Por el Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Revisado por Michael Greenwood, M.Sc.

Las líneas celulares están formadas por células que son capaces de crecer indefinidamente si se dan las condiciones adecuadas, y pueden proceder de diversas fuentes. Estas líneas celulares se utilizan ampliamente en el laboratorio, desde el estudio del cáncer hasta el ensayo de posibles tratamientos novedosos.

Créditos de la imagen: Evgeniy Kalinovskiy / .com

¿Todas las células son iguales?

La isogénesis se refiere a una población con genes esencialmente idénticos. Hay técnicas disponibles que pueden modificar el ADN de las células, y esto puede entonces ser utilizado como un modelo de enfermedad. Por ejemplo, las células cancerosas suelen tener cambios en su ADN y, por lo tanto, esto puede copiarse en una línea celular isogénica.

Poder modificar el ADN significa que es posible tener dos líneas celulares isogénicas: una con los cambios relacionados con el desarrollo del cáncer y otra sin esos cambios. Esto facilita las comparaciones, ya que puede ser difícil encontrar células relacionadas que expresen los genes de la misma manera.

¿Cómo se utilizan?

Regulación de la expresión génica en líneas celulares

Liu y compañía idearon un sistema en el que se utilizaban factores de transcripción de proteínas de dedos de zinc específicas de los genes de interés para inducir la expresión génica en las células objetivo. Este sistema tiene una alta especificidad, por lo que la probabilidad de que otros genes se vean afectados por el factor de transcripción de la proteína dedo de zinc es baja. La expresión del factor de transcripción de la proteína zinc finger también puede hacerse inducible, de modo que es posible controlar cuándo se activa el gen de interés.

Los autores se dirigieron al receptor humano de la hormona paratiroidea 1 (PTHR1), que es un receptor acoplado a la proteína G que tiene un papel en la homeostasis del calcio y el metabolismo óseo. Se identificó un factor de transcripción de proteína de dedo de zinc dirigido a PTHR1 y se utilizó para inducir su expresión en células HEK293, que normalmente no expresan PTHR1.

Cuando se indujo el factor de transcripción de proteína de dedo de zinc, las células HEK293 comenzaron a expresar PTHR1. La actividad de la PTHR1 expresada se confirmó por el aumento de los niveles de AMPc producidos por las células. A continuación, los autores utilizaron ligandos conocidos de la PTHR1, lo que condujo a la reducción de los niveles de AMPc, demostrando así que su función estaba reducida. Los autores concluyeron que este enfoque puede utilizarse para estudiar los efectos de posibles compuestos terapéuticos en los genes diana.

Estudio de la deficiencia en la reparación de los desajustes del ADN

Los errores durante la replicación del ADN pueden provocar cambios en el mismo, como desajustes de una sola base, modificación de bases y pequeños bucles de inserción y deleción. Para contrarrestar los efectos de estos errores, existen sistemas de reparación de desajustes del ADN en estas células. Sin embargo, estos sistemas de reparación de desajustes del ADN pueden volverse defectuosos, lo que permite que estos cambios en el ADN persistan y conduzcan potencialmente al cáncer. De hecho, se estima que hasta el 20% de los tumores sólidos y los cánceres hematológicos presentan deficiencias en los sistemas de reparación de los desajustes del ADN.

Bailis y compañía derivaron un sistema de línea celular isogénica para investigar la deficiencia de los sistemas de reparación de los desajustes del ADN. En el estudio, los autores utilizaron ARN de horquilla corta inducible (ARNhc) para impedir la expresión del gen MLH1, un gen que forma parte del sistema de reparación de desajustes del ADN. En este caso, cuando se induce el ARNhc, se impide la expresión de MLH1, inactivándolo. Como el ARNhc es inducible, esto dio a los autores la oportunidad de estudiar las diferencias observadas cuando MLH1 estaba activo en comparación con cuando estaba inactivo.

Un cambio que los autores observaron fue la inducción de la inestabilidad de los microsatélites en las células cuando MLH1 estaba inactivo. La inestabilidad de los microsatélites es otro cambio en el ADN, en el que se ganan o pierden secuencias de nucleótidos repetidas, y los autores observaron desplazamientos de 1 a 3 nucleótidos en la repetición de mononucleótidos BAT-26. Sin embargo, esto no cambió el patrón de expresión génica global en las líneas celulares.

Descubrimiento de biomarcadores predictivos del cáncer

En la biología del cáncer, los biomarcadores predictivos dan información sobre el efecto del tratamiento. Haagensen y compañía utilizaron líneas celulares isogénicas para buscar posibles biomarcadores predictivos en respuesta a cuatro fármacos terapéuticos.

Los autores descubrieron que la respuesta variaba en función de cómo se cultivaran las células. Por ejemplo, en el cultivo 2D encontraron que las células KRAS+/- y PIK3CA+/- eran más sensibles a los inhibidores de MEK en comparación con sus células parentales isogénicas u otros mutantes. Sin embargo, en un sistema 3D los xenoinjertos KRASG13D/- y PIK3CAE545K/- eran sensibles a uno de los inhibidores de MEK, pero los «tumores» derivados de las células parentales no eran sensibles en absoluto.

Esto demuestra que, mediante el uso de líneas celulares isogénicas, la respuesta a los inhibidores de MEK no sólo está influenciada por las mutaciones en KRAS y PIK3CA, sino también por la forma en que se cultivan estas células.

Lectura adicional

• Todo el contenido sobre cultivo celular
• Problemas comunes en el cultivo celular
• Cómo generar líneas celulares estables
• Células HEK293: Aplicaciones y ventajas
• ¿Qué es el micropatrón?

Escrito por

Dr. Maho Yokoyama

La Dra. Maho Yokoyama es investigadora y escritora científica. Se doctoró en la Universidad de Bath, Reino Unido, tras realizar una tesis en el campo de la microbiología, en la que aplicó la genómica funcional al Staphylococcus aureus . Durante sus estudios de doctorado, Maho colaboró con otros académicos en varios trabajos e incluso publicó algunos de sus propios trabajos en revistas científicas revisadas por expertos. También presentó su trabajo en conferencias académicas de todo el mundo.

Citaciones