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Gen Tert y troncalidad

En un reciente estudio Shengda Lin y colaboradores identificaron las células que expresan telomerasa en el hígado del ratón y rastrearon sus células descendientes. El grupo diseñó mediante ingeniería genética ratones que contenían una versión modificada del gen Tert, el que codifica una subunidad de la telomerasa. En estos animales, al ser tratados con un fármaco, se genera una expresión permanente de una proteína fluorescente en las células que expresan Tert. Una vez que las células genéticamente modificadas son estimuladas de este modo, ellas y todos sus descendientes producen la proteína fluorescente, incluso si las células ya no expresan Tert (doi: 10.1038/s41586-018-0004-7).

Los investigadores encontraron que entre el 3 - 5% de los hepatocitos, el tipo celular más prevalente en el hígado, fluoresce en respuesta al tratamiento con fármacos.  Los autores confirmaron, mediante cuantificación de ARN mensajero, que estas celdas expresan Tert. Después, examinaron los hígados de ratones adultos un año después del tratamiento farmacológico. Las células inicialmente marcadas (apodadas TertHigh) dieron lugar a grupos de descendientes dispersos por todos los lóbulos del hígado, que constituyen aproximadamente el 30% de la masa total del órgano (figura 1). Los hepatocitos adultos mueren y son reemplazados de forma infrecuente, por lo que el aumento del número de células marcadas durante largos periodos de tiempo indica que los hepatocitos TertHigh contribuyen a la renovación gradual del hígado en condiciones normales.

Una pregunta clave es si los hepatocitos TertHigh son una población estable y auto-renovable. Alternativamente, la expresión de Tert podría darse en ciertas células por un período de tiempo, luego apagarse en esos hepatocitos y activarse en otros. En apoyo del primer caso, cuando los investigadores activaron el marcaje de proteínas fluorescentes tres veces en un período de diez semanas, encontraron que el número de hepatocitos marcados era comparable a los de una sola estimulación.

Luego, mostraron que el 75% de los hepatocitos marcados expresaron altos niveles de ARNm de Tert cuando fueron examinados un mes después de un solo tratamiento, mientras que sólo el 18% lo hizo después de un año, lo que indica que, como la población se expande gradualmente, las células TertHigh no sólo se renuevan a sí mismas sino que también dan lugar a progenies que no expresan Tert (TertLow). Finalmente, los investigadores demostraron que hepatocitos TertHigh proliferan más que las células TertLow, mientras que estas últimas muestran una mayor expresión de genes relacionados con el metabolismo y la biosíntesis.

Tomando estos datos en conjunto, los autores sugieren que los hepatocitos TertHigh se comportan como células madre. Pero antes de concluir esto, será necesario determinar si esta población celular se agota o permanece en niveles estables en ratones más viejos (porque los hepatocitos todavía se renuevan en ratones que envejecen), y si las células TertLow se convierten a TertHigh por períodos más largos que los utilizados en este estudio (lo que indicaría que esta población no actúa como células madre). También será interesante determinar los procesos de transición de las células de TertHigh a TertLow, y cómo este  cambio se relaciona con el control homeostático de la masa hepática.

Es importante destacar que las células madre residen típicamente en un compartimiento especial de tejido, o nicho, que apoya su capacidad regenerativa. Sin embargo, las células TertHigh están dispersas por todo el hígado. Esta distribución es interesante porque los hepatocitos residen en zonas diferentes en cada lóbulo del hígado, y estudios previos indican que determinadas zonas son más relevantes para la regeneración hepática. Por el contrario, Lin y colegas proporcionan evidencia para un "modelo distribuido" para la renovación de los hepatocitos. La investigación señala que, aunque hepatocitosTertHigh poseen características de las células madre, esas características no son de un tipo convencional.

Figura 1. Rastreo del linaje hepático.

Shengda Lin y colaboradores (doi: 10.1038/ s41586-018-0004-7) caracterizaron hepatocitos de ratón que expresan altos niveles del gen Tert, que codifica una subunidad de la enzima telomerasa. Los autores generaron ratones que eran portadores de una versión genéticamente modificada de Tert: cuando los roedores eran tratados farmacológicamente, cualquier célula que exprese Tert se marcaba permanentemente con una proteína fluorescente. Esas células y todas sus descendientes pasaban a ser fluorescentes, y por lo tanto pueden ser rastreadas. Sólo entre el 3 y el 5% de las células presentaban fluorescencia inmediatamente después del tratamiento con un fármaco. Un año más tarde, alrededor del 30% de las células eran fluorescentes, pero la mayoría de ellas no expresaba Tert, lo que indica que las células raras que expresan Tert dan lugar a nuevos hepatocitos para ayudar a regenerar el hígado. Si las células que expresan  Tert se extirpaban genéticamente, el hígado era susceptible a la cicatrización (fibrosis) después del daño de la toxina.

En los últimos tres años, una población hepática regenerativa cerca de la vena central ha despertado una atención especial. La población responde a las señales venosas de autorrenovación durante la homeostasis, generando una progenie que emigra hacia el exterior desde la zona central. Lin y colegas encontraron algunos hepatocitos TertHigh en la zona central en hígados sanos, pero estas células no residían lo suficientemente cerca de la vena central para responder a sus señales. Sin embargo, cuando los autores dañaron la zona de la vena central, los hepatocitos TertHigh descendientes aparecieron en ese lugar y respondieron a señales venosas.

Además, después de los daños en el tejido hepático en otra región, alrededor de la vena porta, los hepatocitos descendieron de las células TertHigh y aparecieron abundantemente en las zonas periportal y en la médula ósea. Por lo tanto, los investigadores encontraron que la ablación de los hepatocitos TertHigh deteriora la respuesta regenerativa, lo que conduce a fibrosis hepática. Considerando hallazgos previos junto con los de otros estudios de lesión hepática, parece que varios tipos de hepatocitos (así como células del conducto biliar) pueden regenerar el hígado de los ratones bajo un rango de condiciones de daño.

En el futuro, será crucial evaluar qué tan relevantes son estos hallazgos para la regeneración hepática en humanos. El hecho de que la ablación de hepatocitos TertHigh resulte en la fibrosis en el hígado dañado de ratón parece apoyar la relevancia para pacientes, porque las personas que albergan mutaciones en TERT y genes que codifican otros factores relacionados con los telómeros también pueden presentar fibrosis y cirrosis (siendo esta última un predictor de cáncer de hígado).

Sin embargo, los hepatocitos TertHigh no se han visto en hígados humanos - aunque la posibilidad no se ha evaluado con la sensibilidad del enfoque marcaje utilizado en ratones por Lin y sus colegas. Una explicación alternativa para enfermedades en humanos que tienen mutaciones asociadas a los telómeros es que el acortamiento excesivo de telómeros en el desarrollo temprano podría afectar muchos progenitores de órganos de una manera inespecífica.

Estudios más detallados en humanos serán necesarios para confirmar cómo la regeneración dependiente de la telomerasa previene la enfermedad hepática, y posiblemente el cáncer de hígado. Sin embargo, el estudio de Lin y colegas proporciona evidencia sobre un modo de regeneración hepática previamente no identificado y basado en células dispersas en este vital órgano.