Identification of senescense-associated IL6 as a key component for cellular reprogramming

Resumo

Uno de los mayores retos de la biología celular es entender cómo manipular la identidad de las células. Un ejemplo de plasticidad celular consiste en la expresión in vitro de cuatro factores de transcripción (Oct4, Sox2, Klf4 y cMyc, OSKM), que convierte cualquier célula diferenciada en células pluripotentes inducidas en un proceso conocido como reprogramación celular. Nuestro grupo ha demostrado con anterioridad que este proceso también ocurre in vivo en ratones que contienen un transgén inducible para los mismos cuatro factores (i4F). Creemos que los mecanismos implicados en este proceso nos ayudarían a manipular la identidad de las células y podrían aplicarse en la regeneración de tejidos. Las células senescentes son producidas en respuesta a múltiples daños y se caracterizan por una permanente parada del ciclo celular y por la abundante secreción de factores que forman el fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP). Estos factores secretados afectan al desarrollo tumoral, a la regeneración y a las respuestas inmunitarias. Primero, estudiamos cuál sería su efecto en la reprogramación in vitro para encontrar nuevos factores que favorezcan el proceso. Sorprendentemente, el medio condicionado (CM) senescente favorece la reprogramación y su efecto no se debe únicamente a un aumento de la proliferación. Analizando cómo los supresores tumorales Ink4a/Arf y p53 podrían regular el SASP, observamos que el efecto beneficioso en la adquisición de pluripotencia aumentaba en las células deficientes para p53 y se bloqueaba en ausencia de Ink4a/Arf. Además, observamos que solo Ink4a es necesario para la expresión de los factores del SASP. Más adelante identificamos la citoquina IL6 como el factor determinante para favorecer la reprogramación. Se analizó también el efecto de TNFa pero, se observó que inhibía la reprogramación. Cuando IL6 era neutralizada en el CM o directamente en el cultivo reprogramable, el proceso se bloqueaba completamente. Esto sugiere que IL6 podría ser secretada por células dañadas que expresan OSKM o que en ausencia de IL6, la actividad inhibitoria de TNFa tendría un papel mayor. Además, las células senescentes también favorecen la reprogramación in vivo a través de la secreción de IL6. Por otra parte, se confirmó que IL6 es crucial usando un modelo deficiente para IL6R en el que la señalización inducida por la citoquina está bloqueada. En base a los resultados obtenidos sobre la cinética de reprogramación, concluimos que el eje IL6-IL6R es importante en las primeras etapas de la transición y después, es reemplazado por el eje LIF-LIFR, que coincide con la activación y mantenimiento de la pluripotencia. Marcadores de pluripotencia, como Nanog o los genes endógenos Oct4 y Sox2, así como el marcador de membrana SSEA1, no se inducen en células deficientes para IL6R. Además, estas células no son capaces de expresar Lifr en las etapas tardías y la sobre-expresión de Lifr hace que la adquisición de pluripotencia sea independiente de IL6. Por lo tanto, pensamos que durante la reprogramación celular hay dos fases: la primera que es dependiente del eje IL6-IL6R e induce la expresión de Lifr y éste inicia la segunda fase dependiente del eje LIF-LIFR. Parte de estos resultados se han observado también in vivo y refuerzan la idea de que IL6 tiene un papel esencial en la reprogramación celular. Entender el mecanismo ayudará a desarrollar estrategias para inducir plasticidad in vivo que podrían aplicarse en procesos de regeneración.