Celulas Madre

Las células madre están presentes en todos los organismos pluricelulares. Son capaces de dividirse en otras células especializadas, o a su vez en otras células madre que desempeñarán estas mismas funciones.

Estas son de vital importancia para los mamíferos adultos ya que permiten regenerar o reparar tejidos dañados en el organismo.

Desde hace varios años se ha hablado de la modificación de estas células como tratamiento y solución definitiva para enfermedades graves. Sin embargo, se trata de un proceso bastante complejo.

Las células madre residen en lugares muy recónditos de nuestro cuerpo, donde se mantienen bajo condiciones muy específicas, como la médula ósea. Hasta el momento, los procedimientos para su modificación comprenden extraerlas, mantenerlas vivas y sanas, alterarlas genéticamente y luego introducirlas de nuevo al sitio de donde se extrajeron, bajo el riesgo de que no sea asimilada.

Para corregir una enfermedad asociada a una mutación genética, es necesario cambiar el genoma de las células madre correspondientes porque estas son las encargadas de generar células sanas que reemplazarán las enfermas. De no hacerse así, no importa cuántas células se arreglen, estas serán reemplazadas rápidamente por células enfermas.

Tal como señala Amy Wagers, una científica de Harvard y profesora de la familia de células madre y biología regenerativa de Forst:

“Cuando sacas las células madre del cuerpo, las sacas del entorno muy complejo que las nutre y las sostiene, y como que entran en shock. Aislar las células las cambia. El trasplante de células las cambia. Hacer cambios genéticos sin tener que hacer eso preservaría las interacciones reguladoras de las células, eso es lo que queríamos hacer”.

Sin embargo, un estudio reciente parece haber solventado esta situación encontrando una forma de modificar las células madre sin extraerlas de su “nicho”.

Experimentos con ratones

Los investigadores enviaron información de edición de genes a las células madres de ratones jóvenes por medio de un virus que no enferma.

Experimentando con ratones, los investigadores han logrado modificar genéticamente las células madres sin extraerlas de sus cuerpos.

Wagers y su equipo de trabajo utilizaron un virus adenoasociado (AAV, por sus siglas en inglés) que puede infectar las células humanas y las del ratón, pero sin causar enfermedades. Este funciona como un vehículo para transportar la carga de edición genética.

Los investigadores crearon varios paquetes de AAV para entregar la carga de edición de genes a diferentes tipos de células madre, así como a células de la piel, la sangre y los músculos de ratones adultos de seis semanas de edad.

Los ratones funcionan como sistemas informadores a través de un gen “informador”, que por lo general se mantiene en silencio, pero que puede activarse con la edición de genes. Al activarse el gen informador, la célula se vuelve brillante, de color rojo fluorescente, lo cual permitió a los investigadores saber si su carga de edición enviada con AAV había logrado entregarse.

Sí es posible editar genéticamente células madre dentro del cuerpo

Comprobaron el envío de la carga de edición genética a las células madres de los ratones con el cambio de color.

El resultado fue totalmente alentador. En el músculo esquelético, se observó que hasta el 60 por ciento de las células madre se volvieron de color rojo fosforescente. El 27 por ciento de las células que originan diferentes tipos de piel se volvieron rojas.

Además, el 38 por ciento de las células madre en la médula ósea, encargadas de generar la sangre, también cambiaron. Y aunque este porcentaje parezca bajo dada la importancia de este órgano, la sangre se revierte tan rápidamente que hay casos en los que solo una célula madre es suficiente para solventar un defecto.

“Las tasas de modificación del genoma alcanzadas a través de este sistema alcanzaron más del 60 por ciento, y las células modificadas conservaron propiedades funcionales clave”.

Ya-Chieh Hsu, Alvin y Esta Star, profesores asociados de células madre y biología regenerativa, acotaron que la edición exitosa de células de la piel tiene importancia porque estas generan células que ayudan a regular otras células madre de este órgano:

“Observamos la piel de estos ratones transducidos con AAV del laboratorio de Wagers y nos complació ver que muchas células dérmicas también se editaron con éxito. Esas células incluidas dan lugar a adipocitos dérmicos y células que ayudan a regular otras células madre en la piel. Siempre hemos necesitado una herramienta que nos permita manipular células dérmicas en vivo rápidamente, así que para nosotros, esto es como un sueño hecho realidad”.

La evolución de la terapia de modificación de células madre

A pesar de ser uno de los métodos más prometedores para solventar enfermedades graves, la edición genética de las células madre como se conocía hasta el momento era un proceso sumamente delicado que podía fracasar.

Este nuevo hallazgo significa que es posible descartar el engorroso paso de extraer las células madre, y hacer las modificaciones necesarias in vivo, lo cual podría proveer mayor efectividad al proceso.

Tal como indica Sharif Tabebordbar, un alumno del Departamento de Células Madre y Biología Regenerativa de Harvard y ahora becario postdoctoral en el Instituto Broad, hasta ahora el procedimiento no había sido para nada práctico “porque las células se dividen tan rápidamente en los sistemas vivos, por lo que los genes liberados se diluirán de las células rápidamente”,

“Nuestro estudio demuestra que podemos modificar permanentemente el genoma de las células madre y, por lo tanto, sus progenies, en su nicho anatómico normal. Existe un gran potencial para llevar adelante este enfoque y desarrollar terapias más duraderas para diferentes formas de enfermedades genéticas. Eso incluye diferentes formas de distrofia muscular, donde la regeneración de tejidos es un factor tan importante”.

Este, junto con el polémico CRISPR, representa uno de los métodos más prometedores para liberar a la humanidad de muchas enfermedades. Según Wager, los paquetes AAV ya se han empezado a utilizar para terapias génicas, así que podría haber nuevas noticias próximamente.

Referencias:

In Situ Modification of Tissue Stem and Progenitor Cell Genomes. https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30452-8

Editing genes at the source. The Harvard Gazette. https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/06/breakthrough-harvard-research-shows-stem-cell-genes-can-be-edited-in-living-systems/