Reprogramación celular. Modulando las vías de señalización determinantes del destino neuronal

Abstract

El presente trabajo se plantea con el objetivo de determinar la efectividad de un protocolo de diferenciación directa, basado en la modulación de la expresión génica y de vías de señalización involucradas en la neurogénesis, para la obtención de un modelo neuronal nociceptivo humano a partir de fibroblastos neonatales. Para ello, se ha empleado un diseño experimental estructurado en tres bloques: un primer bloque de producción de lentivirus para la transducción de los fibroblastos con los genes determinantes del linaje neuronal sensorial, un segundo bloque dedicado al diseño y optimización de un protocolo de diferenciación compuesto por pequeñas moléculas señalizadoras y neurotrofinas, y un tercer bloque dirigido hacia la caracterización de las células inducidas mediante análisis morfológicos, genéticos y moleculares. Los resultados derivados de este planteamiento ponen de manifiesto una serie de patrones morfológicos que evocan las estructuras adoptadas por las neuronas endógenas durante el desarrollo embrionario. Estos cambios vienen respaldados por los niveles de expresión de marcadores neuronales específicos, los cuales, además, pueden relacionarse con la exposición a determinadas moléculas del protocolo. En conclusión, este estudio permite la obtención de un modelo neuronal nociceptivo inicial, sentando las bases para la investigación de modelos sensoriales más avanzados, eléctrica y funcionalmente relevantes, para el estudio del dolor neurológico humano.

The present work is intended to determine the effectiveness of a direct differentiation protocol, based on the modulation of gene expression and signalling pathways involved in neurogenesis, in order to obtain a human nociceptive neuronal model from neonatal fibroblasts. For this purpose, an experimental design structured in three blocks has been used: the first block is focused on the production of lentivirus for the transduction of fibroblasts with sensory neuronal lineage determining genes, the second block is dedicated to the design and optimization of a differentiation protocol composed by small signalling molecules and neurotrophins, and the third block is directed towards the characterization of the induced cells through morphological, genetic and molecular analysis. The results derived from this approach reveal a series of morphological patterns that evoke the structures adopted by the endogenous neurons during the embryonic development. These changes are supported by the expression levels of specific neuronal markers, which, in addition, can be related to the exposure to certain molecules of the protocol. To sum up, this study allows the obtention of an early nociceptive model, laying the foundations for the investigation of more advanced, electrically and functionally relevant sensory models, for the study of human neurological pain.