Células madre pluripotentes inducidas: ¿Qué son y para qué sirven?

Rubén Megía González

En el año 2008, la Ciencia Aplicada a la Salud dio un salto importante en su desarrollo. ¿Qué sucedió este año, que fue tan importante para la Medicina? Resulta que 2008, además de ser el Año Internacional de la Patata según la FAO (Food and Agriculture Organization), fue el año en el que se lograron obtener células madre pluripotentes a partir de células somáticas adultas. ¿Quieres saber más sobre estas células tan características y su descubrimiento? ¡Sigue leyendo!

¿Qué es una célula madre?

Una célula madre es, por definición, una célula indiferenciada capaz de generar tanto nuevas células madre como células diferenciadas específicas de ciertos tejidos. Dependiendo de su capacidad, podemos diferenciar las células madre en multipotentes, pluripotentes o totipotentes.

Células madre multipotentes: Son aquellas células que sólo pueden generar células de su mismo linaje embrionario. Es el caso, por ejemplo, de las células madre eritropoyéticas, que únicamente pueden producir los múltiples tipos de células sanguíneas, pero no otras, como las neuronas.

Células madre pluripotentes: Se trata de células capaces de generar células de todos los tipos celulares adultos, pero no de generar un organismo completo.

Células madre totipotentes: Células madre capaces de generar todos y cada uno de los tejidos de un individuo completo, así como las células de la placenta. Es el caso del cigoto, la célula resultante de la unión de un gameto femenino y uno masculino

En concreto, las células madre pluripotentes siempre han interesado a la comunidad científica, por su gran utilidad en el ámbito de la Salud, ya que disponen de diferentes aplicaciones en investigación y realización de autotrasplantes. Hasta 2008, la única forma de obtener células madre pluripotentes humanas era a partir de embriones humanos, lo que generaba cierta controversia, por sus implicaciones éticas

Células madre pluripotentes inducidas (iPSC)

En el año 2006, un grupo de investigadores dirigido por Shinya Yamanaka logró, por primera vez, obtener células madre pluripotentes a partir de fibroblastos de ratón. Poco tiempo después, en 2008, el equipo de Yamanaka logró repetir el mismo procedimiento con células humanas. Esta hazaña les valió el Premio Nobel de 2012. Actualmente el protocolo desarrollado por el equipo de Yamanaka permite la obtención de iPSC a partir de fibroblastos, células sanguíneas e incluso otras células somáticas.

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 puede “desdiferenciar” los fibroblastos, convirtiéndolos de nuevo en células madre pluripotentes.

En 2006 y 2008, Yamanaka y su equipo utilizaron retrovirus para introducir en las células somáticas los factores de transcripción KLF4, SOX2, OCT4 y cMYC, pero actualmente existen otros medios. Por ejemplo, es posible utilizar el virus Sendai que, al contrario que los retrovirus, no se integra en el genoma. Otras opciones son la utilización de ARN mensajeros o proteínas.

¿Para qué sirven las iPSC?

Las iPSC son una de las herramientas más interesantes del siglo XXI en cuanto a aplicaciones en el área de la Salud. ¡Y muchísimo más si se combinan con métodos de edición genómica!

Modelos de enfermedad

En primer lugar, las iPSC se pueden utilizar como modelos de enfermedad. Un modelo de enfermedad es cualquier organismo, eucariota o procariota, que presenta una enfermedad igual o similar a otra que encontramos en humanos. Gracias a ellos, es posible estudiar las bases moleculares que originan la enfermedad y diseñar tratamientos para paliar sus síntomas, entre otras cosas.

En el caso de las iPSC, estamos obteniendo células madre derivadas de las células somáticas de los propios pacientes. Se trata cultivos celulares con exactamente el mismo material genético que los pacientes, lo que supone una gran ventaja a la hora de analizar diferentes aspectos de una enfermedad concreta.

Además, si combinamos las iPSC con métodos de edición genómica como CRISPR-Cas9, podemos obtener líneas celulares isogénicas. Dos líneas celulares isogénicas serían, por ejemplo, una línea celular de iPSCs de un paciente con una enfermedad y una línea celular derivada de esta primera línea celular, a la que se le ha corregido la mutación causante de la enfermedad. Este tipo de líneas celulares son una herramienta realmente interesante en la investigación de enfermedades genéticas raras.

Medicina regenerativa

Otra de las aplicaciones de las iPSC tiene que ver con la realización de autotransplantes. Si somos capaces de obtener células madre con exactamente la misma genética que un paciente, ¿no es posible utilizarlas para trasplantar un tejido concreto al propio paciente? Así es, aunque con algunas consideraciones.

Las iPSC tienen un gran potencial en la regeneración de tejidos y órganos, pero algunos estudios han confirmado que tienen tendencia a formar teratomas, es decir, tumores de células germinativas. Desde los experimentos de Yamanaka, diferentes equipos han logrado reducir los riesgos de las iPSC con el propósito de utilizarlas para regenerar tejidos. Es el caso de la retirada del factor de transcripción cMYC del cóctel de Yamanaka, ya que se trata de un oncogén que puede transformar las iPSC en células tumorales.

Como resultado de la disminución de los riesgos asociados a la utilización de las iPSCs, algunos equipos de especialistas las han utilizado para diferentes propósitos en el ámbito de la medicina regenerativa. Uno de los casos más notorios fue el del equipo de Masayo Takahashi. En 2014, ella y su equipo realizaron, por primera vez, un trasplante de células obtenidas a partir de iPSCs. En concreto, lograron trasplantar exitosamente células del epitelio pigmentario derivadas de iPSCs a una paciente de 70 años con una enfermedad ocular intratable.

Terapias celulares

Como sabéis, las iPSC son células pluripotentes capaces de diferenciarse en cualquier tipo celular. Esto, combinado con las múltiples herramientas de edición genética, las convierte en potenciales herramientas para el desarrollo de terapias celulares

Las terapias celulares son un tipo de tratamiento que consiste en la introducción de nuevas células en un tejido. Esta clase de terapias tiene potencial para tratar ciertas enfermedades genéticas, como el cáncer. Un ejemplo de terapia celular es la terapia de células CAR-T, que consiste en la introducción de células CAR-T, células T del paciente modificadas capaces de detectar las células cancerosas y promover una respuesta inmunitaria. 

 

Y bien, ya conocéis las células madre pluripotentes inducidas, una de las herramientas más importantes de este siglo XXI. Si quieres saber más sobre ellas, en Genotipia tenemos un curso dedicado a ellas, “Edición del Genoma mediante CRISPR y células madre pluripotentes inducidas en la investigación de enfermedades genéticas”.

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