Potencial de células madre pluripotentes de rumiantes domésticos

Células madre pluripotentes inducidas de rumiantes domésticos y su potencial para mejorar la producción ganadera

• Los rumiantes, como el vacuno, el ovino, el caprino y el búfalo, son esenciales para la seguridad alimentaria mundial y desempeñan un valioso papel en los sistemas agrícolas sostenibles

Dada la limitada disponibilidad de células madre embrionarias (CME) de estas especies, las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) y las células similares a iPSC de rumiantes constituyen una valiosa herramienta de investigación para aplicaciones agrícolas, veterinarias, biomédicas y farmacéuticas, así como para la perspectiva de su traslación a la medicina humana.

A pesar de la lentitud con la que ha evolucionado este campo en las especies ganaderas en comparación con los ratones y los humanos, en los últimos 15 años se han logrado avances significativos en el uso de diferentes fuentes celulares y protocolos de reprogramación para generar iPSCs/iPSC-like de rumiantes.

Esta pequeña revisión resume la literatura actual relacionada con la derivación de iPSCs/iPSC-like de rumiantes domesticados, centrándose en los protocolos de reprogramación, caracterización, limitaciones asociadas y aplicaciones potenciales en la investigación de ciencias básicas y producción de rumiantes.

Se prevé que la población mundial alcance los 9.800 millones de habitantes en 2050 y los 11.200 millones en 2100. En consecuencia, se espera que la demanda de productos ganaderos para garantizar la seguridad alimentaria mundial se duplique de aquí a 2050.

Tanto en los sistemas agrícolas industrializados como en los que están en vías de desarrollo, las prácticas actuales de producción ganadera son insuficientes para satisfacer las necesidades mundiales previstas. Para abordar este problema, se está estudiando la genética del desarrollo animal, la conformación y la resistencia a las enfermedades con el objetivo de mejorar la eficiencia de la producción de alimentos de origen animal.

Las células madre embrionarias (CME) son células pluripotentes que suelen derivarse de la masa celular interna de embriones en fase de blastocisto. Las CME de rumiantes pueden proporcionar material para pruebas genómicas,  utilizarse para seleccionar rasgos genéticos deseables, y modificarse para mejorar rasgos genéticos deseables, cada uno de los cuales tiene el potencial de ampliar nuestro conocimiento actual de la genética ganadera. Sin embargo, las CME de rumiantes son difíciles de obtener y de mantener en cultivo con fines de investigación.

Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) son células pluripotentes creadas mediante la reprogramación de células diferenciadas. La creación de iPSC a partir de ratones, y poco después a partir de humanos, abrió nuevas vías para la investigación en ciencias básicas, al tiempo que mejoró significativamente la viabilidad de producir y analizar células madre de otras especies de mamíferos.

Se han producido iPSC a partir de una amplia gama de mamíferos euterios, incluidos varios tipos de especies de rumiantes domesticados, como bovinos, ovinos, caprinos y búfalos. Dada la limitada disponibilidad de CME de buena fe procedentes de estos rumiantes, las iPSC, que se asemejan mucho a las CME, proporcionan una fuente prácticamente ilimitada de células madre pluripotentes.

La producción de iPSCs a partir de rumiantes domesticados tiene el potencial de beneficiar tanto a la agricultura como a la biotecnología. Esta mini revisión se refiere a estas líneas celulares como iPSCs independientemente del grado en el que hayan sido caracterizadas, y por lo tanto, representan iPSCs auténticas. Además, se discuten las limitaciones de estas células y se exploran las posibilidades de mejorar la producción ganadera.

¿Cuáles son las posibles aplicaciones de las células madre pluripotentes inducidas de rumiantes para la investigación y la mejora de la producción ganadera? Las iPSC derivadas de células somáticas de rumiantes tienen el potencial de:

1. Mejorar la agricultura
2. Mejorar las prácticas veterinarias, biomédicas y farmacéuticas.
3. Proporcionar conocimientos que puedan trasladarse a la medicina humana.

Las iPSC de rumiantes se generan mediante la reprogramación de células somáticas. Las iPSC de rumiantes son una herramienta útil para estudios de pluripotencia, desarrollo embrionario y comprensión de las diferencias entre especies, y pueden modificarse genéticamente para crear animales transgénicos para diversas aplicaciones agrícolas, veterinarias, biomédicas y farmacéuticas.

Las iPSCs de rumiantes y/o las iPSCs editadas genéticamente tienen el potencial de ser utilizadas para la generación de quimeras interespecies y órganos humanizados. Pueden servir de base para la modelización de enfermedades, el cribado de fármacos, el desarrollo terapéutico preclínico y los estudios toxicológicos. Los organoides tisulares derivados de iPSC de rumiantes pueden utilizarse para modelizar enfermedades e identificar opciones terapéuticas eficaces.

Las iPSC de rumiantes también pueden contribuir a la agricultura celular como fuente de productos animales cultivados en laboratorio. La generación exitosa de células germinales derivadas de iPSC de rumiantes puede conducir a una mejor reproducción, mejora genética, conversación de razas, y puede ser utilizada como herramienta para estudiar el desarrollo embrionario y/o fetal. 

Esta pequeña revisión resume los trabajos realizados para generar, mantener y caracterizar iPSCs y células iPSC-like derivadas de células somáticas de rumiantes domesticados. A pesar de su innegable potencial en agricultura, biología de la conservación, biotecnología y como modelos para la investigación preclínica, los cultivos de iPSC de especies de ganado rumiante aún no se han optimizado por completo. Es necesario priorizar el desarrollo de protocolos de reprogramación, criterios de caracterización y métodos uniformes para el mantenimiento a largo plazo de las iPSC de rumiantes, con el fin de establecer líneas de iPSC de rumiantes estables y bien definidas que puedan utilizarse para mejorar el bienestar animal y humano.

El IRTA será centro nacional de referencia del bienestar animal