Renovando Músculos y Nervios Podrían las Células Precursoras (Madre) ser el Definitivo equipo de Reparación del Cuerpo?

Transcripción

1 Renovando Músculos y Nervios Podrían las Células Precursoras (Madre) ser el Definitivo equipo de Reparación del Cuerpo? Imagine que usted es el propietario de una casa y el inspector de construcción le da a usted malas noticias sobre la plomería de la casa: Esto no se ve bien. Al igual que el sistema eléctrico. Y ya que estamos en eso, los cimientos también tienen grietas. Pero que tal si llegara su maestro de obras y le dice que no se preocupe, que hay un nuevo tipo de material genérico arregla todo que consta de bloques de construcción que usted deposita debajo dela casa? Estos asombrosos bloques encuentran solos su camino hacia los daños de la casa y se transforman en cualquier pieza de reemplazo en el lugar exacto en que se necesita. Desafortunadamente para el propietario de la casa, este escenario no sale fuera de una historia de ciencia ficción. Sin embargo, un grupo de investigadores médicos están muy cerca de la pista de algo parecido a bloques arregla-todo para reparar tejidos humanos dañados por lesión o enfermedad. Dicho algo se conoce como células precursoras (células madre o células indiferenciadas) y el desarrollo de su investigación y estudio reciente fue catalogado como el gran adelanto científico de 1999 por la revista Science Células Precursoras (Madre) y Enfermedades Neuromusculares Como seres humanos, estamos muy lejos todavía de poder contar con repuestos de nuestras partes. Aun así, varias de nuestras partes son criticas para nuestra supervivencia y por ello la medicina moderna ha hecho un gran esfuerzo por encontrar formas de reparar y remplazar lo que falla. Durante años, se ha venido aceptando como rutinario el transplante ciertos órganos absolutamente esenciales, tales como el corazón, hígado, pulmones y riñones. A pesar de este progreso, las enfermedades neuromusculares se han mantenido notoriamente como intratables. Las enfermedades musculares que afectan a todos los músculos voluntarios del cuerpo, o las enfermedades nerviosas que pueden destruir la compleja red de conexiones distribuidas a través del cerebro y medula espinal, a modo de analogía, serian como los cimientos dañados o el cableado eléctrico defectuoso de una casa. Debido a la cantidad de tejido envuelto y la naturaleza de su distribución, ningún músculo o nervio es transplantable a gran escala, como lo es con secciones pequeñas, u órganos auto-contenidos como los riñones. Por estas razones, los esfuerzos terapéuticos en las enfermedades neuromusculares se han enfocado primariamente en formas de detener el progreso de la enfermedad, o prevenir que comience en primer lugar. Desafortunadamente, este tipo de terapias no han sido suficientemente efectivas en detener sustancialmente la perdida de función de músculos y nervios que ocurre en varias enfermedades neuromusculares un problema que millones de personas alrededor del mundo ahora sufren-. Lo que se requiere es una forma de regenerar el tejido que se pierde. Y por ello ahora, como resultado de la serie de investigaciones científicas al respecto durante los últimos dos años, aun él mas conservador de los científicos esta empezando a pensar seriamente sobre la regeneración de músculos y nervios por medio del transplante. El truco es, que en vez de transplantar órganos enteros, lo que se quiere es transplantar lo componentes que construyen dichos órganos y estimularlos entonces para que esta construcción ocurra naturalmente en el cuerpo, así como cuando un bebe se desarrolla dentro del útero. La Revolución de las Células Precursoras Profundizando mas en relación a las células precursoras. Las células precursoras, a diferencia de otra clases de células de las que hemos oído células musculares, nerviosas, óseas, etc.- son, a modo de analogía, como niños quienes todavía no saben que quieren ser cuando sean grandes. Hay células precursoras poco comunes que no excluyen poder ser cualquier clase de célula en cualquier momento futuro, estas son conocidas como células totipotentes. Estas pueden contribuir a formar cualquier tipo de tejido. Otras células precursoras por su parte,

2 excluyen ciertas posibilidades pero no otras de poder ser una clase de célula, y son conocidas como células precursoras pluripotentes. Los investigadores han tenido conocimiento de la existencia de células precursoras totipotentes y pluripotentes durante largo tiempo, debido a que juegan un rol importante en el desarrollo embrional de los organismos multicelulares (como los humanos). En algún momento, cada uno de nosotros estuvo constituido por una sola célula totipotente que era el óvulo fertilizado, la cual con el tiempo dio lugar a todos los tejidos de nuestro cuerpo adulto. En cada nueva división de células de esa sola célula primaria, el numero de clase de célula que puede escoger ser cada célula se reduce, hasta que la mayoría de las células están ya designadas a ser un tipo especifico de célula adulta. En 1998, dos grupos de investigadores hicieron noticia alrededor del mundo al anunciar que habían hecho posible el aislamiento, y crecimiento en cultivo, de células precursoras embrionarias de tejido fetal y embriones descartados de clínicas de fertilidad. El comunicado causo que se caldearan los ánimos, así como generar controversia. Dos años después, el debate sobre ética del uso de células precursora fetales o embrionarias todavía causa opiniones de enojo, y los investigadores financiados por el gobierno han sido vetados por el Congreso (legislativo de EUA) para conducir estas investigaciones. Actualmente, todas estas investigaciones han tenido que ser apoyadas con recursos privados. Pero aproximadamente al mismo tiempo que las células precursoras eran noticia, los investigadores hicieron por otro lado un descubrimiento sorpresivo, de que habían pasado por alto una fuente de células precursoras en el cuerpo humano (tejidos adultos). La sorpresa no fue tanto que existieran células precursoras en el cuerpo adulto (la sangre, la piel y el recubrimiento intestinal son constantemente renovados por grupos de células precursoras adultas), si no que existieran para y en órganos tales como el cerebro el cual se pensaba no podía regenerarse mas allá de la infancia temprana, y de que las células precursoras adultas son mucho más versátiles en sus capacidades de lo que alguna vez se pensaba. Por ejemplo, nuestros glóbulos rojos sanguíneos solo viven 120 días y son regenerados por una población de células precursoras que se encuentran en el tejido esponjoso del interior de los huesos, la medula ósea. Las células precursoras de la medula ósea también producen algunas células del sistema inmune (defensas) del cuerpo. Pero en la primavera de 1998, los investigadores del Instituto Teleton para la Terapia Génica en Milán, Italia, publico un articulo en la revista Science demostrando que las células transplantadas de medula ósea podían ayudar formar nuevo tejido muscular en el sitio de lesión muscular en ratones. Y, en abril pasado, investigadores de la compañía biotecnológica llamada Osiris Therapeutics y de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, demostraron que las células de medula ósea que crecen en el laboratorio pueden también dar lugar a cartílago, células grasas y óseas bajo ciertas circunstancias. Mientras tanto, otros grupos demostraron que células precursoras aisladas del cerebro de ratones podían volverse células sanguíneas cuando eran transplantadas en medula ósea, y que las células precursoras de la medula ósea podían transformarse en ciertos tipos de células cerebrales cuando se inyectaban en el fluido que llena los espacios o ventrículos del cerebro en ratones. Como Podrían Trabajar Juntas Células Precursoras y Terapia Génica Aplicaciones de Células Precursoras El descubrimiento de multitalentosas células precursoras en el cerebro y medula ósea en adultos sugiere que, aun los tejidos que alguna vez se pensó eran rígidos y no-regenerables después del nacimiento tienen una sorprendente capacidad de ser flexibles y regenerables. La naturaleza al parecer puede proveer de bloques de construcción arregla-todo. Solamente necesitan los científicos aprender mas sobre la biología básica de las células precursoras, y así

3 podrán activar el engranaje de estas a voluntad. Si podemos aprender a sacar el máximo potencial de las células precursoras, las aplicaciones serian infinitas. Ya los investigadores están hablando de convertir células precursoras en células productoras de insulina para transplantarlas en el páncreas de diabéticos. Otros especulan que algún día, todos los órganos pudieran ser cultivados en el laboratorio a partir de las propias células precursoras de la persona, y así tenerse partes de reemplazo inmunocompatibles. Otros mas, hablan de inyectar células precursoras en el flujo sanguíneo o el fluido de la medula espinal y permitir que sigan su camino a través del cuerpo para reparar de forma distribuida tejidos como músculos y nervios. Si el receptor de las células precursoras sucede que tiene una enfermedad genética, las células podrían obtenerse de donadores sanos, o podrían ser tratadas con terapia génica para corregir la mutación o anormalidad genética antes de ser reinsertadas en el mismo receptor. Si fuera exitoso, los transplantes de células precursoras pudieran eventualmente ser usados para producir músculo nuevo y sano en personas con alguna clase de desorden muscular genético menos común, incluyendo las miopatias congénitas, metabólicas y mitocondriales. Mientras tanto, las células precursoras en el sistema nervioso pudieran reconectar el cerebro con los músculos en personas con atrofia muscular espinal o esclerosis lateral amiotrofica, o con problemas de la velocidad de los impulsos nerviosos como en el mal de Charcot-Marie- Tooth. Progresos en la Generación de Nuevo Músculo Para Louis Kunkel, investigador bajo patrocinio de la MDA del Hospital Infantil de Boston, quien identifico por primera vez el gen que se encuentra defectuoso en la DM Duchenne, el transplante de células ha sido el largamente esperado tratamiento para la enfermedad neuromuscular. Kunkel siguió de cerca los primeros trabajos en transferencia de mioblastos, pero fue desilusionado por la poca eficiencia asociada con la inoculación y mantenimiento de tales células inmaduras en el músculo. En el verano de 1998, Kunkel y su colaborador, Richard Mulligan de la Escuela de Medicina de Harvard en Boston, se preguntaron si podrían purificar mas células útiles de músculo al modificar una nueva técnica para clasificar células precursoras de medula ósea. Su enfoque de investigación fue exitoso. Los investigadores lograron separar células de tejido muscular que tenían las mismas características de las células precursoras de medula ósea. Ellos prepararon una inyección de células sanas aisladas con el nuevo método para ser aplicada en músculos de ratones con un gen defectuoso, fue cuando trabajaron con investigadores italianos en describir como el transplante de medula ósea pudiera contribuir al músculo a atraer la atención de células precursoras. Después de eso, decidieron mejor probar las células musculares en ratones en la misma forma que se realiza el transplante de medula ósea destruyendo primero la medula ósea del receptor por medio de radiación, seguido de la cual inyectan células precursoras en el flujo sanguíneo. Para su asombro, las células precursoras transplantadas no solo regeneraron la medula ósea, si no que también contribuyeron a la de los músculos voluntarios del ratón receptor. Debido a que las células precursoras fueron aisladas y obtenidas originalmente de un ratón sano, el nuevo tejido muscular que generaron tenia genes totalmente funcionales de distrofina, la proteína faltante en la distrofia tipo Duchenne. En esencia nosotros fijamos, a través de la inyección en el flujo sanguíneo, células en todas aquellas fibras musculares que las procuraban, Kunkel dice. Lo sorprendente es que tales células contribuyeron bastante, mas del 9 por ciento en cuatro semanas, en restaurar al músculo. Emanuela Gussoni, asociada postdoctorada del laboratorio de Kunkel, dice que los investigadores sospechan que las células precursoras aisladas, con el nuevo enfoque, son una forma mucho más primitiva de mioblastos, teniendo el potencial de contribuir a múltiples tejidos.

4 Sin embargo, las diferencia exacta, si la hay, entre las dos poblaciones de células no se conocen todavía. Kunkel y Mulligan también descubrieron que las células precursoras aisladas de medula ósea, en lugar de las de músculo, de donadores podía dar origen fibras musculares positivas con distrofina. Así que ahora tenemos una célula con la capacidad de restaurar el músculo a partir de la circulación sanguínea del organismo, que lleva el gen productor de distrofina y restaura el músculo, Kunkel dice. Lo que este trabajo realmente esta haciendo, es abrir todo un campo creciente de la biología de las células precursoras y su potencial como tratamiento para desordenes genéticos, específicamente para DM tipo Duchenne y las otras distrofias musculares. Aun así, el nivel de fibras positivas con distrofina resultantes de esos transplantes iniciales no fue tan alto como para restaurar la función muscular en el ratón, por esto los investigadores están trabajando en formas de incrementar el numero de fibras positivas y estimular la migración de las células precursoras hacia el músculo, sin tener que destruir la medula ósea del receptor. En este punto es donde se debe ser cauteloso, Kunkel dice. Nosotros no vamos a irradiar a niños con DM Duchenne. Lo que queremos es encontrar la señal que usa el músculo para decir Estoy dañado, vengan a ayudarme a las células precursoras circulantes del donador. Entonces podremos usar tal señal en alguna forma no toxica para atraer al músculo a las células precursoras. El articulo publicado por investigadores italianos también llamo la atención de Margaret Goodell del Colegio Baylor de Medicina en Houston, quien estudio en laboratorio a las células precursoras que se generan en la sangre. Goodell desarrollo el nuevo método para clasificar las células precursoras de la medula ósea, que después fue modificado por Kunkel y Mulligan para extraer células precursoras del músculo. Cuando Goodell aplico su procedimiento sin modificación para purificar células precursoras al músculo, ella aisló células precursoras derivadas de músculo que fueron incluso mejor que las células precursoras de medula ósea en regenerar la medula ósea del ratón receptor. Goodell también esta interesada en hacer lo contrario: regenerar musculo de personas con enfermedades musculares a traves de un tipo de transplante de medula osea. Yo pienso, que una de las cosas más significativas sobre las células precursoras es que estas proveen una nueva vía de terapia junto a la terapia génica algo designado como terapia celular. Finalmente, la mejor opción sera que alguien reciba sus propias células precursoras de su medula ósea o de músculo, que por medio de terapia génica les será corregido el problema genético, y entonces serán transplantadas, ella dice. Por ahora, no obstante, Goodell dice que hay algunos problemas en relación a la terapia génica en células precursoras, por lo que obtener células sanas de donadores inmunologicamente compatibles es la opción más viable. Tanto Kunkel, como Goodell, concuerdan en que necesitan realizar mas trabajo en las bases de la biología de las células precursoras adultas, especialmente en la comprensión de las señales que delinean el camino fuera de la circulación hacia los sitios con daño. Renovar el Sistema Nervioso Uno de las más excitantes aplicaciones potenciales de las células precursoras es la regeneración de células nerviosas perdidas el primer hecho notable que dio pistas del potencial sucedió hace mas de una década, cuando los investigadores aprendieron como aislar células precursoras del cerebro de un ratón, cultivarlas en laboratorio, tratarlas con genes terapéuticos, y después regresarlas al cerebro del ratón, donde se convertirían en células cerebrales normales.

5 Este tipo de estrategia para humanos no fue considerada seriamente hasta hace cerca de dos años, cuando investigadores encontraron que las células precursora neurales (cerebrales) podían ser aisladas, tratadas y reimplantas en cerebros de ratones para remplazarles células perdidas. Lo anterior también se encontró en el cerebro humano, que como en el cerebro de ratones, había zonas donde nuevas neuronas continuaban produciéndose en la edad adulta. Descubrimientos posteriores sugieren que el reemplazo de células cerebrales en humanos, pudiera ser un proceso normal el cual es amplificado por las células precursoras. Evan Snyder del Hospital Infantil de Boston fue el primero que aisló células precursoras neurales humanas. Sin embargo, su más dramático descubrimiento ocurrió cuando demostró después, que las células precursoras neurales transplantadas pueden corregir condiciones degenerativas globales al distribuirse lo largo de todo el cerebro. Para lograr esto, el transplanto células precursoras neurales de donadores sanos a cerebros de ratones recién nacidos que sufrían una enfermedad genética que les provocaba temblores constantes debido a una reducción del material aislante que recubre a las células cerebrales, la mielina. De una a dos semanas después del transplante, las células del donador sano migraron por todo el cerebro del ratón receptor y se transformaron en el tipo de célula nerviosa que crea mielina. Algunos animales experimentaron una disminución en los niveles de temblores. Estos descubrimientos presagian lo bien que las células reemplazantes se distribuyen a lo largo de diferentes regiones del cerebro, no obstante se necesita mas trabajo para lograrse una técnica practica para tratar condiciones que involucran a las neuronas motoras, las células nerviosas afectadas en la Esclerosis Lateral Amiotrofica (ELA) y Atrofia Muscular Espinal (AME). El primer problema es asegurarse que las células precursoras puedan ser entregadas eficientemente y reproducibles en toda de las areas donde se requieran, Snyder dice. Por instancia, en una enfermedad como la ELA y la AME, no solamente implica una zona o segmento, si no que varios segmentos pudieran ser necesarios, él explica. Él dice, que el segundo obstáculo es tratar de asegurar que las células precursoras transplantadas no solo se vuelvan neurona motoras, si no que se conecten en la forma correcta y se comuniquen apropiadamente. Por lo que la investigación tiene todavía un largo camino que recorrer, Snyder dice. Sus resultados preeliminares muestran que las células precursoras neurales pueden convertirse en neuronas motoras cuando son transplantadas a ratones a los cuales se les ha provocado un proceso degenerativo por medio de una lesión. El también mostró la primera evidencia de que las células precursoras neurales humanas son capaces de volverse en al menos unas pocas neuronas motoras. No obstante, una factibilidad futura sera tratar de remplazar neuronas motoras como varias de estas que son inusualmente largas, mas de 91 centímetros de las neuronas motoras que controlan los músculos de los dedos del pie. Snyder dice que el proceso de regeneración podrá probablemente ser acelerado con los correctos tipos de factores de crecimiento y acertar en ciertos músculos objetivo que están más cercanos que otros. Un buen ejemplo son los músculos bulbares, los cuales están implicados en la deglución y son frecuentemente afectados en la ELA. En conjunto, Snyder es muy entusiasta respecto al futuro de los tratamientos con células precursoras neurales. Este es un periodo de tiempo excitante para nosotros, él dice. Yo creo que causaremos un gran impacto durante la próxima década, o con certeza el siguiente cuarto de siglo sabremos que ocurre con las enfermedades del sistema nervioso.

6 Manteniéndose al Tope de la Ciencia El progreso en la investigación de las células precursoras va ganando impulso, la MDA ha iniciado una de las mayores iniciativas de investigación en esta área. El verano pasado, algunas de las mejores mentes en este campo, incluyendo los investigadores mencionados en este articulo, y varios otros, fueron invitadas por la MDA a una conferencia especial para discutir las aplicaciones de la biología de las células precursoras en el tratamiento de enfermedades neuromusculares. Mucha investigación original fue presentada y tópicos fueron discutidos informalmente. Al finalizar, varios miembros del grupo se sorprendieron al saber que las células precursoras que cada uno estudiaba de diferentes tejidos, todas tenían características muy similares. Como resultado directo de este descubrimiento, varias colaboraciones entre ellos fueron iniciadas y propuestas de investigación vieron estancadas. Actualmente se planea una segunda y más extensa reunión, en el Simposium de Ortopedia e Ingeniería de Tejidos, co-patrocinado por la MDA, en el mes de Abril en Pittsburgh. Varias de las sesiones se enfocaran en las terapias para las enfermedades neuromusculares. Traducción y adaptación por: Ricardo Rojas C. Del original en idioma Ingles de: Sharon Hesterlee; para la MDA USA. Fuente de la información en la Web: