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Durante las últimas décadas, se revisó por completo el concepto ampliamente aceptado de progresión unidireccional hacia el compromiso y la diferenciación celular. Se ha demostrado que la especificación celular puede ser revertida, y una célula diferenciada terminalmente puede ser empujada hacia un estado menos comprometido y más permisivo, utilizando diferentes métodos.
Entre los varios métodos propuestos, uno de los métodos más prometedores implica el uso de compuestos químicos para inducir a las células a una llamada pluripotencia inducida químicamente. Las pequeñas moléculas utilizadas en este abordaje son capaces de interactuar y modificar la firma epigenética de una célula adulta madura, evitando la necesidad de cualquier vector transgénico y/o viral 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 . Numerosos estudios han demostrado recientemente que es posible cambiar las células de un fenotipo a otro proporcionando estímulos bioquímicos y biológicos específicos que inducen la reactivación de genes hipermetilados 11,12,13,14,15. Estos eventos desmetilantes permiten la conversión de células diferenciadas terminalmente en un progenitor primitivo, una célula multipotente o de alta plasticidad/pluripotente 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10.
Paralelamente, muchos estudios se han centrado recientemente en la comprensión de las señales relacionadas con la mecanodetección y, más concretamente, en la posibilidad de utilizar fuerzas mecánicas para influir directamente en la plasticidad y/o diferenciación celular 16,17,18,19. De hecho, se ha demostrado claramente que la matriz extracelular (ECM) juega un papel clave en el control del destino celular. En particular, las señales biomecánicas y biofísicas producidas por la ECM regulan directamente los mecanismos moleculares y las vías de señalización, influyendo en el comportamiento y las funciones celulares20,21. Estos datos recientes han allanado el camino para el desarrollo de nuevos sistemas de cultivo 3D que imitan más de cerca el microambiente celular in vivo, replicando estímulos mecánicos y físicos que impulsan el comportamiento celular.
Aquí describimos un protocolo de dos pasos que combina el uso del borrado epigenético químico con señales relacionadas con la mecanodetección, para generar células pluripotentes de mamíferos. En el primer paso, las células se incuban con la molécula desmetilante 5-aza-citidina (5-aza-CR). Este agente es capaz de inducir una significativa desmetilación global del ADN a través de un efecto combinado de la acción directa mediada por la translocación 2 (TET2) 8,10 y la inhibición indirecta de las ADN metiltransferasas (DNMT)22,23. Este paso induce la eliminación de los bloqueos epigenéticos con una posterior reactivación de la expresión génica relacionada con la pluripotencia y, por tanto, la generación de células de alta plasticidad 1,2,3,8,10, en adelante denominadas "células borradas epigenéticamente". En el segundo paso, las células se encapsulan en un sistema de cultivo 3D. Para ello, se utiliza como microbiorreactor el compuesto sintético hidrofóbico no reactivo politetrafluoroetileno (PTFE; con un tamaño de partícula de 1 μm), que permite la creación de un microambiente celular inalcanzable mediante el uso de sistemas tradicionales de cultivo 2D10. Las partículas de polvo de PTFE se adhieren a la superficie de la gota líquida en la que las células se vuelven a suspender y aíslan el núcleo líquido de la superficie de soporte, al tiempo que permiten el intercambio de gases entre el líquido interior y el entorno circundante24. El "microbiorreactor de PTFE" así obtenido, también conocido como "Mármol Líquido", anima a las células a interactuar libremente entre sí, promoviendo el reordenamiento celular 3D 25,26,27, y extiende y mantiene de forma estable el estado de alta plasticidad adquirido a través de señales relacionadas con la biomenosensibilidad 10.