Investigación con células madre: qué es y por qué ha cambiado la medicina para siempre

Hubo un tiempo en que no hablaba de otra cosa que de células madre. Hace diez o quince años no eras nadie si no tenías una opinión sobre este tipo de investigación y sus implicaciones éticas. Eran la gran promesa hasta que, de repente, dejamos de hablar de ellas.

Hoy podríamos decir que "CRISPR kill the Stem Cell Star" y por eso nos hemos preguntado, ¿Qué ha sido de las células madre? ¿Qué son exactamente? ¿Qué han significado y qué futuro les espera? ¿Por qué han dejado de estar de moda? Para ello hemos preparado una serie de post para acercarnos al increíble mundo de las células madre.

¿Qué son las células madre?

Las células madre son células que tienen dos propiedades: por un lado, son capaces de autorrenovarse (producir más células madre) y, por otro, con las señales adecuadas, pueden originar células hijas (líneas celulares que se convertirán finalmente en células especializadas).

Durante muchos años, lo que los científicos buscaban era una forma de mantener cultivos este tipo de células de tal forma que bajo determinados estímulos pudieran desarrollarse como células diferenciadas. Para entendernos, lo que los científicos buscaban era una forma de mantener la arcilla fresca (las células madre) de tal forma que pudieran usarla para producir diferentes objetos (células especializadas) cuando fuera necesario. No era algo muy sencillo.

¿Cómo fabricar una célula madre?

Una vez se fertiliza el óvulo, se crea el cigoto, una célula totipotente que ella sola es capaz de crear todo el organismo. Conforme el cigoto se comienza a dividir se forma la mórula una esfera compacta de células también totipotentes.

La especialización comienza unos días más tarde cuando surge el blasticito (o blástula) compuesto por el blastodermo (de donde surgirá el trofoblasto y, posteriormente, la placenta) y el blastocele, una cavidad rellena de fluido donde está la masa celular interna (m.c.i.).

Las células de la m.c.i. ya no son totipotentes, son pluripotentes. Básicamente la diferencia reside en que mientras las primeras pueden, por ellas solas, generar un organismo entero, las segundas no: aunque pueden, potencialmente, llegar a serlo, necesitan de la placenta para conseguirlo (cosa que no pueden ser).

Con las células pluripotentes ya casi tenemos células madre. El problema con estas células es que 'están programadas' para convertirse otras células; es decir, no se mantienen como tales mucho tiempo. Para tener células madre tenemos que extraerlas y cultivarlas in vitro en ciertas condiciones. De esta forma, se convierten en 'inmortales', pluripotentes y autorrenovables.

En busca de las células madre humanas

En los primeros años de la década de los ochenta, los científicos fueron capaces de hacer por primera vez esto con células embrionarias de ratones. Así que, si hacemos cuentas, tuvimos que esperar unos veinte años hasta que en 1998, casi al mismo tiempo, dos grupos de investigación anunciaran que habían conseguido obtener células madre embrionarias humanas.

Fue en noviembre. El 6 de noviembre, James Thomson y su equipo de la Universidad de Wisconsin-Madison publicaron en Science que habían sido capaces de obtener células madre a partir de blastocitos sobrantes de programas de fecundación in vitro. El día 10, John Gearhart de la John Hopkins publicó en los PNAS que ellos habían obtenido células madre germinales a partir de fetos abortados (en este caso, se aíslan a partir de la cresta germinal, donde se produce la diferenciación celular).

Problemas en el paraíso (genético)

No hace falta decir que este descubrimiento fue tan celebrado como condenado. La promesa de las terapias celulares pasaba por la destrucción casi sistemática de numerosos embriones humanos. Por suerte, pocos meses después, en enero de 1999, Angelo Vescovi y su equipo anunciaron que había conseguido crear distintos tipos de células sanguíneas a partir de células madre neuronales de ratas adultas.

Entender esto, igual requiere dar un rodeo: Las células embrionarias no son las únicas células madre que existen. Hay cierto debate sobre quién fue la primera persona que descubrió las células madre. Parece que fueron los trabajos de Theodor Boveri y Ernst Haeckel (que datan de 1868) los que, inspirados por las ideas de August Weismann, desarrollaron el concepto. Otros dicen que fue cosa de Sabin en el 32 o de Pappenheim en el 17. Sea como sea, la fecha clave es 1963, cuando Till y McCulloch publicaron su trabajo sobre las células madres hematopoieticas.

Las células hematopoiéticas son células madre instalas en la médula ósea´de los animales adultos que se dedican a producir más sangre cuando es necesario. Con el tiempo, se fue descubriendo que ese tipo de células madre se encontraban en numerosos órganos, sobre todo aquellos que tenían un mayor desgaste; las hay, por ejemplo, en la piel, en el sistema nervioso o en los tejidos mesenquimáticos como los huesos, los músculos o los tendones. La cuestión estaba en si se podían usar ese tipo de células para producir cualquier otra célula especializada o sólo podía desarrollar células de sus linajes. Eso fue lo que descubrió el equipo de Vescovi: que se podía hacer cualquier cosa con ellas. Los problemas éticos pasaban, de nuevo, aun segundo plano.

La medicina regenerativa

La esperanza terapéutica principal que se tenía en las células madre consistían en que se pudieran desarrollar terapias celulares y trasplantes de tejidos sin los problemas actuales de los que ya hemos hablado otras veces. Esto dio origen a toda una 'especialidad' dentro de la medicina: la medicina regenerativa. Esta área donde se combinan la ingeniería de tejidos y la biología molecular intenta desarrollar procesos de reemplazo o modificación de células, tejidos y órganos para recuperar sus funciones normales. Y sus progresos no se han hecho esperar.

Aunque aún tenemos que aclarar del todo la identidad y localización de las células madre neuronales, se han conseguido grandes logros en el tratamiento de enfermedades neuronales y musculares. La (re)generación de células funcionales han permitido mejorar la forma en que nos acercamos a las lesiones de médula o los infartos cerebrales. Además hay trabajos muy interesantes que usan el trasplante de células como terapia contra el Parkinson, el Huntington o la distrofia de Duchene.

Los hepatocitos (las células madre adultas del hígado) parecen residir en la médula ósea, por ello se iniciaron terapias para algunas enfermedades hepáticas mediante trasplantes de la médula ósea. A principios de los 2000 , estas técnicas empezaron a dar sus frutos y se lograron curar enfermedades como la tirosinemia. Más tarde se abordaron las hepatitis B y C y la cirrosis hepática.

Son muy conocido, sobre todo en España, los trabajos de Bernat Soria con células secretoras de la insulina con los que consiguió curar ratones diabéticos. En esta línea, Amon Peck hizo profundos avances en la reversión de la diabetes mientras en la UCSD anunciaron que había conseguido reactivar la producción de insulina logrando producir todo tipo de células pancreáticas a partir de los hepatocitos.

En cuestiones del corazón, la cosa estaba más complicada, aunque Geron demostró que con células madre embrionarias podían producirse cardiomiocitos. En 2001, el Albert Einstein Medical College de Nueva York anunció que habían sido capaces de reparar el 68% del tejido cardiaco de ratones infartados inyectando células madre en la médula ósea. Actualmente, se utilizan distintas técnicas no sólo para el infarto del miocardio, sino también otros tipos de cardiopatías.

Por otro lado, y ya para acabar este pequeño repaso, muy pronto la Universidad John Hopkins fue capaz de desarrollar tejidos de órganos como los intestinos, pulmones o piel a partir de células hematopoyéticas. Como parte de estos intentos se han reconstruido vejigas (en perros), se han creado prótesis óseas biológicas y se han conseguido arterias funcionales artificiales. Hoy, las terapias regenerativas se emplean en enfermedades pulmonares, reumáticas y de muchos tipos.

La medicina ha cambiado para siempre

Pero seguramente, el mayor cambio que han representado las células madre en la medicina ha sido el cambio de mentalidad. Todo lo que creíamos saber sobre las ciencias biomédicas y los abordajes terapéuticos resultó ser una minúscula fracción de lo que podíamos hacer.

Hoy se habla de curación de enfermedades genéticas, de regeneración de tejidos dañados por golpes o por el paso del tiempo, de la creación de órganos listos para trasplante o de curar sin ni siquiera tener que tratar la enfermedad en cuestión. Y lo mejor de todo es que no es ciencia ficción. Pero de ello hablaremos en el próximo en el próximo post.

Imágenes | fraufrida, Wikimedia, Tareq Salahuddin, Mario Piperni, Kanijoman, Amy