Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa

Islotes pancreaticos y celulas madre

Líneas de investigación

La terapia celular supone una aproximación atractiva para el tratamiento de la diabetes. Así pues, actualmente es un objetivo prioritario en el campo de la investigación en esta enfermedad. La falta de donantes cadavéricos para la obtención de islotes pancreáticos que se puedan usar en trasplantes ha llevado a los científicos a buscar otras fuentes celulares que se puedan usar en la terapia celular de la diabetes. En este sentido, la investigación en nuestro laboratorio se centra en el uso de células troncales y/o progenitoras para obtener células productoras de insulina. Con este fin, trabajamos en las siguientes líneas de investigación:

Control transcripcional durante el desarrollo del endodermo y del páncreas

La información obtenida en el campo de la biología del desarrollo ha sido crucial para la elaboración de protocolos de diferenciación hacia células de endodermo, incluyendo las células productoras de insulina, a partir de células troncales embrionarias. Sin embargo, a pesar de la importancia de dichos conocimientos, existen muchos aspectos acerca de las rutas de señalización y factores implicados en el desarrollo temprano del endodermo que no están aún definidos. Entre los factores de transcripción que juegan un papel importante en el desarrollo del endodermo y del páncreas está GATA4. A pesar de la importancia de este factor de transcripción en el desarrollo del endodermo y sus derivados, poco se conoce acerca de su regulación. Para entender cómo se desarrolla el endodermo temprano y cómo se especifica el endodemo pancreático, estamos interesados en analizar las rutas de señalización y factores de transcripción que operan aguas arriba de GATA4 en el desarrollo del endodermo, vía secuencias reguladoras o enhancers del gen Gata4 capaces de dirigir la expresión en el endodermo temprano (A) y en el páncreas (B) en ratones transgénicos.

Papel del factor de transcripción GATA4 en el desarrollo del endodermo y del páncreas

Los ratones nulos para el gen Gata4 mueren muy temprano durante el desarrollo embrionario. La temprana letalidad de los ratones Gata4 knockout impide un análisis detallado del papel de este factor en el desarrollo de órganos derivados del endodermo. Recientes estudios han sugerido que GATA4 juega un papel importante en el desarrollo embrionario del páncreas, sin embargo, los mecanismos por los cuales GATA4 contribuye a los primeros estadíos de la formación del páncreas no están aún claros. Nuestra hipótesis es que GATA4 pudiera contribuir a la especificación pancreática del endodermo activando directamente el promotor del gen Pdx1. Para analizar el papel de GATA4 en el desarrollo del endordermo y formación del páncreas analizaremos el fenotipo pancreático de ratones mutantes condicionales para el gen Gata4 obtenidos mediante la tecnología Cre/loxP.

Obtención de células secretoras de insulina a partir de células troncales adultas o células progenitoras

Las células ß se pueden (re-)generar mediante una estimulacion de su replicación y/o diferenciándolas a partir de células troncales o progenitoras endocrinos. Los estudios sugieren que, durante la vida adulta, el principal mecanismo de mantenimiento de la masa de células ß es la replicación de las propias células ß que ya existen. Sin embargo, otros trabajos señalan que las células ß también se originar a partir de otras fuentes de células, mediante procesos de neogénesis. En cultivos de islotes adultos humanos y murinos, ya se ha conseguido proliferar las células productoras de insulina, usando diferentes estímulos externos, así como, varias técnicas de cultivo. Sin embargo, el éxito que se ha obtenido a la hora de aumentar la masa de células ß ha sido limitado. Además, cuando los islotes adultos se cultivan se produce una pérdida del fenotipo de las células ß, un aumento de la apoptosis y un envejecimiento celular. Así pues, el objetivo general de este proyecto es el desarrollo de protocolos que permitan expandir la masa de células ß a partir de cultivos de islotes adultos. También, se pretende identificar el origen de las nuevas células ß. Este proyecto contribuirá a desarrollar protocolos capaces de incrementar el potencial de proliferación de las células ß. Esto permitirá desarrollar nuevos métodos para la expansión de la masa de células ß. Una vez que estos nuevos métodos estén establecidos podrían ayudar al diseño de terapias celulares y regenerativas para el tratamiento de la diabetes.

Obtención de células productoras de insulina a partir de monocitos procedentes de sangre humana periférica

Los estudios publicados que muestran la diferenciación de células de la médula ósea, el cordón umbilical y la sangre periférica hacia células productoras de insulina han planteado una cuestión fascinante sobre la plasticidad celular. De hecho, hay publicaciones que muestran el aislamiento en la médula ósea, el cordón umbilical y la sangre periférica humana de células con capacidad pluripotente. En un reciente trabajo de nuestro grupo se obtienen células productoras de insulina a partir de monocitos presentes en la sangre periférica humana. Estas células diferenciadas expresan factores de transcripción específicos de células ß, sintetizan y liberan insulina y péptido C en un modo dependiente de glucosa y son capaces de normalizar la glucemia, durante una semana, cuando se trasplantan a un modelo de ratón diabético. Esta investigación abre la posibilidad de poder usar estas células en la aplicación clínica. En este proyecto, se explora el potencial clínico de estas células para su uso en la terapia celular de la diabetes.

Financiación

CIBER de Diabetes y Enfermedades Metabólicas. Instituto de Salud Carlos III.
Instituto de Salud Carlos III.
Ministerio de Ciencia e Innovación.
Consejería de Salud, Junta de Andalucía.
Universidad Pablo Olavide.

Current projects:

PI08/0018
PI0008/2009
PI11/01125

Artículos

Soria B., Roche E., León-Quinto T., Berná G., Reig J.A. and Martín F. (2000) Insulin-secreting cells derived from embryonic stem cells normalize glycemia in streptozotocin induced diabetic mice. Diabetes 49: 157-162

Penalva L., Ruiz MF., Ortega A., Granadino B., Vicente L., Segarra C., Valcárcel J and Sanchez J. (2000) The Drosophila fl(2)d gene, required for female-specific splicing of Sxi and Tra pre-mRNAs, encodes a novel nuclear protein with a HQ-rich domain. Genetics 155: 129-139

Soria B., Real F.X. and Martín F. (2001) From stem cells to B-cells: new strategies in cell therapy of diabetes mellitus. Diabetologia 44: 407-415

Vaca P., Berna G., Martín F. and Soria B. (2003) Nicotinamide induces both proliferation and differentiation of embryonic stem cells into insulin-producing cells. Transpl. Proc. 35: 2021-2023

Ortega A., Niksic M., Bachi A., Wilm M., Sanchez L., Hastie N. and Valcarcel J. (2003) Biochemical function of Female-Lethal(2)D / Wilms’ Tumor Suppressor-1 Associated proteins in alternative pre-mRNA splicing. J. Biol.Chem. 278: 3040-3047

Skoudy A., Rovira M., Savatier P., Martin F., León-Quinto T., Soria B. and Real F.X. (2004) TGF?, FGF and retinoid signalling pathways promote pancreatic exocrine gene expression in mouse embryonic stem cells. Biochem. J. 379: 749-756

Ruhnke M., Ungefroren H., Nussler A., Klapper W., Martin F., Ulrichs K., Hutchinson JA., Soria B., Zehle G., Parwaresch RM., Heeckt P., Kremer B. and Fändrich F. (2005) Reprogramming of human peripheral blood monocytes into functional hepatocyte and pancreatic islet-like cells. Gastroenterology 128: 1774-1786

Soria B., Bedoya F.J. and Martín F. (2005) Pancreatic stem cells. American Journal of Physiology 289: G177-G180

Rojas A., De Val S., Heidh A. B., Xu S-M., Bristow J and Black, B. L. (2005) Gata4 expression in lateral mesoderm is downstream of BMP4 and is activated directly by Forkhead and GATA transcription factors through a distal enhancer element. Development 132: 3405-3417

Vaca P., Martin F., Vegara-Meseguer J., Rovira J.M. Berna G. and Soria B. (2006) Induction of differentiation of embryonic stem cells into insulin secreting cells by fetal soluble factors. Stem Cells 24: 258-265

Heidt A.B., Rojas A., Harris I. and Black B.L. (2007) Determinants of myogenic specificity within MyoD are required for non-canonical E Box binding. Mol. Cell. Biol. 27: 5910-20

Rojas A. and Black B. L. (2008). Transcriptional Control of Cardiac Boundaries Formation. In Advances in Developmental Biology 4: 93-116

Rojas A., Kong S-W, Agarwal P., Gillis B., Pu W.T. and Black, B.L. (2008) Gata4 is a direct transcriptional activator of Cyclin D2 and Cdk4 and is required for cardiomyocyte proliferation in the second heart field-derived myocardium. Mol. Cell. Biol. 28: 5420-31

Vaca P., Berná G., Carneiro EM., Soria B. and Martín F. (2008) Nicotinamide induces differeniation of embryonic stem cells into insulin-secreting cells. Exp. Cell Res. 314: 969-974

Soria B., Bedoya FJ., Tejedo JR., Hmadcha K., Salmeron-Ruiz R., Lim S. and Martín F. (2008) Cell therapy of diabetes mellitus: an opportunity of stem cells?. Cells Tissue Organ 188: 70-77

Patentes

Inventores: B. Soria, F. Martín, J.A. Reig, G. Berná, R. Enseñat-Wasser.

Título: “Células pluripotentes adultas de tejidos regeneradores”.

Número de registro: EP 01-1001-333.1.

Fecha de registro: 22-01-01.

Países: Europa, USA, Canada, India.

Explotación: CardioGene AG.

Inventores: F.J. Navarro, F. Martín, P. Moreno, V. Rivero, E. Leon.

Título: “Composición para la prevención y el tratamiento de la Diabetes Méllitus”.

Número de registro: P200900829.

Fecha de registro: 09-03-09.

Países: Europa.

Jefe de grupo:
  • Franz Martín Bermudo
Investigadores Postdoctorales:
  • Lourdes María Varela Pérez
Investigadores Predoctorales:
  • Leticia Álvarez Amor
Técnicos:
  • Raquel Araujo Legido
  • Antonio Manuel Cárdenas García
  • Lucía López Bermudo