Las células madre pluripotentes como las células madre embrionarias y las células inducidas pluripotentes pueden ser manipuladas mediante compuestos químicos para controlar su autorrenovación, diferenciación y reprogramación, lo que tiene aplicaciones potenciales en medicina regenerativa y tamizaje de fármacos. Se han identificado moléculas pequeñas que pueden aumentar la autorrenovación de las células madre hasta 50 veces o mejorar la eficiencia de reprogramación en más de 100 veces. Estas moléculas también pued

1. CONTROL DE LA FUNCION Y EL
DESTINO DE LAS STEM CELLS
POR COMPUESTOS QUIMICOS
Luis Fernando Sosa Tordoya
Carrera de Bioquímica
Instituto SELADIS-FCFB-UMSA
fersosat@yahoo.es
lfsosa@umsa.bo
La Paz – Bolivia
2013

2. Las ESC y iPSs son células con capacidad de AUTORRENOVACION y son
capaces de DIFERENCIARSE y dar origen a una gran variedad de células
representativas de las tres líneas germinales.
http://www.ebi.ac.uk/biomodels-main/static-pages.do?page=ModelMonth%2F2010-06

3. Si bien las ESC y iPSs
son capaces de AUTORRENOVARSE pueden
DIFERENCIARSE a TERATOMAS
T E R A T O M A S
http://www.stembook.org/node/723

4. Stem Cells
Patológica
40% Cáncer
HOMEOSTASIS
Fisiológica
Manipular con precisión
la diferenciación celular
Medicina regenerativa

5. En pro de la Medicina regenerativa celular se han diseñado diferentes
protocolos de inducir la reprogramación de células a Stem Cells
Stem Cells
Lentivirus
Adenovirus
miRNA
Plásmidos
Eficiencia ≤ 1%
Homeostasis
Fisiológica

6. Reprogramación
ESCs
iPSCs
Diferenciación
Sobrevivencia
Homing
Medicina
regenerativa
Tamizaje de
medicamentos

7. Teratogenia
“Terastos-oma”
Reprogramación
ESCs
iPSCs
Diferenciación
Sobrevivencia
Homing
http://www.islamanswering.com/subpage.php?s=article&aid=50

8. En pro de la Medicina regenerativa celular se han diseñado diferentes
protocolos de inducir la reprogramación de células a Stem Cells
Stem Cells
Homeostasis
MOLECULAS
BIOSINTÉTICAS
?

9. El tamizaje de las librerias de compuestos
químicos incluye dos pasos fundamentales:
a) Expresión del Oct4-GFP y morfología celular
b) Estudios confirmatorios para tratar de dilucidar
el modo de acción del compuesto.

10. De unas 50 000 moléculas tamizadas poco más de 20 han mostrado tener la
actividad biológica deseada.

12. El entendimiento de los fenómenos biológicos a menudo se inicia
observándolos para luego diseñar o descubrir vías para perturbarlos.
Blastocisto
MOLECULAS
PEQUEÑAS
MODULABLE
RAPIDO-REVERSIBLE
VIAS DE SEÑALIZACION
MECANISMOS EPIGENETICOS
REG. FUNCIONES PROTEICAS
Stem Cell
Medicina
regenerativa
Tamizaje de
medicamentos

13. EFECTOS EN LA AUTORENOVACION DE LAS STEM CELLs
Feeder cells
Medio de cultivo
Citokinas (LIF, IL-6)
Factores de crecimiento
Hormonas
SFB
Extractos de suero
AUTORENOVACION

14. Pluripotin
Pluripotin
AUTORENOVACION X50
X
RasGAP
ERK1

15. EFECTOS EN LA AUTORENOVACION DE LAS STEM CELLs
X
Pluripotin
RasGAP
ERK1
STEM CELL

16. SR1
Boitano et.al.
AUTORENOVACION X50
Los antagonistas del receptor Arilico Hidrocarbonado han sido
inplicados en varias vías reguladoras de la hematopoyesis, incluyebdo:
HES-1, c-Myc, C/EBP, PU.1, β-catenina, CXCR4, y procesos
dependientes de Stat5.

17. EFECTOS EN LA AUTORENOVACION DE LAS STEM CELLs
TGFbR
A80301
Inhibe TGFb
PD035901
CHIR9902low
Mantiene forma
PD035901
CHIR9902High
Diferenciación
http://www.sabiosciences.com/pathway.php?sn=TGF_Beta_Pathway

18. EFECTOS EN LA AUTORENOVACION DE STEM CELLs
TGFbR
A80301
Inhibe TGFbR
PD035901
CHIR9902low
Mantiene forma
PD035901
CHIR9902High
Diferenciación
DOI: 10.1038/ncomms1165

19. EFECTOS EN LA DIFERENCIACION DE STEM CELLs
La terapia asistida o la medicina regenerativa para su aplicación clínica
requiere que primero logremos diferenciar las ESC, iPSC o MSC en el tipo
celular requerido
ESC/iPSC
?
Epitelio.
Cartílago
Músculo
Epidermis
Tejido Neural

20. EFECTOS EN LA DIFERENCIACION DE STEM CELLs
ESC/iPSC
Acelerar proceso
de diferenciación
MOLECULAS
Eficiencia de
diferenciación
Control de la
diferenciación
Medicina
regenerativa
Tamizaje de
medicamentos

21. EFECTOS EN LA DIFERENCIACION DE STEM CELLs
Para un paciente diabético (DM1) debemos diferenciar las SCs a
endodermalSC, a partir de células endodérmicas podemos producir
células b pancreáticas.

22. GSK3
TGFb
Notch
NO SE AUTOREPLICAN
ENFERMEDADES NEUROLOGICAS

23. GSK3
INHIBIR
TGFb
Notch
CHIR99021
SB431542
GSK3= Glycogen Sintetase Kynase; Notch
SC NEUROEPITELIALES primitivas
ENFERMEDADES NEUROLOGICAS

24. Noggin
SB431542
INHIBIR
BMP4
TGFb
BMP4= Bone Morphogenetic protein 4
Autorenovación
EFECTOS EN LA DIFERENCIACION DE STEM CELLs

25. EFECTOS EN LA DIFERENCIACION DE STEM CELLs
Cartílago
ACTIVINA A
40000 moléculas
analizadas
Células endodérmicas
IDE1
IDE2
mESC 80%
Células endodérmicas
hESC 50%
Células pancreáticas
IDE = induce Definitive Endoderm

26. EFECTOS EN LA REPROGRAMACION CELULAR
Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc
Oct3/4, Sox2, Nanog, Lin28
Paciente
Células Neurales
Células B
Terapia celular
Células cardiacas
Hepatocitos
Modelos de enfermedades para estudios de
drogas

27. EFECTOS EN LA REPROGRAMACION CELULAR
Ectodermo
Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc
Mesodermo
Oct3/4, Sox2, Nanog, Lin28
MEF
iPSC
Endodermo
Pluripotina
Ectodermo
Oct3/4, Sox2, Klf4,
Mesodermo
MEF
Incrementan
pluripotencia > 1%
RG108
BayK8644
iPSC
Endodermo

28. EFECTOS EN LA REPROGRAMACION CELULAR
Pluripotina
Kenpaullone
iPSC
Ectodermo
Sox2,Oct3/4, Klf4,
TGFb
MEK
Mesodermo
Endodermo
MEF
PD0325901
SB431542
generación de iPSC > 100 fold

29. CONTROL DE LA PRODUCCION DE TUMORES
We found that quercetin-induced selective cell death is caused by
mitochondrial accumulation of p53 and is sufficient to prevent teratoma
formation after transplantation of hESC- or hiPSC-derived cells. Taken
together, these results provide the “proof of concept” that small-molecule
targeting of hPSC-specific antiapoptotic pathway(s) is a viable strategy to
prevent tumor formation by selectively eliminating remaining
undifferentiated pluripotent cells for safe hPSC-based therapy.

30. CONTROL DE LA PRODUCCION DE TUMORES
Follow-up in vivo studies revealed that FL118 exhibits superior antitumor
efficacy in human tumor xenograft models in comparison with irinotecan,
topotecan, doxorubicin, 5-FU, gemcitabine, docetaxel, oxaliplatin, cytoxan
and cisplatin, and a majority of mice treated with FL118 showed tumor
regression with a weekly64 schedule. FL118 induced favorable bodyweight-loss profiles (temporary and reversible) and was able to eliminate
large tumors. Together, the molecular targeting features of FL118 plus its
superior antitumor activity warrant its further development toward clinical
trials.

31. MOLECULAS PEQUEÑAS EN LA TERAPEUTICA CON STEM CELLS
Manipular
características celulares
Manipular funciones
celulares
Moléculas
pequeñas
Generar adecuada
cantidad de SC
Generar poblaciones
homogéneas de SC
tejido específicas
Producir células
funcionales para
terápia celular
Medicina
regenerativa
Tamizaje de
medicamentos

32. MOLECULAS PEQUEÑAS EN LA TERAPEUTICA CON STEM CELLS
Diprotin
DDP= Di Peptidil peptidase, SDF1= Stromal Derived Factor 1

33. Gracias
“por su atención”