Caracterización de efectores de diferenciación GABAérgica en células madre como herramienta terapéutica de enfermedades neurodegenerativas.

Resumen

La instauración de terapias de sustitución celular en enfermedades neurodegenerativas requiere disponer de una población homogénea del tipo celular concreto que ha de ser reemplazado. Para ello va a ser necesario una diferenciación controlada de células madre hacia el fenotipo de interés. Una buena aproximación a la hora de de guiar la diferenciación de células madre es seguir los mecanismos que gobiernan la generación de dichas células durante el desarrollo del sistema nervioso. Por lo tanto va a ser necesario estudiar las poblaciones de precursores neurales que van a dar lugar a la generación de la inmensa diversidad celular existente en el cerebro, así como los factores de transcripción y factores solubles que modulan la determinación de esos precursores hacia linajes específicos. La enfermedad de Huntington cursa con la degeneración selectiva de las neuronas GABAérgicas de proyección estriatales, es por ello que el objetivo de la presente tesis ha sido el estudio de factores solubles así como de factores de transcripción que están implicados en la diferenciación de dichas neuronas. Para ello se han utilizado diferentes aproximaciones. En primer lugar se han utilizado ESC de ratón para el estudio de la implicación del ácido retinoico y LIF, dos factores solubles, en la diferenciación de las neuronas GABAérgicas estriatales. El ácido retinoico es un potente factor neurogénico que ha sido ampliamente utilizado para inducir la diferenciación neuronal de ESC (Bain y col., 1996; Okada y col., 2004). Por su parte LIF es un factor que se utiliza para mantener las células madre embrionarias en un estado indiferenciado. Sin embargo, diversos autores lo utilizan también en sus protocolos de diferenciación neuronal de dichas células (Tropepe y col., 2001; He y col., 2006). Nosotros hemos estudiado la interrelación entre estos dos factores en la diferenciación neuronal de ESC de ratón en cultivos a corto y largo plazo. Los resultados obtenidos muestran que el tratamiento con LIF inhibe la diferenciación neuronal inducida por ácido retinoico. En segundo lugar, el tratamiento con elevadas concentraciones de ácido retinoico en ausencia de factores de crecimiento induce una diferenciación neuronal madura que supone una reducción en la viabilidad de las ESC diferenciadas a largo plazo. Además el elevado número de neuronas derivadas de la diferenciación de las ESC tratadas con ácido retinoico in vitro no se observa tras el trasplante cerebral de éstas. En una segunda aproximación al estudio de los factores implicados en la diferenciación de las neuronas GABAérgicas de proyección estriatales y teniendo en cuenta que durante el desarrollo de los precursores estriatales intervienen diversos factores de transcripción, en la presente tesis se ha estudiado el papel del factor de transcripción Ikaros durante el desarrollo del núcleo estriado y en concreto en la diferenciación de las neuronas GABAérgicas estriatales. Nuestros resultados muestran que Ikaros es esencial para la correcta generación de neuronas encefalinérgicas estriatales a partir de la diferenciación de precursores neurales Dlx-2 positivos de la LGE. La salida de ciclo de los precursores que van a poblar la matriz del núcleo estriado requiere Ikaros y la falta de éste afecta a las poblaciones de células madre de la zona germinal, no sólo durante el desarrollo sino también en el adulto. En consecuencia, el embrión deficiente de Ikaros presenta una zona germinal mayor a expensas de una reducción en el volumen estriatal. El menor tamaño del núcleo estriado observado en el ratón deficiente de Ikaros en comparación con el ratón normal es debido a la disminución en el número de neuronas totales y en particular de la subpoblación encefalinérgica de neuronas de proyección. Es decir, que Ikaros induce la diferenciación neuronal encefalinérgica en precursores neurales tal y como se confirma mediante experimentos de sobre-expresión de Ikaros-1. El estudio de la implicación del ácido retinoico y LIF, como factores solubles, y de Ikaros, como factor de transcripción, en la diferenciación de las neuronas GABAérgicas de proyección estriatales nos acerca un poco más al establecimiento de un método reproducible y controlado de diferenciación de células madre que permita la generación ex vivo de neuronas GABAérgicas funcionales que puedan ser utilizadas para el trasplante en terapias sustitutivas de la enfermedad de Huntington.