LABORATORIO DE URGENCIAS

Esclerosis Múltiple - Nuevo Tipo de Células  

                                                  Bongsoo Park, Alexandra M. Nicaise, Dimitrios Tsitsipatis, Isabel Beerman et al
                                                                   *Stem Cell Unit, Translational Gerontology Branch, National Institute on Aging, NIH,  Baltimore, MD 21224, USA
                                                                   *Department of Clinical Neurosciences and NIHR Biomedical Research Centre,University of Cambridge, CB2 0AH, UK
                                                                   *Computational Biology and Genomics Core, Laboratory of Genetics,National Institute on Aging, NIH, Baltimore,USA
                                                                   *Cambridge Stem Cell Institute, University of Cambridge, Cambridge CB2 0AW, UK
                                                                   *Laboratory of Glial Biology and Omics Technologies, Institute of Biotechnology of the Czech Academy of Sciences,
                                                                     Vestec, Czech Republic
                                                                   *Department of Informatics and Chemistry, Faculty of Chemical Technology,University of Chemistry and Technology,
                                                                     Prague, Czech Republic
                                                                   *Faculty of Computer Science, Alexandru Ioan University, Iasi, Romania
                                                                   *UK Dementia Research Institute at University of Cambridge, Cambridge, UK
                                                                   *Institute of Molecular Biology, Department of Genomics, Stem Cell Biology and  Regenerative Medicine & CMBI,
                                                                     Leopold-Franzens-University Innsbruck,Austria
                                                                   *Department of Metabolism, Digestion and Reproduction, Imperial College London,UK
                                                                   *Center for Genomic Science of IIT@SEMM, Instituto Italiano di Tecnologia (IIT),20139 Milan, Italy

                                                                                         Neuron (October 2025), 113,1-20

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad neuroinflamatoria y neurodegenerativa compleja caracterizada por inflamación y desmielinización en el sistema nervioso central (SNC). Se cree que su etiología es una interacción entre la predisposición genética y factores de riesgo ambientales.
La fase inicial de la enfermedad se manifiesta con lesiones desmielinizantes agudas contrarrestadas por cierta reparación endógena. Con el tiempo, esto evoluciona hacia una EM progresiva (EMP), caracterizada por la acumulación gradual de discapacidad neurológica impulsada por la neurodegeneración.
Datos patológicos, de neuroimagen y clínicos sugieren que la EPM se debe a un proceso latente primario asociado con la inflamación que involucra varios mecanismos, como la activación inmunitaria innata, la desmielinización y los déficits energéticos, la inmunidad adaptativa y la edad.
La edad es un factor de riesgo clave para la transición al EPM, al igual que otras enfermedades neurodegenerativas. La evaluación longitudinal por imágenes del envejecimiento cerebral demostró que las personas con EM presentan una edad cerebral acelerada, con mayor atrofia y menor materia gris (MG), en comparación con los controles sanos. Se han identificado características patológicas del envejecimiento celular, incluyendo la senescencia y los cambios asociados a esta, en personas con SPM. Estas incluyen disminución de la longitud de los telómeros en leucocitos periféricos, aumento del daño al ADN y a las mitocondrias en neuronas in situ, aumento de la edad epigenética en las células gliales, un fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP) en la microglía y los astrocitos, y la expresión de p16Ink4a/CDKN2A en la glía, incluyendo las células madre/progenitoras neurales (CMN) y los astrocitos.
La creciente evidencia que vincula el SPM con la senescencia subraya la necesidad de investigar cómo la acumulación de células gliales senescentes contribuye a la patogénesis de la enfermedad y a la inflamación latente persistente.
El riesgo genético y la gravedad de la EM son muy complejos. Los estudios de asociación del genoma completo (GWAS) revelan loci vinculados a la expresión de células inmunitarias periféricas, mientras que los genes de susceptibilidad a la EM se encuentran enriquecidos en las células gliales del SNC: astrocitos, oligodendrocitos y microglía. Los loci que predicen la gravedad se relacionan con la función mitocondrial, la senescencia celular y la plasticidad sináptica.
Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) han permitido el modelado in vitro de trastornos cerebrales, pero persisten limitaciones. La reprogramación restablece las modificaciones epigenéticas relacionadas con la edad. Estudios recientes muestran que las iPSC-NSC y las NSC inducidas directamente de pacientes con SPM exhiben marcadores de senescencia, dificultan la diferenciación de oligodendrocitos y promueven la muerte neuronal a través de SASP. Los astrocitos derivados de iPSC de pacientes con EM muestran una regulación positiva de los genes relacionados con la senescencia, un metabolismo disfuncional y un aumento de la inflamación. Por lo tanto, es posible que la edad epigenética no capture completamente los procesos patológicos relacionados con la edad. Los factores ambientales y la inflamación crónica probablemente influyen en la susceptibilidad y progresión de la EM, ya que se observa metilación aberrante del ADN (ADNm) en el tejido del SNC, la sangre y los leucocitos en las etapas tempranas y premenstruales del SPM.
Las células madre neurales adultas, o células similares a la glía radial (RG), residen clásicamente en la zona subventricular del ventrículo lateral y la circunvolución dentada del hipocampo en mamíferos, y pueden diferenciarse en neuronas maduras, astrocitos y oligodendrocitos. Se han descrito nichos celulares similares a RG no canónicos en el neocórtex de primates, el cerebelo de conejo, la amígdala de ratón y el cuerpo estriado humano.
Estudios en mamíferos han demostrado que el avance de la edad y las enfermedades neurodegenerativas disminuyen la capacidad de las células similares a RG para diferenciarse o realizar procesos de reparación. La inmunotinción de cerebros humanos post mortem identificó células similares a RG que recubren el ventrículo lateral, la circunvolución dentada y el epitelio olfatorio. Sin embargo, su capacidad de neurogénesis y su existencia fuera de los principales nichos de células madre germinales del SNC son objeto de debate.
Más recientemente, se ha demostrado que la inflamación y las lesiones promueven tanto la reprogramación adaptativa de neuronas como la desdiferenciación de astrocitos en estados celulares similares a RG. También se han identificado células similares a RG que expresan características de senescencia en áreas lesionadas desmielinizadas en tejido cerebral post mortem con EM.
Para investigar el fenotipo senescente en las células madre neurales (CMN), utilizamos tecnología de reprogramación directa para preservar la memoria epigenética de las células donantes, generando (i)CMN inducidas. El análisis de ADNm en fibroblastos parentales y CMNi reveló genes hipometilados involucrados en las vías inflamatorias y de interferón (IFN) en las CMNi derivadas de SPM, lo que indica una predisposición epigenética a la inflamación. Un perfil transcriptómico exhaustivo confirmó un aumento en la expresión de ARN de las vías de senescencia, inflamación y señalización de IFN en las CMNi derivadas de SPM, impulsado por factores de transcripción (FT) asociados a IFN. Estudios funcionales que emplean tratamiento senolítico de iNSC en SPM revelaron una reducción significativa del IFN y de las vías de señalización inflamatoria, lo que previene la propagación de programas transcripcionales asociados a la senescencia.
Análisis corroborativos de conjuntos de datos de transcriptómica espacial y de núcleo único post mortem identificaron una población de células similares a RG (DARG) distintiva, no neurogénica y asociada a la enfermedad, dentro de lesiones crónicas activas, con el potencial de impulsar la inflamación latente en el SPM.
El SPM es un trastorno neuroinflamatorio y neurodegenerativo complejo resultante de la interacción entre factores ambientales y predisposición genética. La gravedad de la EM se ha relacionado con variantes implicadas en la función mitocondrial, la plasticidad sináptica y la senescencia celular en genes expresados ​​en el SNC. Para investigar cómo la disfunción intrínseca de las células gliales en el SPM contribuye a la patología de la enfermedad, generamos iNSC directamente reprogramadas. Nuestra caracterización reveló que las iNSC derivadas de PMS recapitulan características clave de la enfermedad, incluyendo una elevada señalización inflamatoria y expresión de genes de senescencia, en consonancia con informes previos. Las iNSC conservan telómeros más cortos, lo que indica la retención de características relacionadas con el envejecimiento, y mantienen la edad del ADNm, lo que sugiere una memoria epigenética persistente de la enfermedad.
El perfil epigenético mostró hipometilación global en células PMS, particularmente en promotores regulados por factores de transcripción inflamatorios, incluyendo STAT6 y NF-κB, lo que refleja los patrones observados en tejidos envejecidos.92 Estos cambios epigenéticos, asociados con el envejecimiento y la inestabilidad genómica, también se encontraron en fibroblastos PMS, lo que indica una desregulación epigenética persistente asociada a la enfermedad. De manera similar, trabajos recientes han identificado la existencia de un fenotipo de memoria proinflamatoria alterado epigenéticamente asociado a enfermedad en astrocitos humanos encontrados en lesiones crónicas de EM.
Concordantemente, las regiones hipometiladas en células PMS se enriquecieron para las vías de respuesta inmunitaria, en consonancia con trabajos previos que identificaron firmas epigenéticas relacionadas con el sistema inmunitario en sangre y tejido del SNC con EM. También identificamos hipometilación en genes que rigen el metabolismo lipídico, que se han implicado en los fenotipos de PMS. Nuestros hallazgos demostraron que los cambios epigenéticos asociados a la enfermedad se originan en fibroblastos y persisten en iNSC. Curiosamente, trabajos previos han sugerido firmas de estrés celular en fibroblastos de personas con EM, lo que puede alterar su perfil epigenético, lo que sugiere que las metodologías de iNSC humanas proporcionan una excelente plataforma para estudiar las alteraciones epigenéticas asociadas a la enfermedad.
La relación entre la senescencia y la señalización de IFN está bien establecida. Las respuestas de IFN pueden desencadenarse por diversos estímulos, incluyendo ARN/ADN bicatenario citosólico del estrés, la apoptosis o los microbios, que activan las vías proinflamatorias. En cerebros envejecidos y enfermedades neurodegenerativas, la activación aberrante de IFN promueve la inflamación y la infiltración de células inmunitarias, lo que conduce a la neurodegeneración. Nuestros hallazgos de hipometilación y mayor accesibilidad de la cromatina en elementos reguladores relevantes en fibroblastos de células madre pluripotenciales (PMS) e iNSC respaldan la idea de una predisposición inherente a una respuesta exagerada de IFN. La hipometilación se asocia con un mayor potencial de transcripción génica y se ha observado en diversos tejidos envejecidos.92
A partir de los datos de células madre pluripotenciales (sc), identificamos un subconjunto similar a RG capaz de amplificar la inflamación mediante la secreción de factores paracrinos. A pesar de ser una fracción pequeña, el grupo 5 de ARN puede inducir senescencia e inflamación paracrina a través de factores secretados, como se ha observado en estudios con ratones, donde pequeñas cantidades de células senescentes pueden tener profundas implicaciones en enfermedades neurodegenerativas. Nuestro trabajo demuestra la capacidad del CM de iNSC de PMS para promover la regulación positiva de genes asociados a la senescencia e inflamación en iNSC Ctrl. Las predicciones de ligando-receptor también sugieren que el grupo 5 induce características asociadas a la inflamación e inhibe el mantenimiento de las células madre neurales en los demás grupos de iNSC. Nuestro trabajo previo respalda esta idea, mostrando que las CM de iNSC con SPM pueden inducir la retracción de las neuritas y la apoptosis neuronal, lo que destaca la relevancia patológica de los factores inflamatorios secretados.
La base del fenotipo disfuncional intrínseco de RG en el SPM aún no está clara, pero las características epigenéticas son evidentes en los fibroblastos de donantes. Las enfermedades neurodegenerativas están estrechamente relacionadas con la exposición a virus, especialmente al virus de Epstein-Barr (VEB), que aumenta el riesgo de EM. La exposición a virus y la inflamación crónica pueden inducir cambios epigenéticos generalizados en tipos celulares, incluyendo fibroblastos, que se ven afectados por la EM. Los retrovirus endógenos humanos (HERV), activados por la inflamación, desencadenan respuestas de IFN y se asocian con enfermedades neurodegenerativas y lesiones cerebrales. Identificamos sitios epigenéticos con mayor accesibilidad relacionados con la respuesta a IFN, la producción de citocinas y los marcadores de estrés en el grupo 5 de ARN (grupo 8 de ATAC), compuesto principalmente por células PMS. Esta remodelación también implicó mayor accesibilidad en los sitios de unión de p53, relacionada con el estrés celular y la señalización sostenida de IFN.
Utilizando conjuntos de datos de cerebros post mortem de EM, evaluamos la expresión de genes RG e identificamos células no neurogénicas similares a RG dentro de los grupos de astrocitos. Estudios recientes han demostrado que los astrocitos muestran plasticidad en situaciones de lesión, desdiferenciandose en células replicantes tipo NSC/RG en lesiones humanas con rotura de BHE.
Además, esto se ha validado previamente en modelos de roedores donde la lesión epitelial permite que los precursores neuronales se desdiferencian en células NSC multipotentes en el epitelio olfatorio. Con base en estos estudios, los astrocitos en el síndrome premenstrual pueden estar atravesando:
 (1) un proceso de desdiferenciación (o desmaduración), donde comienzan a expresar marcadores del ciclo celular y de células similares a RG tempranas debido a la exposición a la inflamación crónica,
 (2) un resurgimiento como células similares a RG no neurogénicas a nivel de nichos ectópicos, no canónicos y asociados a la enfermedad.
Se confirmaron DARG en tejido de EM post mortem, especialmente en lesiones crónicas activas, donde presentan firmas genéticas de IFN y senescencia. La transcriptómica espacial mostró que los DARG están enriquecidos en LR, PLWM e incluso en el nicho ependimario, lo que sugiere su posible participación en la formación y progresión de las lesiones. Esta población no neurogénica similar a RG se correlaciona con lesiones más agresivas y de expansión lenta, que presentan características distintivas de desmielinización crónica, fallo de remielinización y pérdida axonal.
El estudio revela cambios epigenéticos en fibroblastos somáticos aislados de personas con SPM, retenidos tras la reprogramación directa en iNSC. Estas alteraciones epigenéticas se asocian con la desrepresión (hipometilación y mayor accesibilidad de la cromatina) de la señalización y la respuesta a IFN, así como con la inflamación. Cabe destacar que demostramos que este fenotipo inflamatorio y senescente propagado por los DARG puede mitigarse mediante estrategias senolíticas.

Conclusión:
Nuestros análisis integrados in vitro y tisulares revelan la presencia de DARG, que presentan características distintivas de inflamación y senescencia. Su abundancia en lesiones crónicas y su asociación con la neurodegeneración en curso sugieren que abordar este eje celular podría brindar nuevas vías de intervención terapéutica dirigidas a interrumpir la progresión de la enfermedad en el SPM.

Limitaciones del estudio
Si bien generamos con éxito líneas celulares de individuos con SPM, las variaciones en los antecedentes genéticos, el sexo y la edad entre estas líneas representan factores de confusión, lo que limita nuestro estudio. Se requieren futuras investigaciones con células derivadas de pacientes de cohortes más amplias y diversas para validar y generalizar nuestros hallazgos.
Además, aunque nuestros análisis abarcaron líneas celulares de pacientes y de control, se requiere una validación adicional en tejido biológico. Esto incluye una evaluación exhaustiva de los marcadores proteicos para DARG en el cerebro con SPM. Por último, se requieren estudios funcionales adicionales en nuevos modelos humanos y animales de enfermedades o lesiones similares a la EM para confirmar la relevancia y el mecanismo de los DARG in vivo.