Estados de pluripotencia humana usando la reprogramación a iPSC basada en factores del ovocito para estudiar el desarrollo embrionario temprano para aplicaciones biomédicas.

Funder: MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION

Call: (MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION)

Of National scope.

Las primeras etapas del desarrollo embrionario humano son poco comprendidas debido a restricciones éticas y limitada disponibilidad experimental. Aunque los modelos murinos han proporcionado información relevante, presentan diferencias sustanciales en los tiempos de desarrollo, los perfiles epigenéticos y dependencia metabólica, lo que limita su aplicabilidad traslacional. La totipotencia y la pluripotencia, estados esenciales del desarrollo temprano, son responsables de la formación de todos los tejidos embrionarios y extraembrionarios. La totipotencia, restringida a los blastómeros tempranos, evoluciona hacia la pluripotencia en el epiblasto, donde el fenómeno de implantación es clave. La reprogramación celular ha permitido generar células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) a partir de células somáticas, imitando las células del epiblasto humano. Sin embargo, la reprogramación con los factores canónicos (OSKM) es ineficiente y altamente variable, presentando diferencias en perfiles de expresión génica, epigenética y capacidad de diferenciación respecto a las células madre embrionarias. Abordar estas limitaciones requiere profundizar en los mecanismos de reprogramación. Nuestro grupo ha desarrollado un método de reprogramación basado en factores específicos de ovocitos humanos en metafase II (AOX), generando AOX-iPSCs que exhiben un estado pluripotente distinto y un potencial de diferenciación superior al de las iPSCs canónicas. Este enfoque aprovecha la capacidad reprogramadora única de los ovocitos, optimizados evolutivamente para la más extensa reprogramación del organismo, para avanzar en el estudio de la pluripotencia humana y sus aplicaciones en el desarrollo temprano. El proyecto propone una caracterización molecular y funcional integral de los estados pluripotentes inducidos por AOX, abarcando los estados totipotente, naïve, formativo y primed. La caracterización molecular incluirá datos multi-ómicos (transcriptómica, metilación del ADN, proteómica, metabolómica y microscopía SR-FTIR), permitiendo identificar subpoblaciones dentro del gradiente de pluripotencia y correlacionar estos estados con datos de epiblastos humanos endógenos. Esta aproximación holística ofrecerá una visión más completa de los mecanismos moleculares subyacentes al desarrollo embrionario temprano. La caracterización funcional evaluará el potencial de diferenciación de AOX-iPSCs hacia linajes embrionarios y extraembrionarios. Se analizarán derivados trofoblásticos y del ectodermo amniótico para modelar el desarrollo periimplantacional, abordando anomalías de implantación y patologías relacionadas. Además, se desarrollarán modelos de implantación utilizando esferoides trofoblásticos derivados de AOX-iPSCs, que simularán interacciones embrión-endometrio, explorando los mecanismos moleculares subyacentes a la implantación. También se investigará el potencial germinal de AOX-iPSCs, ofreciendo avances en la comprensión de la gametogénesis humana y abordando desafíos clave en la biología reproductiva. En resumen, este proyecto proporcionará avances significativos en la comprensión del desarrollo embrionario temprano, estableciendo modelos más precisos para la biología del desarrollo, la medicina regenerativa y la salud reproductiva. Mediante la reprogramación basada en ovocitos, el proyecto abrirá nuevas oportunidades para investigar la embriogénesis humana, sus trastornos asociados y sus aplicaciones traslacionales en biomedicina.