Efecto de la hidralazina y el ácido valproico sobre la expresión de genes relacionados con la pluripotencia inducida en células somáticas humanas

Abstract

"Generation of human-induced pluripotent stem cells (iPSC) has established promising opportunities for stem cell research, drug discovery, and disease modeling. Despite their enormous potential in research, cell reprogramming is an inefficient process due to iPSCs contain epigenetic signatures from their origin cells. This epigenetic memory constitutes one of the greatest obstacles in cell reprogramming. Currently, the search for small molecules that generate changes in chromatin structure and reactivate the expression of genes related to cellular reprogramming is of particular interest. Here we report the single and combined effect of valproic acid, a histone deacetylase inhibitor, and hydralazine, a DNA methyltransferase inhibitor, on the expression of pluripotency genes in adult and newborn fibroblasts. Our results show that valproic acid upregulates NANOG expression by 2-fold in adult fibroblast. The combined effect of valproic acid and hydralazine nullifies the effect of each drug over pluripotency genes expression, except for cMYC which is increased in newborn fibroblasts. Interestingly, hydralazine significantly increases OCT4 and NANOG expression by 2.5-fold and 4-fold, respectively in adult fibroblasts. However, hydralazine did not reduce the DNA methylation of OCT4 and NANOG promoters in these cells, and no changes in reprogramming efficiency were observed. Furthermore, to confirm the role of hydralazine on cell epigenome, we demonstrate that hydralazine downregulates the expression of DNMT1, ARID1A, and ARID2 genes. Finally, preliminary results suggest that hydralazine enhance the expression, stabilization, and nuclear translocation of hypoxia-inducible factor 1-alpha, HIF1A, which could be involved in the upregulation of OCT4 and NANOG. Our data provide evidence, for the first time, that hydralazine regulates OCT4 and NANOG expression in human somatic cells."

"La reprogramación de células somáticas humanas a células troncales pluripotentes inducidas (iPSCs, por sus siglas en inglés) ha generado oportunidades prometedoras para la investigación en medicina regenerativa. A pesar del enorme potencial en investigación, la reprogramación celular es un proceso ineficiente debido a las firmas epigenéticas residuales de las células somáticas. Actualmente es de particular interés la búsqueda de moléculas que generen cambios en la estructura de la cromatina y reactiven la expresión de genes relacionados con la reprogramación celular. En este trabajo reportamos el efecto individual y combinado de dos fármacos epigenéticos, hidralazina y ácido valproico, sobre la expresión de genes de pluripotencia en células somáticas humanas. El ácido valproico incrementó al doble la expresión de NANOG en fibroblastos adultos. El efecto combinado del ácido valproico e hidralazina anuló el efecto de cada fármaco sobre la expresión de genes de pluripotencia, excepto para cMYC que aumentó en fibroblastos de neonato. Interesantemente, la hidralazina aumentó significativamente la expresión de OCT4 y NANOG 2.5 y 4 veces, respectivamente; sin embargo, no redujo la metilación del DNA de los promotores OCT4 y NANOG y no modificó la eficiencia de reprogramación. Para verificar el papel de la hidralazina en la modificación del epigenoma, demostramos que este fármaco regula negativamente la expresión de los genes DNMT1, ARID1A y ARID2. Finalmente obtuvimos resultados preliminares que sugieren que la hidralazina incrementa la expresión, propicia la estabilización y la translocación nuclear del factor inducible por hipoxia 1-α, HIF1A, el cual podría estar involucrado en la regulación de OCT4 y NANOG. Nuestros datos proporcionan evidencia, por primera vez, de que la hidralazina regula la expresión de OCT4 y NANOG en células somáticas humanas."