Conversión directa de fibroblastos humanos a neuronas del sistema somatosensorial

Abstract

Las neuronas sensoriales son células especializadas responsables de detectar y transmitir estímulos del entorno al sistema nervioso central mediante la conversión de señales mecánicas, térmicas y nociceptivas en potenciales de acción. Su morfología distintiva, caracterizada por dendritas que capturan estímulos y axones que transmiten información, es fundamental para la percepción sensorial. No obstante, la investigación en neuronas sensoriales supone desafíos importantes debido a la limitada translacionalidad de los modelos animales al sistema somatosensorial humano. En este contexto, el presente estudio se centra en la transdiferenciación celular, un proceso que permite la conversión de fibroblastos en neuronas funcionales. Empleando células IMR-90, células derivadas del tejido pulmonar de un feto femenino, el objetivo principal es desarrollar y optimizar un protocolo eficaz para la conversión de fibroblastos en neuronas sensoriales humanas, además de la comparación de un protocolo ya establecido. Mediante la expresión dirigida de factores de transcripción y la aplicación de moléculas pequeñas, se busca aumentar la eficiencia de la transdiferenciación y establecer un modelo in vitro ético y relevante para el estudio de la neurobiología sensorial y las neuropatías periféricas. Los resultados preliminares indican que se puede conseguir una transdiferenciación directa de células IMR-90 a neuronas sensoriales utilizando el protocolo de 3ª Generación. Las células mantienen una buena funcionalidad neuronal tras 25 días in vitro, con respuestas robustas a capsaicina, mentol, AITC y KCl. Este trabajo no solo profundiza en la comprensión de la diferenciación celular, sino que también permite la creación de modelos in vitro que replican la fisiología humana. Esto facilita la investigación de enfermedades neurológicas y el desarrollo de terapias personalizadas, representando un avance significativo en los campos de la medicina regenerativa y la biotecnología.

Sensory neurons are specialized cells responsible for detecting and transmitting environmental stimuli to the central nervous system by converting mechanical, thermal, and nociceptive signals into action potentials. Their distinctive morphology, characterized by dendrites that capture stimuli and axons that transmit information, is essential for sensory perception. However, research on sensory neurons poses significant challenges due to the limited translatability of animal models to the human somatosensory system. In this context, the present study focuses on cellular transdifferentiation, a process that enables the conversion of fibroblasts into functional neurons. Using IMR-90 cells, derived from the lung tissue of a female fetus, the main objective is to develop and optimize an effective protocol for converting fibroblasts into human sensory neurons, in addition to comparing it with an already established protocol. By targeted expression of transcription factors and the application of small molecules, the study aims to increase the efficiency of transdifferentiation and establish an ethical and relevant in vitro model for studying sensory neurobiology and peripheral neuropathies. Preliminary results indicate that direct transdifferentiation of IMR-90 cells into sensory neurons can be achieved using the 3rd Generation protocol. The cells maintain good neuronal functionality after 25 days in vitro, showing robust responses to capsaicin, menthol, AITC, and KCl. This work not only deepens the understanding of cellular differentiation but also enables the creation of in vitro models that replicate human physiology. This facilitates the investigation of neurological diseases and the development of personalized therapies, representing a significant advancement in the fields of regenerative medicine and biotechnology.