Mitochondria and stem cell funtion: from somatic cells to ipsc-based disease modeling
- Autores: Damia Romero Moya
- Directores de la Tesis: Pablo Menéndez Buján (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Carlos Segovia Sanz (presid.), Raquel Martín Ibáñez (secret.), Lyle Armstrong (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
La homeostasis de las células madre/progenitoras hematopoyéticas depende de un minucioso equilibro entre auto-renovación, diferenciación y proliferación. Recientemente se han publicado estudios que contribuyen a esclarecer el papel de la mitocondria en la diferenciación celular, sin embargo aún no se conoce a la perfección como masa/función mitocondrial influye en distinguir las células madre hematopoyéticas de los progenitores hematopoyéticos. En nuestro trabajo separamos las células CD34+ de cordón umbilical según su masa mitocondrial para luego analizar la homeostasis y el potencial clonogénico in vitro y la capacidad de reconstitución hematopoyética in vivo. Concluimos que las células CD34+ de cordón umbilical con menos niveles de mitocondrias están enriquecidas en células madre hematopoyéticas, como demuestra su mayor capacidad de reconstitución hematopoyética en ratones immunodeficientes. Por el contrario las células CD34+ de cordón umbilical con más masa mitocondrial muestran mayor capacidad clonogénica, lo que sugiere que están enriquecidas en progenitores hematopoyéticos.
La Coenzima QlO (CoQlO) tiene un papel muy importante en el trasporte de electrones de la mitocondria i es un antioxidante esencial de la célula. Mutaciones en los genes responsables de la síntesis de CoQlO causan deficiencias primarias en CoQlO, consideradas enfermedades raras asociadas a un desorden mitocondrial. No se conoce una relación clara entre el genotipo y el fenotipo, pero afecta principalmente a tejidos con una mayor demanda energética, como son el sistema nervioso y el músculo esquelético. En este estudio trabajamos con muestras de una niña de 4 años de edad diagnosticada con deficiencia primaria en de CoQlO, se Identificó con una mutación en heterozigosis (c.483G>C (E161D)) en el gen COQ4, que se asoció a una reducción de [CoQlO], biosíntesis de CoQlO y cadena de transporte de electrones, afectando los complejos 1/II+III. A partir de fibroblastos de la paciente se generaron células madre pluripotentes inducidas (iPSC) con la mutación en COQ4 (CQ4-iPSCs). Mediante tecnología CRISPR/Cas9 se corrigió la mutación a nivel genómico, y se diferenciaron a tejido neuronal y musculo ambas líneas, CQ4-iPSCs y CQ4ed-iPSCs, demostrando una clara relación entre el genotipo y los fenotipos observados en la paciente. La mutación COQ4 en las iPSCs se asoció con una deficiencia en CoQlO, alteración metabólica y afectación en la diferenciación a musculo esquelético, sin embargo no se observó ninguna diferencia en la diferenciación a neuronas dopaminérgicas ni moto neuronas. Este trabajo ofrece un modelo de iPSCs que recapitula la deficiencia en CoQlO con el fenotipo funcional y metabólico causado por la mutación el COQ4.
