Reprogramación directa de células somáticas de pacientes a hepatocitos: aplicación en el estudio de la hepatotoxicidad por fármacos y en las metabolopatías hepáticas

Doctorando: Guillem García Llorens
Dirigida por:  Dr. José Vicente Castell Ripoll y Dr. Roque Bort Martí

Unidad Mixta de Hepatología Experimental y Trasplante Hepático

El escenario ideal para poder estudiar metabolopatías hepáticas y fenómenos de hepatotoxicidad idiosincrásica sería disponer de las células propias del hígado del paciente. Sin embargo, obtener tejido con calidad y cantidad como para poder aislar hepatocitos y plantear un estudio mecanístico, es ética y técnicamente imposible. El empleo de líneas celulares hepáticas tampoco se considera una opción adecuada, ya que no reproducen todas las peculiaridades genéticas de un individuo particular. Por ello, una alternativa factible es la reprogramación hepática, esto es la generación de hepatocitos a partir de células somáticas de pacientes, adentrándose en el campo de la medicina personalizada. A diferencia de la reprogramación hepática basada en células troncales pluripotentes inducidas (iPSC), la reprogramación hepática directa es capaz de generar células de tipo hepático (HLC) sin necesidad de pasar por un estadio intermedio de pluripotencia. Mediante esta estrategia directa, lograda con la expresión lentiviral de factores hepáticos, se consigue una reducción considerable del tiempo y coste del proceso de la reprogramación, sin repercutir en el fenotipo alcanzado.

En este trabajo, hemos mejorado significativamente y aportado nuevos matices a la reprogramación hepática directa. La estrategia desarrollada consiste en el empleo de un vector policistrónico inducible que contiene 3 factores hepáticos básicos de reprogramación a HLC (HNF1A, HNF4A y FOXA3), junto con un método de inmortalización celular basado en la expresión de la telomerasa humana. Esta combinación nos permite obtener una línea celular de fibroblastos humanos inmortalizados, con un crecimiento continuo y capaz de reprogramarse en 12 días a HLC mediante la adición de doxiciclina al medio de cultivo. Las HLC obtenidas realizan funciones típicas de los hepatocitos humanos adultos, son fenotípicamente homogéneas a lo largo del tiempo, de bajo coste y compatibles con las técnicas de screening clásicas de estudios farmacotoxicológicos.

La aplicación de esta estrategia en pacientes con metabolopatías hepáticas nos ha permitido modelizar la deficiencia en α1-antitripsina y la glucogenosis de tipo IXa, reproduciendo in vitro el fenotipo alterado del hepatocito. En el caso particular de la glucogenosis, el hecho de aislar y secuenciar el mRNA de las HLC permitió un diagnóstico genético del paciente, identificando una nueva mutación en el gen PHKA2 que generaba un error de splicing. Este diagnóstico genético personalizado permitió localizar la misma mutación en la hermana del afectado, incluyéndola en un programa de consejo genético.

La capacidad que muestra la reprogramación directa de reproducir in vitro estos fenotipos patológicos nos permite ser optimistas para afrontar un futuro reto, el estudio del daño hepático inducido por fármacos de carácter idiosincrásico (iDILI). Como prueba de concepto, hemos reprogramado células de pacientes con iDILI y comprobado que alcanzan un fenotipo hepático razonable, que incluye la expresión de genes implicados en el metabolismo de xenobióticos. Con ello pretendemos llegar a reproducir in vitro el episodio de toxicidad acontecido a un paciente, identificando con ayuda de la metabolómica el fármaco causal (diagnóstico) y el mecanismo por el que ejerce la toxicidad.

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