Revolución en la medicina regenerativa

Estándar

Las células madre son células que se encuentran en todos los organismos multicelulares y que tienen la capacidad de dividirse (a través de la mitosis), de diferenciarse en diversos tipos de células especializadas y de autorrenovarse para producir más células madre. En los mamíferos, existen diversos tipos de células madre que se pueden clasificar teniendo en cuenta su potencia, es decir, el número de diferentes tipos celulares en los que puede diferenciarse. Se pueden clasificar en:

Tipos de células madres según su potencia

Tipos de células madres según su potencia

  • Las células madre totipotentes pueden crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todos los tipos celulares. La célula madre totipotente por excelencia es el cigoto, formado cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide.
  • Las células madre pluripotentes no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por lo tanto, formar linajes celulares. Se encuentran en distintas etapas del desarrollo embrionario. Las células madre pluripotentes más estudiadas son las células madre embrionarias que se pueden aislar de la masa celular interna del blastocisto
  • Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras). Otro ejemplo son las células madre hematopoyéticas – células madre de la sangre que puede diferenciarse en los múltiples tipos celulares de la sangre.
  • Las células madre unipotentes, también llamadas células progenitoras son células madre que tiene la capacidad de diferenciarse en sólo un tipo de células. Por ejemplo las células madre musculares, también denominadas células satélite sólo pueden diferenciarse en células musculares.
Técnicas de obtención de células madre

Extracción de un núcleo

Existen diferentes técnicas para la obtención de células madre: Embriones crioconservados en fase de blastocisto; Blastómeros individuales; Partenogénesis; Obtención a base de donantes cadavéricos. También se pueden obtener a través de la reprogramación celular. Se han desarrollado técnicas para reprogramar células somáticas y convertirlas en células madre pluripotentes: Por transferencia o trasplante nuclear; Fusión de células somáticas y células madre embrionarias y por factores de transcripción definidos o Células madre pluripotentes inducidas (células iPS).

Pero desde la semana pasada hay un nuevo modo de obtener células madres. Esta nueva técnica, desarrollada por un equipo del RIKEN Center for Developmental Biology de Kobe (Japón), es  en apariencia más sencilla que los anteriores y tiene resultados más próximos a las células totipotenciales.  La técnica consiste en someter a células adultas, situaciones de estrés como un baño de media hora en una solución ácida o apretarlas a través de un tubo capilar de vidrio.

La autora principal de los dos artículos publicados por la revista científica Nature, que describe esta sencilla pero inesperada técnica de reprogramación célular, Haruko Obokata dice que la idea de que las células estresadas podían convertirse en pluripotentes le vino cuando cultivando células. Observó que algunas después de apretarlas a través de un tubo capilar se reducían a tamaño similar a las células madre. Así que decidió probar la aplicación de diferentes tipos de estrés durante períodos de tiempo cortos: calor, la privación de alimento, un entorno con elevadas concentraciones de Calcio … Tres de los factores de estrés probados: la presencia de una toxina bacteriana que perfora la membrana celular, la exposición a pH bajo y el apretado físico dieron resultados. Las células que sobrevivían al tratamiento producían marcadores de pluripotencia como la proteína  Oct-4 (que sólo se encuentra en las células pluripotentes).

Petri dishes filled with stem cells

Placas de Petri llenas de células madre (Foto de BBC news)

Obokata y sus colegas utilizaban ratones que tenían un gen que se iluminaba de verde en presencia de Oct-4 para realizar sus experimentos. El equipo cogía, muestras de sangre de ratones recién nacidos y aislaban los linfocitos T (CD45+), un tipo de globulos blancos, a los que sometían a tratamientos breves de estrés (la exposición a un ambiente ligeramente ácido durante media hora). Posteriormente cultivaban las células que habían sobrevivido en el laboratorio. Al cabo de dos dís algunas células comenzaron a iluminarse de verde, lo que significaba que estaban produciendo Oct-4. Después de 7 días, eran 2/3 las que producían este marcador de pluripotencia junto a otros marcadores genéticos de pluripotencia -muchos de los cuales también se observan en las células madre embrionarias. En contraste, las células iPS pueden tardar cuatro semanas para llegar a esta etapa.

Para realizar demostrar el funcionamiento de la técnica, realizaron los experimentos con otras células ( del cerebro, piel, músculos, grasa, médula ósea, pulmones, hígado) y observaron el mismo fenómeno. El grupo bautizó estas nuevas células madre como células STAP ( Stimulus-Triggered Acquisition of Pluripotency). También se pueden obtener células STAP a partir de células de ratones adultos pero la eficiencia disminuye con la edad.

Obokata necesitó cinco años para convencer a sus jefes y a una revista para que lo publicaran. Para asegurarse de que realmente eran pluripotentes , el equipo inyectó las células STAP en un embrión de ratón en fase inicial , o blastocisto. Y observaron que las células STAP se integraban en la estructura. Las células STAP (de color verde) aparecían en todos los tejidos del ratón resultante. Ella y su equipo han creado varias docenas de estos ratones que hasta el momento parecen estar sanos, fértiles y normales.

Un embrión de ratón hecho con células reprogramadas STAP

También hizo una serie de videos que os recomiendo que los veáis. Video 1 y Video 2 : células CD45+ tratadas a pH bajo; Video 3: Embrión de ratón de células STAP; Video 4: Músculo cardiaco generado a partir de células STAP.

Estos resultados han sorprendido a la comunidad científica no sólo por su simplicidad y rápidez sino por la flexibilidad a conseguida: las células STAP también pueden formar tejido de la placenta, algo que ni las células iPS, ni las células madre embrionarias pueden hacer ( gráfico de New Scientist). El 25% de las células sobreviven al estrés y el 30% de estas se convierten en células pluripotentes, una proporción más elevada que la conversión de las células iPS (aproximadamente 1%).

Algunas reacciones:

“Es fascinante . Es desconcertante. Es potencialmente profunda , pero deja un montón de razones para rascarme la cabeza ” , dice George Daley , el director de trasplante de células madre en Boston Children’s Hospital y Harvard Medical School. “Está pidiendo para ser replicado “, dice , añadiendo que su laboratorio intentará hacer precisamente eso.

Dieter Egli , un investigador de células madre en the New York Stem Cell Foundation , se muestra escéptico de los resultados.

” Si tuviera que explicar esto durante un descanso para tomar café a uno de mis colegas , me diría , ‘ tienes que estar bromeando ‘”, dice. Egli no sabe de ningún mecanismo que pudiera explicar que cómo un ácido débil o una compresión cambia el destino de una célula de manera tan dramática y sistemática en una dirección y se pregunta por qué , por ejemplo , células de la sangre se convirtieron en células madre en lugar de la transformación en el músculo o cualquier otro tipo de célula .

Las células experimentan estrés todo el tiempo,señala Egli, a partir de fuentes tales como bajos niveles de oxígeno , temperaturas altas o bajas , la tensión mecánica de ejercicio y el estrés químico de la inflamación . Si el ácido simple o estrés mecánico hacen que las células vuelvan a un estado de desarrollo temprano , dice, “es difícil imaginar cómo nuestros cuerpos mantenen la integridad durante toda la vida . “

Pero Qi -Long Ying, un biólogo de the University of Southern California’s Keck School of Medicine  en Los Angeles, especula que el cuerpo produce factores inhibidores que evitan que el estrés reprogramen las células . Sin son inhibidos estos factores, las células cultivadas en laboratorio pueden regresar a un estado inmaduro . La comprensión de cómo el estrés vuelve células de ratón a estado inicial puede enseñar a los investigadores más sobre el cáncer , otra condición en la cual las células no tienen ninguna identidad particular y crecen rápidamente .  Qi -Long Ying se preocupa de que las células reprogramadas por estrés pueden ser más susceptibles a volverse cancerosos .

James Byrne , investigador de células madre en UCLA, se preocupa de que la nueva tecnología puede plantear viejos fantasmas de la clonación humana.

Si eso es cierto , las células podrían ser utilizadas para tratar la infertilidad mediante la creación de un embrión a partir de células de un adulto , dice Byrne.

El nuevo método es sólo una de muchas formas de crear células madre , dice Louise Laurent, una bióloga de células madre en the University of California, San Diego y the Sanford Consortium for Regenerative Medicine. Si el estrés reprograma células humanas tan rápida y eficientemente como lo hace las células de ratón , puede tener ventajas sobre las técnicas más antiguas. En última instancia, los investigadores que realizan ensayos clínicos elegirán las células más estables que reproducen fielmente los tejidos de interés , dice Laurent.

Se necesita mucha investigación para mostrar si las células STAP pueden competir con otros tipos de células madre , dice ella. Independientemente del resultado final , dice, ” estos trabajos serán inspirar a la gente a explorar formas menos tradicionales de cambiar el destino de una célula. “

Chris Mason, profesor de medicina regenerativa de la University College London, dijo que si también funcionaba en humanos, ” la era de la medicina personalizada habría llegado finalmente”.

Si os interesan más reacciones os dejo el siguiente link .

Obokata quiere ahora usar estos resultados para examinar cómo la reprogramación, en un cuerpo, está relacionado con la actividad de las células madre. También está intentando hacer que la técnica funcione con células de ratones adultos y humanos.

Fuentes:

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