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El grupo de investigación de la Unidad Mixta Universidad de Valencia-IIS La Fe de Hepatología Experimental y Trasplante Hepático, en colaboración con el Centro de Investigación Biomédica en Red en el Área temática de Enfermedades Hepáticas (CIBEREHD), ha publicado un trabajo en el Journal of Proteome Research, una revista científica, de primer nivel, de la American Chemical Society ,que por su novedad y singularidad ha merecido ser portada de la revista.
El grupo de investigación, que está desarrollando estrategias para diferenciar células madre inducidas de pacientes a hepatocitos, ha descrito esta herramienta que permite establecer cuán lejos se ha alcanzado ese grado de diferenciación.
Es posible generar células pluripotentes inducidas (iPSC) de un paciente que posteriormente son diferenciadas a hepatocitos mediante el uso de factores de transcripción y medios de cultivo específicos. Este proceso de diferenciación, aunque guiado por una serie de principios generales, se lleva a cabo con un elevado grado de empirismo y de acierto/error por los diferentes grupos de investigación. Poder medir cuan diferenciadas están dichas células, es decir, cuanto de hepatocitos tienen y en qué medida son comparables a los hepatocitos del hígado, y así poder guiar el proceso de diferenciación, ha sido el objetivo que estaba detrás del singular trabajo.
La investigación ha sido llevada a cabo por los investigadores de la Unidad Mixta de Investigación UV-IIS La Fe, integrados en el CIBEREHD, e investigadores de la Universidad de Lovaina, en el marco del Proyecto Europeo EuToxRisk, y que por su originalidad ha merecido ser la portada de tan prestigiosa revista. En dicho trabajo se aplica, por primera vez, la metabolómica (el estudio global del conjunto de los metabolitos de una célula) para monitorizar, en qué medida las células madre pluripotentes se han diferenciado a hepatocitos y cuál es su grado de diferenciación, al compararlo con el de hepatocitos adultos.
La metabolómica, una herramienta muy potente
La metabolómica por espectrometría de masas (UPLC-MS) tiene la notable capacidad de medir con precisión cientos de metabolitos de las células y de esa manera poder compararlos con los que debiera tener un hepatocito diferenciado.
«La idea es conceptualmente simple», señala José V. Castell, iniciador de la idea, «analizamos el conjunto de los metabolitos presente en la célula madre, y a medida que avanza el proceso de diferenciación, para compararlos con los que tiene un hepatocito adulto. De esa comparación puede establecerse en qué medida la célula diferenciada expresa las funciones y se comporta como un hepatocito adulto, y todo ello puede ser expresado con un número representativo».
«Este trabajo ha requerido el desarrollo de un considerable número de estrategias analíticas y bioinformáticas muy innovadoras para poder cuantificar con precisión los cambios en el metaboloma y su relevancia metabólica», ha señalado Marta Moreno, primera firmante del trabajo. Por su parte, Guillermo Quintas, experto en espectrometría de masas, ha señalado «el reto personal creativo que ha supuesto el manejo de una ingente cantidad de información, y su elaboración, para que su interpretación fuera útil e intuitiva», «de tal manera que la herramienta permita a partir de ahora el que se pueda evaluar y optimizar las estrategias de diferenciación con un criterio cuantitativo» señaló Laia Tolosa coautora del trabajo.
La originalidad y novedad de esta estrategia, despertó el interés de los editores del Journal of Proteome Research que seleccionaron este trabajo para la portada de un número especial sobre nuevas aplicaciones de la metabolómica. Uno de los autores del trabajo, el estudiante de doctorado del Departamento de Bioquímica de la U de Valencia, Guillem García, es el autor de la composición gráfica de la portada que ha recibido la distinción de tan prestigiosa revista. La estética, simplicidad y composición de la figura ha recibido el beneplácito unánime. «Ha sido para mí una inyección de satisfacción autoestima y estímulo para mi carrera investigadora».
Hepatocitos de pacientes, obtenidos por reprogramación celular
La Unidad Mixta Universidad de Valencia-IIS La Fe de Hepatología Experimental y Trasplante Hepático tiene un largo recorrido y reconocimiento internacional en el estudio de la hepatotoxicidad de medicamentos. Muchos de los acontecimientos tóxicos lo son de naturaleza idiosincrática, y, por lo tanto, muy dependientes del individuo.
Disponer de un modelo celular de hepatocitos de ese determinado paciente que haya sufrido un episodio de hepatotoxicidad sería definitivo, pero la accesibilidad a hepatocitos del paciente (por ejemplo, a través de una biopsia) no es ética ni clínicamente realizable en estos pacientes. De esta manera, en la Unidad se han explorado diversas vías para generar hepatocitos a partir de otras células somáticas, más fácilmente accesibles del paciente: la generación de iPSC y su ulterior diferenciación a hepatocitos, o su reprogramación directa. Para guiar el proceso de diferenciación y saber cuán diferenciados están estos hepatocitos reprogramados es para lo que la herramienta descrita por los autores representa un paso adelante muy relevante.
Referencia:
Moreno-Torres M., Kumar M., García-Llorens G., Quintás G., Tricot T. , Boon R., Tolosa L., Toprakhisar B., Chesnais F., Verfaillie C., and Castell J.V.: A Novel UPLC-MS Metabolomic Analysis-Based Strategy to Monitor the Course and Extent of iPSC Differentiation to Hepatocytes. J. Proteome Res. 2022, 21, 3, 702–712. January 4, 2022. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.1c00779
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