Investigation
Descifran un mecanismo clave para el desarrollo de la placenta, basado en la metilación del ADN placentario
El estudio investiga la regulación epigenética por metilación del ADN placentario, abriendo nuevas perspectivas sobre la relación entre este proceso y los trastornos del embarazo y desarrollo embrionario. Identifican el papel crucial en el desarrollo de la placenta de una proteína, que junto a otras enzimas, restaura dominios parcialmente metilados en células madre trofoblásticas humanas.
Imagen de inmunofluorescencia que muestra el interior de un organoide trofoblástico, una estructura tridimensional que reproduce en el laboratorio características clave de la placenta. / Paula Doria-Borrell y Ana Ferrero-Micó
La expresión de los genes es el proceso mediante el cual la información contenida en el material genético se utiliza para producir proteínas, que a su vez realizan una función en la célula. La regulación de la expresión génica permite que las células se especialicen y respondan a cambios en su entorno, procesos fundamentales para el desarrollo embrionario y el funcionamiento de los organismos. Entre los mecanismos que controlan la expresión de los genes se encuentra la metilación del ADN, un proceso epigenético que afecta a qué genes se activan o desactivan, sin cambiar su secuencia genética.
En este contexto, el equipo del Dr. Vicente Pérez García, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBM-CSIC-UAM), en colaboración con la Dra. Courtney Hanna, del Loke Centre for Trophoblast Research de la Universidad de Cambridge, han descifrado un mecanismo clave relacionado con la metilación del ADN en la placenta, publicado en la prestigiosa revista Cell Stem Cell.
Un metiloma único y relevante
El metiloma de la placenta, o conjunto de patrones de metilación del ADN placentario, es una firma epigenética exclusiva de la placenta, caracterizada por la presencia de dominios parcialmente metilados. Este patrón está altamente conservado entre los mamíferos y comparte similitudes con los metilomas observados en muchos tipos de cáncer. Además, se ha vinculado estrechamente con complicaciones del embarazo, lo que lo convierte en un foco de gran interés científico y médico.
“Para explorar estas características epigenéticas, hemos empleado células madre trofoblásticas humanas, que son un modelo experimental derivado de la placenta durante su desarrollo temprano”, indica Vicente Pérez, autor en correspondencia del estudio. “Estas células tienen la capacidad de diferenciarse en los distintos tipos de células que forman la placenta. Las células madre trofoblásticas nos permiten estudiar el desarrollo placentario en el laboratorio.”
Sin embargo, el estudio reveló que estas células no reproducen con precisión el metiloma del trofoblasto primario humano temprano, ya que carecen de los dominios parcialmente metilados característicos de este tejido.
El papel crucial de DNMT3L
El hallazgo más relevante del estudio fue la ausencia de la proteína DNMT3L, la cual refuerza la actividad catalítica de las enzimas DNMT3A y DNMT3B encargadas de metilar el ADN, en las células madre trofoblásticas. Esta enzima es esencial para establecer los dominios parcialmente metilados en el trofoblasto de ratón y, aparentemente, también juega un papel conservado en humanos. Para comprobarlo, los investigadores introdujeron la expresión ectópica de DNMT3L en las células madre trofoblásticas, lo que permitió restaurar los dominios parcialmente metilados característicos del metiloma placentario. Este descubrimiento confirma la importancia de DNMT3L en la metilación de novo durante el desarrollo del trofoblasto y sugiere un papel central en la regulación epigenética del desarrollo placentario.
Implicaciones y futuro
Este avance abre nuevas perspectivas para entender la función de los dominios parcialmente metilados en el desarrollo de la placenta y su relación con complicaciones del embarazo. Asimismo, subraya el valor de las células madre trofoblásticas como modelo experimental y la necesidad de seguir perfeccionando estas herramientas para reflejar mejor las condiciones epigenéticas del trofoblasto temprano.
El estudio representa un paso significativo hacia la comprensión de los mecanismos epigenéticos subyacentes al desarrollo humano y sus implicaciones en la salud reproductiva.
___________________
Referencia bibliográfica:
Georgia Lea, Paula Doria-Borrell, Ana Ferrero-Micó, Anakha Varma, Claire Simon, Holly Anderson, Laura Biggins, Katrien De Clercq, Simon Andrews, Kathy K. Niakan, Lenka Gahurova, Naomi McGovern, Vicente Pérez-García*, Courtney W. Hanna*. Ectopic expression of DNMT3L in human trophoblast stem cells restores features of the placental methylome, Cell Stem Cell, 2025, DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.12.007
Más cultura científica en UAM Gazette