Evaluación del secretoma procedente de células madre mesenquimales derivadas de médula ósea, mediante herramientas bioinformáticas que permitan el análisis de procesos biológicos y funciones moleculares involucradas en mecanismos regenerativos

Las células madre mesenquimales (MSC) y sus derivados han sido implementados con importantes resultados en el cambio de la regeneración de tejidos gracias a los factores que pueden secretar y su efecto paracrino, que entre otros pueden inducir la modulación de procesos inflamatorios, promoción de an...

Full description

Autores:
Díaz Zambrano, María José
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/23565
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/23565
Palabra clave:
Biomedical engineering
Mesenchymal stem cells
Secretome
Proteins
Gene ontology
STRING
Engineering
Biophysics
Medicine
Biomedical
Immune system
Proteins
Wounds (Treatment)
Ingeniería
Biofísica
Medicina
Biomédica
Ingeniería biomédica
Sistema inmune
Proteínas
Heridas (Tratamiento)
Células madre mesenquimales
Secretoma
Proteínas
Ontología genética
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description Las células madre mesenquimales (MSC) y sus derivados han sido implementados con importantes resultados en el cambio de la regeneración de tejidos gracias a los factores que pueden secretar y su efecto paracrino, que entre otros pueden inducir la modulación de procesos inflamatorios, promoción de angiogénesis y reducción de fibrosis, permitiendo propiciar efectos cicatrizantes y reparativos. Sin embargo, su potencial ha sido explotado de manera generalizada, lo que ha llevado a una ausencia de estandarización en su aplicación, aunando además un escaso análisis del secretoma y su sinergia en procesos regenerativos y reparativos, lo que puede llevar a tratamientos con menor eficacia a la esperada. Por consiguiente, el presente trabajo de grado describe el análisis realizado a la caracterización de un secretoma procedente de células madre mesenquimales, derivadas de médula ósea, mediante la herramienta bioinformática STRING, lo cual permitió mediante ontología genética la obtención de procesos biológicos y funciones moleculares, que se pueden llevar a cabo gracias a las proteínas, demás factores que constituyen el secretoma caracterizado y a las condiciones bajo las cuales fueron cultivados. Los resultados de la evaluación se centran en cinco procesos biológicos, con tasas de descubrimiento falso bajas (FDR), que evitan errores ocasionados por falsos positivos, relacionados directamente con mecanismos regenerativos, además de sus proteínas o factores que permiten su respectiva ejecución y contribución a la cicatrización de heridas y regeneración de tejidos. A partir de ellos, se analizó y concluyó que existen procesos ontológicos genéticos asociados al secretoma de células madre mesenquimales derivados de médula ósea. Además, que de las proteínas en el secretoma estudiado, STRING pudo establecer 391 posibles procesos biológicos totales, de los cuales 39 tienen una importancia biológica superior frente a todos los demás, los que más se destacan como productores o potenciadores de mecanismos regenerativos útiles para el área de la medicina regenerativa son la organización de matriz extracelular, la adhesión celular, la cicatrización de heridas, la diferenciación y la migración celular. Por último, que evaluar la sinergia de las moléculas presentes en un compuesto es fundamental para obtener mejores resultados en el uso de secretomas derivados de células madre como alternativa terapéutica en la medicina regenerativa, al igual que el uso de herramientas bioinformáticas que puedan contribuir eficazmente al establecimiento de este tipo de tratamientos especializados.
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Sin embargo, su potencial ha sido explotado de manera generalizada, lo que ha llevado a una ausencia de estandarización en su aplicación, aunando además un escaso análisis del secretoma y su sinergia en procesos regenerativos y reparativos, lo que puede llevar a tratamientos con menor eficacia a la esperada. Por consiguiente, el presente trabajo de grado describe el análisis realizado a la caracterización de un secretoma procedente de células madre mesenquimales, derivadas de médula ósea, mediante la herramienta bioinformática STRING, lo cual permitió mediante ontología genética la obtención de procesos biológicos y funciones moleculares, que se pueden llevar a cabo gracias a las proteínas, demás factores que constituyen el secretoma caracterizado y a las condiciones bajo las cuales fueron cultivados. Los resultados de la evaluación se centran en cinco procesos biológicos, con tasas de descubrimiento falso bajas (FDR), que evitan errores ocasionados por falsos positivos, relacionados directamente con mecanismos regenerativos, además de sus proteínas o factores que permiten su respectiva ejecución y contribución a la cicatrización de heridas y regeneración de tejidos. A partir de ellos, se analizó y concluyó que existen procesos ontológicos genéticos asociados al secretoma de células madre mesenquimales derivados de médula ósea. Además, que de las proteínas en el secretoma estudiado, STRING pudo establecer 391 posibles procesos biológicos totales, de los cuales 39 tienen una importancia biológica superior frente a todos los demás, los que más se destacan como productores o potenciadores de mecanismos regenerativos útiles para el área de la medicina regenerativa son la organización de matriz extracelular, la adhesión celular, la cicatrización de heridas, la diferenciación y la migración celular. Por último, que evaluar la sinergia de las moléculas presentes en un compuesto es fundamental para obtener mejores resultados en el uso de secretomas derivados de células madre como alternativa terapéutica en la medicina regenerativa, al igual que el uso de herramientas bioinformáticas que puedan contribuir eficazmente al establecimiento de este tipo de tratamientos especializados.CAPÍTULO 1 .................................................................................................................. 13 PROBLEMA U OPORTUNIDAD................................................................................... 13 1.1 DESCRIPCIÓN ......................................................................................................................... 13 1.2 JUSTIFICACIÓN........................................................................................................................ 14 1.3 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN................................................................................................... 15 1.4 OBJETIVOS............................................................................................................................. 15 1.4.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................................................... 15 1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................................... 16 1.5 LIMITACIONES Y DELIMITACIONES............................................................................................... 16 CAPÍTULO 2 .................................................................................................................. 18 MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ................................................................. 18 2.1 MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 18 2.1.1 MARCO CONCEPTUAL............................................................................................................ 18 2.1.2 MARCO LEGAL ..................................................................................................................... 29 2.2 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................................... 31 CAPÍTULO 3 .................................................................................................................. 35 METODOLOGÍA............................................................................................................ 35 3.1 ETAPA 1. SELECCIÓN DE HERRAMIENTAS BIOINFORMÁTICAS ............................................................ 35 3.1.1 OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN Y HERRAMIENTAS BIOINFORMÁTICAS ................................................ 35 3.1.2 ELECCIÓN DE HERRAMIENTA BIOINFORMÁTICA ............................................................................ 36 3.2 ETAPA 2. IDENTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS Y FACTORES RELACIONADOS CON PROCESOS BIOLÓGICOS ......... 37 3.2.1 ADQUISICIÓN DE LISTADO (PROCESOS BIOLÓGICOS) ..................................................................... 37 3.2.2 FILTRADO DE PROCESOS BIOLÓGICOS......................................................................................... 37 3.3 ETAPA 3. ESTABLECIMIENTO DE LOS PROCESOS REGENERATIVOS INVOLUCRADOS................................. 38 3.3.1 SELECCIÓN DE PROCESOS BIOLÓGICOS RELACIONADOS CON MECANISMOS REGENERATIVOS ................... 38 3.3.2 ORGANIZACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS......................................................................... 38 3.3.3 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.................................................................................. 39 CAPÍTULO 4 .................................................................................................................. 40 RESULTADOS ............................................................................................................... 40 4.1 ETAPA 1. SELECCIÓN DE HERRAMIENTAS BIOINFORMÁTICAS ............................................................ 40 4.1.1 OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN Y HERRAMIENTAS BIOINFORMÁTICAS ................................................ 40 4.1.2 ELECCIÓN DE HERRAMIENTA BIOINFORMÁTICA ............................................................................ 41 4.2 ETAPA 2. IDENTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS Y FACTORES RELACIONADOS CON PROCESOS BIOLÓGICOS ......... 43 4.2.1 ADQUISICIÓN DE LISTADO (PROCESOS BIOLÓGICOS) ..................................................................... 43 4.2.2 FILTRADO DE PROCESOS BIOLÓGICOS......................................................................................... 44 4.3 ETAPA 3. ESTABLECIMIENTO DE LOS PROCESOS REGENERATIVOS INVOLUCRADOS................................. 46 4.3.1 SELECCIÓN DE PROCESOS BIOLÓGICOS RELACIONADOS CON MECANISMOS REGENERATIVOS ................... 46 4.3.2 ORGANIZACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS......................................................................... 46 4.3.3 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.................................................................................. 53 CAPÍTULO 5 .................................................................................................................. 56 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 56 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 58 ANEXOS......................................................................................................................... 62PregradoMesenchymal stem cells (MSC) and their derivatives have been implemented with important results in the change of tissue regeneration thanks to the factors they can secrete and their paracrine effect, which among others can induce the modulation of inflammatory processes, promotion of angiogenesis and reduction of fibrosis, allowing to promote healing and reparative effects. However, their potential has been exploited in a generalized manner, which has led to a lack of standardization in their application, together with a scarce analysis of the secretome and its synergy in regenerative and reparative processes, which can lead to treatments with lower efficacy than expected. Therefore, this degree work describes the analysis of the characterization of a secretome from mesenchymal stem cells derived from bone marrow, using the STRING bioinformatics tool, which allowed, by means of genetic ontology, to obtain biological processes and molecular functions that can be carried out thanks to the proteins and other factors that constitute the characterized secretome and the conditions under which they were cultured. The results of the evaluation focus on five biological processes, with low false discovery rates (FDR), which avoid errors caused by false positives, directly related to regenerative mechanisms, in addition to their proteins or factors that allow their respective execution and contribution to wound healing and tissue regeneration. From them, it was analyzed and concluded that there are genetic ontological processes associated with the secretome of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Furthermore, that of the proteins in the secretome studied, STRING was able to establish 391 possible total biological processes, of which 39 are of superior biological importance compared to all others, the ones that stand out most as producers or enhancers of regenerative mechanisms useful to the area of regenerative medicine are extracellular matrix organization, cell adhesion, wound healing, cell differentiation and migration. Finally, evaluating the synergy of the molecules present in a compound is fundamental to obtain better results in the use of stem cell-derived secretomes as a therapeutic alternative in regenerative medicine, as well as the use of bioinformatics tools that can effectively contribute to the establishment of this type of specialized treatments.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación del secretoma procedente de células madre mesenquimales derivadas de médula ósea, mediante herramientas bioinformáticas que permitan el análisis de procesos biológicos y funciones moleculares involucradas en mecanismos regenerativosEvaluation of the secretome from bone marrow-derived mesenchymal stem cells using bioinformatics tools that allow the analysis of biological processes and molecular functions involved in regenerative mechanismsIngeniero BiomédicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Biomédicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPBiomedical engineeringMesenchymal stem cellsSecretomeProteinsGene ontologySTRINGEngineeringBiophysicsMedicineBiomedicalImmune systemProteinsWounds (Treatment)IngenieríaBiofísicaMedicinaBiomédicaIngeniería biomédicaSistema inmuneProteínasHeridas (Tratamiento)Células madre mesenquimalesSecretomaProteínasOntología genéticaAshburner, M., Ball, C., Blake, J., Botstein, D., Butler, H., Cherry, M., . . . 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