El Dr. Qi Tan obtuvo su doctorado en la Universidad China de Hong Kong. Actualmente es Profesor Asistente de Ingeniería Biomédica en la Clínica Mayo, en Rochester, Minnesota, EE. UU., donde también completó una beca de investigación posdoctoral. Su investigación se centra en dilucidar los mecanismos celulares y transcripcionales mediante los cuales las células epiteliales mantienen la homeostasis epitelial-mesenquimal pulmonar y protegen al pulmón de la fibrosis, con un enfoque específico en la regulación de las identidades epiteliales por CEBPA y sus efectos paracrinos, así como en aliviar la fibrosis pulmonar restaurando la expresión de CEBPA in vivo mediante activación con CRISPR.
El objetivo a largo plazo de su programa de investigación es desarrollar métodos de bioingeniería —incluyendo la activación génica con CRISPR, fármacos epigenéticos y productos celulares— para promover la regeneración y reparación del tejido pulmonar.
El Científico
¿Qué lo inspiró a dedicarse a la investigación científica?
Desde niño he sido un creyente entusiasta de que la tecnología y la ciencia pueden mejorar la vida humana. Además, disfruto realizar experimentos y resolver problemas.
¿Tiene algún ídolo científico que haya influido en el camino científico que ha elegido?
No diría que tengo un ídolo científico en particular, pero mi mentor posdoctoral, el Dr. Tschumperlin, influyó enormemente en mi trayectoria científica y me ayudó a desarrollar mis programas de investigación actuales y mi independencia.
¿Qué lo llevó a estudiar en su campo actual?
Después de mis estudios de pregrado, descubrí que el atractivo de la investigación biomédica radica en la modificación del fenotipo biológico en relación con las enfermedades humanas mediante el uso de ingeniería genética y de tejidos. Esto me condujo a mi campo actual. Prefiero trabajar como un ingeniero: identificar un problema, encontrar las herramientas y luego resolverlo.
¿Qué pasatiempos tiene fuera del laboratorio?
Me gusta viajar, hacer senderismo, jugar videojuegos en PC, ver películas y cocinar. Ocasionalmente también juego fútbol, tenis de mesa y juegos de mesa con amigos.
La Ciencia
Describa el enfoque de su investigación actual.
Mi investigación actual busca dilucidar los roles homeostáticos y de resolución de fibrosis del factor antifibrótico CEBPA en células epiteliales pulmonares y desarrollar una nueva estrategia terapéutica regenerativa para tratar la fibrosis pulmonar en modelos murinos experimentales, utilizando activación génica CRISPR sin edición del genoma para promover la resolución de la fibrosis y restaurar la homeostasis epitelial-mesenquimal.
A continuación, presento mis programas de investigación actuales y posibles direcciones futuras:
Delinear el papel de la señalización CEBPA/BMP proveniente de células epiteliales en el mantenimiento de la homeostasis epitelial-mesenquimal pulmonar y su función protectora o efecto de resolución de fibrosis en la fibrosis pulmonar.
Desarrollar una plataforma de activación génica (in vitro e in vivo) con sistemas de activación CRISPR y fármacos epigenéticos.
Descubrir nuevos reguladores que mantengan señales homeostáticas y de resolución de fibrosis.
Desarrollar y optimizar modelos de cultivo celular pulmonar in vitro, incluidos modelos tridimensionales (3D) y modelos de organoides, así como modelos in vivo de fibrosis, que incluyan ratones envejecidos y ratones con deleciones condicionales.
Estas ideas de investigación se alinean con mi objetivo a largo plazo de comprender la homeostasis en el pulmón e integrar biología celular, inmunología, epigenética, genómica y tecnología de edición génica para promover la reparación tisular en la fibrosis pulmonar.
¿Cuál considera que ha sido el avance más importante en investigación pulmonar (regenerativa) en los últimos cinco años?
Creo que la diferenciación de linajes pulmonares a partir de células madre inducidas (iPSC), la recelularización de pulmones descelularizados y los estudios de trazado de linajes han sido grandes avances en la investigación pulmonar.
¿Qué descubrimientos anticipa en los próximos cinco años?
Es difícil decirlo; sin embargo, me gustaría ver avances en cómo la ingeniería genética puede transformar la regeneración pulmonar en los próximos cinco años.
¿Qué ha aportado la adopción de cultivos de organoides a su investigación? ¿Qué tipo de preguntas biológicas le ha permitido investigar esta técnica?
El cultivo celular tradicional en 2D tiene limitaciones. Además, las células alveolares tipo I y tipo II son muy difíciles de cultivar, ya que el microambiente no es favorable para estudiar la regeneración y organogénesis pulmonares.
Las técnicas de organoides nos permiten abordar preguntas desafiantes, como por ejemplo: cómo las células madre o progenitoras se convierten en células pulmonares tipo I y tipo II específicas de linaje, y cómo las células epiteliales y mesenquimales interactúan entre sí.
¿Qué impacto cree que tendrán los organoides en el campo pulmonar? ¿Qué obstáculos técnicos deben superarse para que esto se logre?
El uso de plataformas de organoides ha impulsado avances en la organogénesis in vitro y en el modelado de enfermedades, lo que a su vez ha generado posibilidades emocionantes para el desarrollo de nuevas terapias innovadoras.
Sin embargo, el control preciso de la diferenciación pulmonar y la morfogénesis ramificada de las células madre sigue siendo un desafío.
Las Herramientas
¿Ha probado el medio PneumaCult para el cultivo de organoides (broncoesferas)? ¿Cómo ha funcionado?
He probado el medio PneumaCult-Ex para el cultivo de células epiteliales bronquiales en placas de cultivo de plástico, pero aún no he tenido la oportunidad de probarlo en cultivos de organoides.
Publicaciones destacadas
Liu W et al. (2019) “Regulación dirigida del estado de los fibroblastos mediante la expresión de CEBPA mediada por CRISPR.” Respir Res 20(1):281.
Tan Q et al. (2018) “La edición del epigenoma entra en escena: una nueva herramienta para revelar (¿y revertir?) la regulación génica patológica.” Am J Respir Crit Care Med 198(5):549-51.
Tan Q et al. (2019) “Organoides pulmonares incipientes revelan la supresión epitelial y mediada por BMP de la activación de fibroblastos.” Am J Respir Cell Mol Biol 61(5):607-19.
Haak AJ et al. (2019) “La inhibición selectiva de YAP/TAZ en fibroblastos mediante agonismo del receptor D1 de dopamina revierte la fibrosis.” Sci Transl Med 11(516).
Tan Q et al. (2017) “Ingeniería de organoides de las vías respiratorias humanas como paso hacia la regeneración pulmonar y el modelado de enfermedades.” Biomaterials 113:118-32.
Tan Q et al. (2013) “Identidad in vivo de las células madre de tendón y el papel de las células madre en la curación del tendón.” Stem Cells Dev 22(23):3128-40.
Ni M et al. (2013) “Tejido tendinoso sin andamiaje generado por células madre derivadas de tendón.” Biomaterials 34(8):2024-37.
Tan Q et al. (2012) “Comparación del potencial de células madre aisladas de tendón y médula ósea para la ingeniería de tejidos musculoesqueléticos.” Tissue Eng Part A 18(7–8):840-51.
Tan Q et al. (2012) “Efecto del subcultivo in vitro sobre las propiedades relacionadas con las células madre de las células madre derivadas de tendón: implicaciones para la ingeniería de tejidos.” Stem Cells Dev 21(5):790-800.
