Hola, yo soy la célula madre más tecnológica… biotecnológica. Y es porque represento a un grupo de células muy especial, somos células madre reprogramadas. Es decir, nos han modificado los científicos en los laboratorios para que podamos ser pluripotentes.
¿Quiénes somos?
Somos células reprogramadas. Nacemos a partir de células adultas diferenciadas como los fibroblastos, y gracias a la sobreexpresión de ciertos factores de transcripción. Somos células madre pluripotentes inducidas o iPSCs (del inglés “ induced pluripotent stem cells”).
Nuestra historia es relativamente corta, somos células modernas. Y es que no es hasta 2006 cuando se habla de nosotras en la literatura científica.
En 2006, Shinya Yamanaka, un investigador médico japonés, hizo un descubrimiento sorprendente. Yamanaka encontró una nueva manera de “reprogramar” células especializadas adultas para convertirlas en células madre. Y de ahí procedo yo, la Repro y el resto de mis compañeras.
Somos células madre pluripotentes y, como tales, podemos dar lugar a cualquier tipo de célula del cuerpo. Se nos conoce como células madre pluripotentes inducidas o iPSCs (del inglés “ induced pluripotent stem cells”).
En la primera investigación del grupo de Yamanaka, en las que nos crearon, los investigadores demostraron que la adición de un número reducido de genes posibilita la transformación de una célula somática, como un fibroblasto, en una célula troncal pluripotente. Los ensayos se realizaron en células de ratones primero y en células humanas después. Y sólo fue necesaria la adición de cuatro genes para la creación de las iPSCs.
¿De dónde venimos?
Las células madre reprogramadas procedemos de células somáticas a las que se les ha sometido a un proceso relativamente sencillo de reprogramación.
El protocolo que Yamanaka y su equipo utilizaron para obtener las primeras iPSC a partir de fibroblastos es relativamente sencillo. Para ello, el equipo reprogramó las células somáticas induciendo la sobreexpresión de ciertos factores de transcripción. En concreto, los factores de transcripción KLF4, SOX2, OCT4 y cMYC, a los que conocemos como “cóctel de Yamanaka”. La sobreexpresión de estos factores permite “desdiferenciar” los fibroblastos, convirtiéndolos de nuevo en células madre pluripotentes.
Actualmente el protocolo desarrollado por el equipo de Yamanaka permite la obtención de iPSCs no sólo a partir de fibroblastos sino también de otro tipo de células somáticas como células sanguíneas o células epiteliales.
La desdiferenciación de las células se lleva a cabo mediante un proceso de transfección de las células somáticas. En este proceso se introducen en ellas los factores de transcripción seleccionados. Estos generalmente son los del cóctel de Yamanaka y, en ocasiones, se incluye alguno más como NANOG.
Se han utilizado diversos tipos de vectores para la introducción de estos genes. Tanto vectores virales como adenovirus o lentivirus como vectores no virales basados en nanopartículas, liposomas u otras estructuras.
Una vez transfectadas las células se cultivan en medios selectivos para obtener poblaciones transfectadas. Cuando por la observación del crecimiento y de su morfología se sospecha que se ha completado la reprogramación y que ha sido correcta, pasamos al análisis de marcadores para confirmar la obtención de iPSCs.
Una vez seleccionada la población de iPSCs sólo falta realizar una expansión del cultivo celular. Entonces esas células están listas para realizar los experimentos que sean necesarios como modelos de enfermedades, para screening de fármacos, para analizar su potencial en futuras terapias celulares, o de terapia génica modificando su secuencia de ADN para corregir mutaciones responsables de la enfermedad.
¿A dónde vamos?
Fijándonos en nuestra morfología y funcionalidad y exceptuando nuestro origen somático, las iPSCs no nos distinguimos de nuestra amiga Embriónica y sus compañeras, las células troncales pluripotentes embrionarias. Pero, en realidad, no somos idénticas, ni desde el punto de vista genético, ni desde el punto de vista funcional.
Los investigadores aún siguen aprendiendo sobre nosotras, las iPSCs. En teoría, podemos fabricar cualquier célula del cuerpo, pero los investigadores necesitan saber primero cómo conseguir que lo hagamos.
Nuestro futuro es prometedor, así como nuestra utilidad en el presente. Somos clave tanto en investigación, como en desarrollo de fármacos y en posibles terapias celulares para diferentes enfermedades.
Y, aunque nuestro potencial terapéutico es enorme, de momento, sólo se nos utiliza como una herramienta de investigación ya que se han visto problemas de rechazo y de generaciones de tumores con nuestro uso.
En 2016 se realizó un primer ensayo en Japón en el que utilizaban iPSCs para el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad. Pero en poco tiempo tuvo que detenerse este ensayo clínico porque se observó que estas células estaban relacionadas con el desarrollo de tumores. A partir de este momento aumentó mucho la cautela en su posible uso clínico.
Investigación con células madre reprogramadas
Las células madre reprogramadas iPSCs somos clave en la investigación y conocimiento de muchas enfermedades. A partir de células de un paciente, con sus características particulares y los defectos genéticos que producen su enfermedad, es posible generar un cultivo celular de células reprogramadas pluripotentes. De esta forma nos mantenemos en cultivo y nos multiplicamos de forma masiva para ser millones. Con estos cultivos los científicos pueden realizar ensayos masivos de fármacos específicos para la enfermedad del paciente del que procedemos.
Además, como las iPSC tenemos los mismos genes y mutaciones que las células del paciente del que provenimos, servimos como modelos de enfermedad. En ellos se pueden realizar estudios que ayuden a entender las bases de esas enfermedades y buscar posibles nuevos tratamientos. Y aunque, de momento, no es posible con iPSC modelar enfermedades complejas como las causadas por problemas entre las células que forman estructuras, tejidos u órganos,es probable que gracias al cultivo celular en 3D y los avances en la generación de organoides, lo sea en un futuro cercano.
Una de las grandes ventajas de las iPSCs radica en que no planteamos los problemas éticos que supone investigar con células embrionarias, procedentes del óvulo o del feto.
El objetivo será de forma ética, comprender tanto los procesos que nos llevan a la enfermedad como generar células sanas que reemplacen a las células enfermas especializadas en cualquier parte del cuerpo humano.
Curiosidades
En los últimos años ha surgido un interesante proyecto en el que un investigador experto en v biología celular y molecular se ha propuesto resucitar al mamut lanudo. De momento han conseguido obtener iPSCs de elefante asiático, el pariente más cercano vivo del mamut lanudo.
Esto es algo que nunca antes se había conseguido. Ahora el reto es incorporar sobre estas células reprogramadas, los alrededor de 500.000 cambios genéticos que separan el genoma del elefante asiático actual del genoma del mamut extinto; este reto está siendo acometido mediante CRISPR, modificando el genoma de células en cultivo de elefante asiático para asemejarlas, lo más posible, a lo que podrían ser células de un mamut.