Investigación con células madre embrionarias

Investigación con células madre: qué es y por qué ha cambiado la medicina para siempre

Investigación con células madre embrionarias

Hubo un tiempo en que no hablaba de otra cosa que de células madre. Hace diez o quince años no eras nadie si no tenías una opinión sobre este tipo de investigación y sus implicaciones éticas. Eran la gran promesa hasta que, de repente, dejamos de hablar de ellas.

Hoy podríamos decir que «CRISPR kill the Stem Cell Star» y por eso nos hemos preguntado, ¿Qué ha sido de las células madre? ¿Qué son exactamente? ¿Qué han significado y qué futuro les espera? ¿Por qué han dejado de estar de moda? Para ello hemos preparado una serie de post para acercarnos al increíble mundo de las células madre.

Las células madre son células que tienen dos propiedades: por un lado, son capaces de autorrenovarse (producir más células madre) y, por otro, con las señales adecuadas, pueden originar células hijas (líneas celulares que se convertirán finalmente en células especializadas).

Durante muchos años, lo que los científicos buscaban era una forma de mantener cultivos este tipo de células de tal forma que bajo determinados estímulos pudieran desarrollarse como células diferenciadas.

Para entendernos, lo que los científicos buscaban era una forma de mantener la arcilla fresca (las células madre) de tal forma que pudieran usarla para producir diferentes objetos (células especializadas) cuando fuera necesario.

No era algo muy sencillo.

¿Cómo fabricar una célula madre?

Una vez se fertiliza el óvulo, se crea el cigoto, una célula totipotente que ella sola es capaz de crear todo el organismo. Conforme el cigoto se comienza a dividir se forma la mórula una esfera compacta de células también totipotentes.

La especialización comienza unos días más tarde cuando surge el blasticito (o blástula) compuesto por el blastodermo (de donde surgirá el trofoblasto y, posteriormente, la placenta) y el blastocele, una cavidad rellena de fluido donde está la masa celular interna (m.c.i.).

Las células de la m.c.i. ya no son totipotentes, son pluripotentes. Básicamente la diferencia reside en que mientras las primeras pueden, por ellas solas, generar un organismo entero, las segundas no: aunque pueden, potencialmente, llegar a serlo, necesitan de la placenta para conseguirlo (cosa que no pueden ser).

Con las células pluripotentes ya casi tenemos células madre.

El problema con estas células es que 'están programadas' para convertirse otras células; es decir, no se mantienen como tales mucho tiempo.

Para tener células madre tenemos que extraerlas y cultivarlas in vitro en ciertas condiciones. De esta forma, se convierten en 'inmortales', pluripotentes y autorrenovables.

En busca de las células madre humanas

En los primeros años de la década de los ochenta, los científicos fueron capaces de hacer por primera vez esto con células embrionarias de ratones. Así que, si hacemos cuentas, tuvimos que esperar unos veinte años hasta que en 1998, casi al mismo tiempo, dos grupos de investigación anunciaran que habían conseguido obtener células madre embrionarias humanas.

Fue en noviembre. El 6 de noviembre, James Thomson y su equipo de la Universidad de Wisconsin-Madison publicaron en Science que habían sido capaces de obtener células madre a partir de blastocitos sobrantes de programas de fecundación in vitro.

El día 10, John Gearhart de la John Hopkins publicó en los PNAS que ellos habían obtenido células madre germinales a partir de fetos abortados (en este caso, se aíslan a partir de la cresta germinal, donde se produce la diferenciación celular).

Problemas en el paraíso (genético)

No hace falta decir que este descubrimiento fue tan celebrado como condenado. La promesa de las terapias celulares pasaba por la destrucción casi sistemática de numerosos embriones humanos.

Por suerte, pocos meses después, en enero de 1999, Angelo Vescovi y su equipo anunciaron que había conseguido crear distintos tipos de células sanguíneas a partir de células madre neuronales de ratas adultas.

Entender esto, igual requiere dar un rodeo: Las células embrionarias no son las únicas células madre que existen. Hay cierto debate sobre quién fue la primera persona que descubrió las células madre.

Parece que fueron los trabajos de Theodor Boveri y Ernst Haeckel (que datan de 1868) los que, inspirados por las ideas de August Weismann, desarrollaron el concepto. Otros dicen que fue cosa de Sabin en el 32 o de Pappenheim en el 17.

Sea como sea, la fecha clave es 1963, cuando Till y McCulloch publicaron su trabajo sobre las células madres hematopoieticas.

Las células hematopoiéticas son células madre instalas en la médula ósea´de los animales adultos que se dedican a producir más sangre cuando es necesario.

Con el tiempo, se fue descubriendo que ese tipo de células madre se encontraban en numerosos órganos, sobre todo aquellos que tenían un mayor desgaste; las hay, por ejemplo, en la piel, en el sistema nervioso o en los tejidos mesenquimáticos como los huesos, los músculos o los tendones.

La cuestión estaba en si se podían usar ese tipo de células para producir cualquier otra célula especializada o sólo podía desarrollar células de sus linajes. Eso fue lo que descubrió el equipo de Vescovi: que se podía hacer cualquier cosa con ellas. Los problemas éticos pasaban, de nuevo, aun segundo plano.

La medicina regenerativa

La esperanza terapéutica principal que se tenía en las células madre consistían en que se pudieran desarrollar terapias celulares y trasplantes de tejidos sin los problemas actuales de los que ya hemos hablado otras veces.

Esto dio origen a toda una 'especialidad' dentro de la medicina: la medicina regenerativa.

Esta área donde se combinan la ingeniería de tejidos y la biología molecular intenta desarrollar procesos de reemplazo o modificación de células, tejidos y órganos para recuperar sus funciones normales. Y sus progresos no se han hecho esperar.

Aunque aún tenemos que aclarar del todo la identidad y localización de las células madre neuronales, se han conseguido grandes logros en el tratamiento de enfermedades neuronales y musculares.

La (re)generación de células funcionales han permitido mejorar la forma en que nos acercamos a las lesiones de médula o los infartos cerebrales.

Además hay trabajos muy interesantes que usan el trasplante de células como terapia contra el Parkinson, el Huntington o la distrofia de Duchene.

Si las células madre fueron realmente disruptivas es porque cambiaron nuestra forma de pensar la medicina

Los hepatocitos (las células madre adultas del hígado) parecen residir en la médula ósea, por ello se iniciaron terapias para algunas enfermedades hepáticas mediante trasplantes de la médula ósea.

A principios de los 2000 , estas técnicas empezaron a dar sus frutos y se lograron curar enfermedades como la tirosinemia.

Más tarde se abordaron las hepatitis B y C y la cirrosis hepática.

Son muy conocido, sobre todo en España, los trabajos de Bernat Soria con células secretoras de la insulina con los que consiguió curar ratones diabéticos.

En esta línea, Amon Peck hizo profundos avances en la reversión de la diabetes mientras en la UCSD anunciaron que había conseguido reactivar la producción de insulina logrando producir todo tipo de células pancreáticas a partir de los hepatocitos.

En cuestiones del corazón, la cosa estaba más complicada, aunque Geron demostró que con células madre embrionarias podían producirse cardiomiocitos.

En 2001, el Albert Einstein Medical College de Nueva York anunció que habían sido capaces de reparar el 68% del tejido cardiaco de ratones infartados inyectando células madre en la médula ósea.

Actualmente, se utilizan distintas técnicas no sólo para el infarto del miocardio, sino también otros tipos de cardiopatías.

Por otro lado, y ya para acabar este pequeño repaso, muy pronto la Universidad John Hopkins fue capaz de desarrollar tejidos de órganos como los intestinos, pulmones o piel a partir de células hematopoyéticas.

Como parte de estos intentos se han reconstruido vejigas (en perros), se han creado prótesis óseas biológicas y se han conseguido arterias funcionales artificiales.

Hoy, las terapias regenerativas se emplean en enfermedades pulmonares, reumáticas y de muchos tipos.

La medicina ha cambiado para siempre

Pero seguramente, el mayor cambio que han representado las células madre en la medicina ha sido el cambio de mentalidad. Todo lo que creíamos saber sobre las ciencias biomédicas y los abordajes terapéuticos resultó ser una minúscula fracción de lo que podíamos hacer.

Hoy se habla de curación de enfermedades genéticas, de regeneración de tejidos dañados por golpes o por el paso del tiempo, de la creación de órganos listos para trasplante o de curar sin ni siquiera tener que tratar la enfermedad en cuestión. Y lo mejor de todo es que no es ciencia ficción. Pero de ello hablaremos en el próximo en el próximo post.

Imágenes | fraufrida, Wikimedia, Tareq Salahuddin, Mario Piperni, Kanijoman, Amy

Источник: https://www.xataka.com/medicina-y-salud/investigacion-con-celulas-madre-que-es-y-por-que-ha-cambiado-la-medicina-para-siempre

Un equipo del CNIO es el primero en producir células madre embrionarias en organismos vivos adultos

Investigación con células madre embrionarias

El grupo de Manuel Serrano logra reproducir en ratones la técnica que, aplicada ‘in vitro’, valió el Nobel de Medicina en 2012 a Shinya Yamanaka

Las características de las células madre obtenidas corresponden a un estado primitivo de totipotencia nunca antes obtenido

La reprogramación local ‘in vivo’ y las nuevas células con mayor ‘poder embrionario’ amplían las aplicaciones de esta tecnología a la medicina regenerativa

Un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) ha sido el primero en conseguir que células adultas de un organismo vivo retrocedan en su desarrollo evolutivo hasta recuperar características propias de células madre embrionarias. El resultado lo ha publicado hoy online la revista Nature.

Los investigadores han descubierto además que estas células madre embrionarias obtenidas directamente en el interior del organismo tienen una capacidad de diferenciación más amplia que las obtenidas mediante cultivo in vitro. En concreto, tienen características de células totipotentes, un estado primitivo nunca antes obtenido en un laboratorio.

El trabajo, desarrollado en el CNIO, ha sido liderado por Manuel Serrano, director del Programa de Oncología Molecular y jefe del laboratorio de Supresión Tumoral. La investigación contó con el apoyo del equipo de Miguel Manzanares, del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC).

Las células madre embrionarias son la principal apuesta para la futura medicina regenerativa.

Son las únicas capaces de generar cualquier tipo celular de los cientos de tipos celulares que conforman un organismo adulto, por lo que constituyen el primer paso para la curación de enfermedades como el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes.

No obstante, este tipo de células tiene una brevísima existencia, limitada a los primeros días del desarrollo embrionario, y no existen en ninguna parte del organismo adulto.

Hacia la medicina regenerativa

Uno de los mayores hitos en la reciente investigación biomédica fue el protagonizado por Shinya Yamanaka en 2006, cuando consiguió crear en el laboratorio células madre embrionarias (células madre pluripotentes inducidas in vitro , o iPSCs in vitro ) a partir de células adultas, mediante un cóctel de tan solo cuatro genes. El hallazgo de Yamanaka, por el que se le concedió el Premio Nobel de Medicina en 2012, abrió un nuevo horizonte en la medicina regenerativa.

Los investigadores del CNIO han dado un paso más, al conseguir lo mismo que Yamanaka, pero esta vez dentro del propio organismo, en ratones, sin necesidad de pasar por placas de cultivo in vitro . Generar estas células dentro de un organismo acerca todavía más esta tecnología a la medicina regenerativa.

El primer desafío de los investigadores del CNIO fue reproducir el experimento de Yamanaka en un ser vivo. Para ello escogieron al ratón como organismo modelo.

Usando técnicas de manipulación genética, los investigadores crearon ratones en los que se puede activar a voluntad los cuatro genes de Yamanaka.

Cuando activaron estos genes, observaron que las células adultas fueron capaces de retroceder en su desarrollo evolutivo hasta células madre embrionarias en múltiples tejidos y órganos.

María Abad, primera autora del artículo e investigadora del grupo de Serrano, afirma: “Este cambio de dirección en el desarrollo no se ha observado nunca en la naturaleza. Hemos demostrado que podemos obtener células madre embrionarias también en organismos adultos y no sólo en el laboratorio”.

Manuel Serrano añade: «Ahora podemos empezar a pensar en métodos para inducir regeneración de manera local y transitoria en un determinado tejido dañado».

Las células madre obtenidas en los ratones presentaban además características de totipotencia nunca generadas en un laboratorio, equivalentes a las de los embriones humanos de 72 horas de gestación, compuestos por una masa de tan solo 16 células.

En comparación con las células obtenidas con la técnica desarrollada por Yamanaka, la células madre obtenidas en el CNIO representan así un estadio embrionario aún más temprano, con mayores capacidades de diferenciación.

Los autores fueron incluso capaces de inducir la formación de estructuras pseudo-embrionarias en las cavidades torácica y abdominal de los ratones. Estos pseudo-embriones presentaban las tres capas propias de los embriones (ectodermo, mesodermo y endodermo), estructuras extraembionarias como el saco vitelino e incluso signos de formación de células sanguíneas.

“Estos datos nos dicen que nuestras células madre son mucho más versátiles que las células iPSCs in vitro de Yamamaka, cuya potencialidad genera las distintas capas del embrión, pero nunca tejidos que sustentan el desarrollo de un nuevo embrión, como la placenta”, precisa la investigadora del CNIO.

Futuras aplicaciones terapéuticas

Los autores recalcan que las posibles aplicaciones terapéuticas del trabajo aún están lejos, pero admiten que sin duda pueden significar un cambio en el rumbo de las investigaciones con células madre, en la medicina regenerativa o en la ingeniería tisular.

“Nuestras células madre sobreviven también fuera de los ratones, en cultivo, por lo que podríamos, además, manipularlas en el laboratorio”, sostiene Abad, y anuncia: “El siguiente paso es estudiar si estas nuevas células madre son capaces de generar de una forma más eficiente distintos tejidos, como páncreas, hígado o riñón”.

El trabajo ha contado con financiación del Ministerio de Economía y Competitividad, el European Research Council, la Comunidad de Madrid, la Fundación Botín, la Fundación AXA y la Fundación Ramón Areces.

Manuel Serrano y María Abad. / CNIO

Artículo de referencia

Reprogramming in vivo produces teratomas and iPSCs with totipotency features. María Abad, Lluc Mosteiro, Cristina Pantoja, Marta Cañamero, Teresa Rayón, Inmaculada Ors, Osvaldo Graña, Diego Megías, Orlando Domínguez, Dolores Martínez, Miguel Manzanares, Sagrario Ortega, Manuel Serrano. Nature (2013). doi: 10.1038/nature12586

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Источник: https://www.cnio.es/noticias/publicaciones/producen-por-primera-vez-celulas-madre-embrionarias-en-organismos-vivos-adultos/

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