Por
primera vez, un equipo científico ha conseguido que células adultas de
un organismo vivo retrocedan en su desarrollo evolutivo hasta recuperar
características propias de células madre embrionarias.
Liderado
por Manuel Serrano, director del programa de Oncología Molecular del
Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), en España. el
estudio contó con el apoyo del equipo de Miguel Manzanares, del Centro
Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC).
Los
resultados, publicados en la revista Nature, revelan además que estas
células madre embrionarias obtenidas directamente en el interior del
organismo tienen una capacidad de diferenciación más amplia que las
conseguidas mediante cultivo in vitro.
En concreto, tienen
características de células totipotentes –que poseen la capacidad de dar
origen a otros tipos celulares–, un estado primitivo nunca antes
obtenido en un laboratorio.
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 que conforman
un organismo adulto, por lo que constituyen el primer paso para la
curación de enfermedades como alzhéimer, párkinson o 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.
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 iPSC 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. Sin embargo, el nuevo trabajo ha dado un paso más
al conseguir lo mismo que el científico japonés, pero esta vez dentro
del propio organismo, en ratones, sin necesidad de pasar por placas de
cultivo in vitro.
El primer desafío de los investigadores del
CNIO fue reproducir el experimento en un ser vivo. Usando técnicas de
manipulación genética, crearon ratones en los que se puede activar a
voluntad los cuatro genes de Yamanaka. “Hemos generado un ratón
modificado genéticamente que contiene en cada una de sus células los
cuatro factores de reprogramación que utilizó Yamanaka para generar iPSC
in vitro”, explica a SINC María Abad, primera autora del artículo e
investigadora del grupo de Serrano.
“Estos factores se expresan
de forma inducible por doxiciclina [un antibiótico], de forma que
podemos controlar cuándo van a expresarse simplemente añadiendo
doxiciclina al agua de bebida de los ratones”, continúa.
Así,
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.
“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 solo en el laboratorio”, dice Abad.En
comparación con las células obtenidas con la técnica desarrollada por
Yamanaka, la células madre obtenidas ahora representan un estadio
embrionario aún más temprano, con mayores capacidades de diferenciación.
De hecho, los autores fueron incluso capaces de inducir la formación de
estructuras pseudoembrionarias en las cavidades torácica y abdominal de
los ratones.
Estos pseudoembriones 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. “Nuestras células madre son mucho más versátiles
que las células iPSC 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 Abad.
Las
células madre obtenidas en los ratones presentaban 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. "Ahora podemos empezar a pensar en métodos para
inducir regeneración de manera local y transitoria en un determinado
tejido dañado", afirma Manuel Serrano.
Los autores subrayan que
las posibles aplicaciones terapéuticas del trabajo aún están lejos, pero
sugieren que pueden significar un cambio en el rumbo de las
investigaciones con células madre en la medicina regenerativa o en la
ingeniería tisular. Por el momento, los científicos no han conseguido
injertar con éxito células diferenciadas provenientes de iPSC generadas
in vitro.
Abad opina que, a partir de ahora, "lo ideal sería
inducir la reprogramación in vivo dentro de tejidos dañados y que sea
allí donde esas células se diferencien". Con esto se evitaría la
extracción de células, la reprogramación y diferenciación al tipo
celular deseado in vitro, y el transplante.
“Nuestras células
madre sobreviven también fuera de los ratones, en cultivo, por lo que
podríamos, además, manipularlas en el laboratorio”, sostiene Abad. “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”.
