Deciphering in vivo reprogramming and its rejuvenating potential

Resumen

La manipulación de la identidad celular a través de la reprogramación ha sido uno de los avances científicos más relevantes de los últimos años. La aportación más destacada al campo fue la de Yamanaka, quien por primera vez obtuvo células madre pluripotentes inducidas a partir de células diferenciadas mediante la expresión ectópica de cuatro factores de transcripción, Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc, también conocidos como OSKM. Nuestro laboratorio ha demostrado que la expresión transitoria de estos cuatro factores de Yamanaka promueve la formación de teratomas en ratones, demostrando la existencia de reprogramación in vivo. Nuestro interés se centraba en discernir los pasos intermedios de desdiferenciación celular, inducidos por la expresión de OSKM in vivo con anterioridad a la adquisición de la pluripotencia. Para ello enfocamos el estudio en el páncreas, puesto que es el órgano con mayor eficiencia de reprogramación in vivo. Aquí demostramos que la reprogramación in vivo lleva a la pérdida de la identidad acinar en el páncreas y a la adquisición de una morfología tubular atípica que difiere de los ductos pancreáticos y de los ductos metaplásticos producidos durante una pancreatitis. Es destacable que los túbulos atípicos inducidos por OSKM se caracterizan por la presencia de keratina 14 (KRT14), una proteína que no está normalmente presente en el páncreas, a excepción de infrecuentes cánceres pancreáticos de células escamosas. Además, estas células atípicas positivas para KRT14 se observan en varios tejidos tras la expresión de OSKM, siendo Klf4 el principal propulsor de su aparición, al menos en fibroblastos. La secuenciación del transcriptoma de células individuales que han sido reprogramadas parcialmente confirma la presencia de múltiples cambios en identidad celular, tanto en células acinares como ductales. Finalmente, células derivadas de páncreas parcialmente reprogramados son capaces de formar organoides in vitro, cuyo perfil transcripcional se asemeja a estadios embrionarios primitivos. En un enfoque experimental similar, hemos investigado el potencial de células parcialmente reprogramadas para rejuvenecer tejidos. Para ello, la expresión de OSKM fue activada de manera transitoria y posteriormente inactivada para permitir la recuperación de la homeostasis histológica. Resulta interesante que la activación transitoria de OSKM en ratones envejecidos promueve el rejuvenecimiento de alteraciones transcripcionales asociadas al envejecimiento. Además, a nivel epigenético, la expresión transitoria de OSKM revierte los cambios en aquellas regiones, incluyendo promotores y enhancers, cuyo estado de metilación se altera con el envejecimiento, poniendo de manifiesto su efecto beneficioso en el rejuvenecimiento. En conclusión, entender la plasticidad celular inducida por la expresión transitoria de OSKM es de gran importancia, puesto que leves desequilibrios pueden inducir tanto a la remodelación tisular, como a la formación de tumores o bien al rejuvenecimiento