La potencia celular es la capacidad de una célula para diferenciarse en otros tipos de células. [1] [2] Cuantos más tipos de células pueda diferenciar una célula, mayor será su potencia. La potencia también se describe como el potencial de activación de genes dentro de una célula, que como un continuo, comienza con totipotencia para designar una célula con el mayor potencial de diferenciación, pluripotencia , multipotencia , oligopotencia y finalmente unipotencia .
La totipotencia (del lat. totipotentia, "capacidad para todas [las cosas]") es la capacidad de una sola célula para dividirse y producir todas las células diferenciadas de un organismo . Las esporas y los cigotos son ejemplos de células totipotentes. [3] En el espectro de potencia celular, la totipotencia representa a la célula con mayor potencial de diferenciación , siendo capaz de diferenciarse en cualquier célula embrionaria , así como en cualquier célula extraembrionaria. Por el contrario, las células pluripotentes solo pueden diferenciarse en células embrionarias. [4] [5]
Una célula completamente diferenciada puede volver a un estado de totipotencia. [6] La conversión a totipotencia es compleja y no se comprende completamente. En 2011, la investigación reveló que las células pueden diferenciarse no en una célula completamente totipotente, sino en una "variación celular compleja" de totipotencia. [7] Las células madre que se asemejan a blastómeros totipotentes de embriones en etapa de 2 células pueden surgir espontáneamente en cultivos de células madre embrionarias de ratón [8] [9] y también pueden inducirse a que surjan con mayor frecuencia in vitro a través de la regulación a la baja de la actividad de ensamblaje de la cromatina de CAF-1 . [10]
El modelo de desarrollo humano se puede utilizar para describir cómo surgen las células totipotentes. [11] El desarrollo humano comienza cuando un espermatozoide fertiliza un óvulo y el óvulo fertilizado resultante crea una sola célula totipotente, un cigoto . [12] En las primeras horas después de la fertilización, este cigoto se divide en células totipotentes idénticas, que luego pueden convertirse en cualquiera de las tres capas germinales de un ser humano ( endodermo , mesodermo o ectodermo ), o en células de la placenta ( citotrofoblasto o sincitiotrofoblasto ). Después de alcanzar una etapa de 16 células, las células totipotentes de la móruladiferenciarse en células que eventualmente se convertirán en la masa celular interna del blastocisto o en los trofoblastos externos . Aproximadamente cuatro días después de la fecundación y tras varios ciclos de división celular, estas células totipotentes comienzan a especializarse. La masa celular interna, la fuente de las células madre embrionarias , se vuelve pluripotente.
La investigación sobre Caenorhabditis elegans sugiere que múltiples mecanismos, incluida la regulación del ARN, pueden desempeñar un papel en el mantenimiento de la totipotencia en diferentes etapas de desarrollo en algunas especies. [13] El trabajo con el pez cebra y los mamíferos sugiere una mayor interacción entre el miARN y las proteínas de unión al ARN (RBP) para determinar las diferencias de desarrollo. [14]
En las células germinales primordiales de ratón , la reprogramación de todo el genoma que conduce a la totipotencia implica el borrado de las huellas epigenéticas . La reprogramación se ve facilitada por la desmetilación activa del ADN que implica la vía enzimática de reparación por escisión de la base del ADN. [15] Esta vía implica el borrado de la metilación de CpG (5mC) en las células germinales primordiales a través de la conversión inicial de 5mC a 5-hidroximetilcitosina (5hmC), una reacción impulsada por altos niveles de las diez-once enzimas dioxigenasas TET-1 y TET- 2 . [dieciséis]