availability of induced pluripotent stem cells (iPSCs)has created extraordinary opportunities for modeling andperhaps treating human disease. However, all reprogrammingprotocols used to date involve the use of products of animal origin. Here, we set out to develop a protocol to generate and maintain human iPSC that would be entirelydevoid of xenobiotics. We first developed a xeno-free cellculture media that supported the long-term propagation of human embryonic stem cells (hESCs) to a similar extent as conventional media containing animal origin products or commercially available xeno-free medium. We also derivedprimary cultures of human dermal fibroblasts under strictxeno-free conditions (XF-HFF), and we show that they can be used as both the cell source for iPSC generation as well as autologous feeder cells to support their growth. We also replaced other reagents of animal origin trypsin, gelatin, matrigel) with their recombinant equivalents. Finally, we used vesicular stomatitis virus G-pseudotyped retroviral particles expressing a polycistronic construct encoding Oct4, Sox2, Klf4, and GFP to reprogram XF-HFF cells under xeno-free conditions. A total of 10 xeno-free humaniPSC lines were generated, which could be continuously passaged in xeno-free conditions and aintained characteristics indistinguishable from hESCs, including colonymorphology and growth behavior, expression of pluripotency-associated markers, and pluripotent differentiationability in vitro and in teratoma assays. Overall, the resultspresented here demonstrate that human iPSCs can be generatedand maintained under strict xeno-free conditions and provide a path to good manufacturing practice (GMP) applicability that should facilitate the clinical translation of iPSC-based therapies.

Derivation of human embryonic stem cells at the center for regenerative medicine in Barcelona

We report here the legislative issues related toembryo research and human embryonic stem cell (hESC)research in Spain and the derivation of nine hESC lines atthe Center of Regenerative Medicine in Barcelona. You canfind the information for obtaining our lines for researchpurposes at blc@cmrb.eu.

A protocol describing the genetic correction of somatic human cells and subsequent generation of IPS cell

The generation of patient-specific induced pluripotent stem cells (iPSCPSCPSCs) offers unprecedented opportunities for modeling and treating human disease. In combination with gene therapy, the iPSCPSCPSC technology can be used to generate disease-free progenitor cells of potential interest for autologous cell therapy. We explain a protocol for the reproducible generation of genetically corrected iPSCPSCPSCs starting from the skin biopsies of Fanconi anemia patients using retroviral transduction with OCT4, SOX2 and KLF4. Before reprogramming, the fibroblasts and/or keratinocytes of the patients are genetically corrected with lentiviruses expressing FANCA. The same approach may be used for other diseases susceptible to gene therapy correction. Genetically corrected, characterized lines of patient-specific iPSCPSCPSCs can be obtained in 4–5 months.

Generation of induced pluripotent stem cells from human cord blood cells with only two factors:OCT4 and SOX2

Induced pluripotent stem cells (iPSC ) provide an invaluable resource for regenerative medicine as they allow the generationof patient-specific progenitors with potential value for cell therapy. However, in many instances, an off-the-shelf approach isdesirable, such as for cell therapy of acute conditions or when the patient’s somatic cells are altered as a consequence of a chronicdisease or aging. Cord blood (CB) stem cells appear ideally suited for this purpose as they are young cells expected to carryminimal somatic mutations and possess the immunological immaturity of newborn cells; additionally, several hundred thousandimmunotyped CB units are readily available through a worldwide network of CB banks. Here we present a detailed protocol for thederivation of CB stem cells and how they can be reprogrammed to pluripotency by retroviral transduction with only two factors(OCT 4 and SO X2) in 2 weeks and without the need for additional chemical compounds.

Generation of cardiomyocytes from new human embrionic stem cell lines derived from poor-quanlity blastocysts

Human embryonic stem (hES) cells represent a potential source for cell replacement therapy of many degenerative diseases. Most frequently, hES cell lines are derived from surplus embryos from assisted reproduction cycles, independent of their quality or morphology. Here, we show that hES cell lines can be obtained from poor-quality blastocysts with the same efficiency as that obtained from good- or intermediate-quality blastocysts. Furthermore, we show that the self-renewal, pluripotency, and differentiation ability of hES cell lines derived from either source are comparable. Finally, we present a simple and reproducible embryoid body-based protocol for the differentiation of hES cells into functional cardiomyocytes. The five new hES cell lines derived here should widen the spectrum of available resources for investigating the biology of hES cells and advancing toward efficient strategies of regenerative medicine.

Documento sobre células madre embrionarias

El grupo ha analizado las cuestiones referentes a la obtención y utilización de células embrionarias, llamadas células stem, células madre o células troncales, tema de extraordinaria importancia científica en el momento actual, que suscita reacciones encontradas, de gran carga ideológica, y ante el cual se requiere un debate socialinformado, que permita establecer el suficiente consenso para que se puedadar lugar a la correspondiente normativa jurídica.