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Por Natalia López Moratalla
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5.1. Uso de las capacidades de las células madre de adulto en la terapia degenerativas.
El procedimiento de uso, la fuente de obtención, y las características de las células madre o progenitoras a elegir, obviamente dependen en primer lugar de la enfermedad a tratar: de la causa de la destrucción de células concretas y de la complejidad interna del órgano. Se describen a continuación varios ejemplos de terapias celular en humanos.
Corazón
El infarto de miocardio se produce a causa de una hipoxia que destruye un área de cardiomiocitos. El transplante de corazón puede ser sustituido por hacer llegar a la zona del órgano afectado células que reemplacen a las que han muerto[1]. Experimentos con animales han demostrado que las células troncales de médula ósea pueden diferenciarse y dar células de músculo cardiaco[2]. Además, cuando los mioblastos esqueléticos se inyectan en músculo cardiaco de un animal que ha sufrido un ataque cardiaco las células troncales inducen la función cardiaca y la capacidad de ejercicio[3]; en ocasiones las células inmaduras, trasplantadas a un tejido muscular dañado, se han transformado en células musculares adultas sanas fusionándose con las originales dañadas y regenerándolas. Incluso se ha comprobado en animales que es posible un implante heterólogo de ratón a rata de células troncales mesenquimatosas[4]. Las células que han sustituido a las dañadas son funcionales; se investiga el mecanismo de tolerancia en vistas al tratamiento del infarto agudo con células de donante.
Se ha publicado[5] la regeneración del corazón que ha sufrido infarto tanto con células madre de la médula ósea como con células inmaduras (mioblastos) procedentes de una biopsia muscular del propio paciente[6]. En la actualidad se prueba la terapia combinada con ambos tipos celulares: los mioblastos generan el miocardio y reemplazan la cicatriz que se convierte en músculo, mejorando así la elasticidad de la pared del ventrículo, disminuyendo la fibrosis e el tamaño del infarto. Por su parte las células madre se transforman en angioblastos, progenitoras de los nuevos vasos que ayudan a recuperar la zona intermedia entre el área afectada y el área sana.
El equipo de Anversa ha descrito recientemente estrategias para movilizar las células regeneradoras del corazón y que migren al punto donde se produce el daño y conservan la edad de las células transplantadas; ejerciéndose así un efecto de antienvejecimiento. También Emersen Perin ha mostrado la eficacia de las células madre hematopoyéticas en pacientes con insuficiencia cardiaca severa.
Así la regeneración miocárdica ha cambiado la idea de que los miocardiocitos no podían replicarse. Ha nacido un nuevo concepto ya que en los bordes de las zonas infartadas existen cardiomiocitos nuevos: el músculo cardiaco se puede regenerar.
Cerebro
El cerebro contiene células troncales neurales en diferentes zonas con capacidad de diferenciarse a neuronas específicas[7]; y las células troncales de la médula ósea son capaces de convertirse en células troncales neuronales[8]. Parece deseable que los procedimientos de terapia regenerativa se dirijan hacia la restauración directa de las células en el organismo, al menos ante lesiones neuronales en enfermedades degenerativas del sistema nervioso. Es importante poder restaurar las zonas afectadas del cerebro, haciendo proliferar y diferenciar in situ las células madre neurales; o dirigir al cerebro, células troncales de la médula ósea convertidas en neurales[9].
En la enfermedad de Parkinson se produce un envejecimiento y autodestrucción prematura de neuronas específicas. Diversos experimentos en animales han mostrado que la adición de un factor de crecimiento estimula el crecimiento y migración de las células troncales neurales[10]. Por ello, la infusión del factor de crecimiento transformante (TGF-alfa) a ratas, con la enfermedad similar a la enfermedad de Parkinson, indujo una proliferación rápida de células madre neurales, seguida de su migración y diferenciación a neuronas. El 80 por ciento de las ratas se benefició con el tratamiento y en ninguna de las ratas se formaron tumores[11]. Por otra parte, y dado que la extirpación de un cuerpo carotídeo es compatible con una vida completamente normal, los resultados obtenidos en modelos animales de primates[12], permiten sugerir que el autotransplante de cuerpo carotídeo podría ser una técnica útil en el tratamiento de algunos pacientes con la enfermedad de Parkinson. Se necesita aún experimentación animal antes de que sea razonable y ético iniciar en fase clínica terapia celular en esta enfermedad. Factor neurotrófico derivado de la glía (GDNF) protege a las neuronas dopaminergicas de la muerte celular. Esta proteína se ha administrado mediante catéter al cerebro (putamen cerebral) de cinco pacientes diariamente durante 18 meses, con resultados positivos[13]. Verfaille publica en el número de abril de 2003 de Cell Transplantation la primera evidencia de que las células de la médula ósea (MAPC) se desarrollan en el cerebro a conductoras de impulsos eléctricos, gliales y formadoras de mielina y neuronas en regiones asociadas a la enfermedad de Parkinson, esclerosis múltiple, Huntington, ataxia y Alzehimer (DOI.org/10.1038/nature01611 y doi.org/10.1038/01593).
En ratón se ha conseguido derivar neuronas productoras de dopamina a partir de células embrionarias[14]; no obstante aparece claro que es mejor la alternativa con las de adulto.
La esclerosis múltiple es una enfermedad de origen autoinmune en que las células del sistema inguinario atacan y destruyen la vaina de mielina de los axones de las neuronas. El equipo de Angelo Vescovi de Milán[15] ha publicado que las inyecciones (bien por vía intravenosa o interventricular cerebral) de células madre neurales a ayudado en ratón a reparar el daño en la área de la inflamación producida en un modelo de esclerosis múltiple. Las células madre del cerebro entraron en las zonas desmielinizadas y se diferenciaron en células cerebrales precursoras que maduran y dan lugar a oligodendrocitos que producen mielina y establecen un programa anatómico y funcional que recubre las zonas dañadas desmielinizadas. Los oligodendrocitos aumentaron cinco veces en relación con los animales control. Es una clara evidencia de cómo los precursores neuronales pueden representar una fuente renovable que cuando de transplantan en el sistema ventricular cerebral o en el sanguíneo pueden alcanzar múltiples áreas dañadas. En abril de 2002, George Kraft del Centro médico de la Universidad de Washington se ha presentado a la reunión anual de la academia americana de neurología celebrado en Denver, los datos de un trabajo sobre 26 pacientes con patología severa. El transplante autólogo de células troncales sanguíneas se reconvierten en células del sistema inmunitario sanas. Seguidos durante más de un año el deterioro progresivo de la enfermedad se había detenido en 20 y los otros 6 mostraban alguna mejoría.
Páncreas
La causa de la diabetes juvenil es una reacción del sistema inmunitario contra las células de los islotes beta del páncreas productoras de insulina. La autodestrucción del páncreas se suele producir en edad temprana, por lo que es de esperar que las células de los islotes transplantados o los posibles implantes de células, antes o después, volvieran a verse afectadas por la reacción autoinmune. Se ha descrito[16] un proceso, que ha dado resultados positivos en animales, consistente en eliminar del páncreas dañado las células del sistema inmunitario autoreactivas, presentes en los islotes, y posterior “reeducación” de linfocitos T normales; en esa situación los islotes se regeneran espontáneamente a partir de las reservas de células madre del organismo diabético, presentes en los conductos pancreáticos. Teniendo presente la capacidad de regeneración, la investigación debería dirigirse, como aspecto prioritario, en primer lugar a encontrar terapias que potencien directamente en el paciente la proliferación y maduración de sus propias células troncales. De gran importancia, en esta línea, es el descubrimiento de que la hormona natural GLP-1, que estimula las células troncales del páncreas de adulto a producir y segregar insulina y preserva la actividad de las células beta[17]. Con ello se podría revertir la diabetes de tipo 1, al reemplazar los islotes pancreáticos destruidos por la enfermedad por los nuevos islotes producidos.
Además se han transformado células troncales de hígado de ratón en células pancreáticas[18]. Estas células se asocian entre sí en cultivo para formar la estructura tridimensional de los islotes, expresan genes del páncreas, produce las hormonas pancreáticas y segregan insulina. Cuando se implantaron en ratones diabéticos las células transformadas normalizaban la hiperglucemia. Las células hepáticas pueden a su vez derivarse a partir de las células troncales mesenquimatosas de la médula ósea del propio paciente[19]. A su vez las células madre presentes en conductos pancreáticos han podido cultivarse in vitro para su maduración hasta células productoras de insulina[20]. En marzo de 2003 se ha publicado que las células troncales de la médula ósea de ratón transformadas y transferidas a otro animal han repoblado in vivo los islotes pancreáticos de Langerhans; estas células son productoras de insulina y liberan la hormona de forma dependiente de glucosa[21].
Hígado
El equipo de Catherine Verfaillie mostraron que las células progenitoras de la medula ósea de adulto se transforman en células funcionales de hígado. Crecen durante 100 generaciones, produciendo un considerable número de células[22]. Dos estudios posteriores[23] (DOI: 1.01038/ nature 01531-01539 01531-01539 ) muestran que las células madre de la médula ósea transplantadas pueden reparar el daño hepático fusionándose con las células del huésped y reprogramandose. Tienen los marcadores específicos de hígado como producción de urea, albúmina y citocromo p450. Los dos estudios refuerzan las posibilidades terapéuticas y la versatilidad de las células madre de adulto en los mecanismos de reparación. La capacidad de fundirse y reprogramarse para dar las del tejido funcionante permitirá usarlas como vehículo de genes en terapias combinadas celular y génica. Igualmente las células madre de la médula ósea convertidas en hepatocitos pueden servir para evaluar la toxicidad de nuevas drogas y para el estudio de patologías hepáticas. Se ha descubierto una fuente regeneradora del hígado: el factor de células madre (SCF) que hace proliferar los hepatocitos y restaura la masa hepática[24].
Cornea y retina
En los años 1980 se encontraron células troncales en la cornea, en el área llamada limbus. El transplante de células troncales limbales, en que una pequeña muestra del ojo del paciente en buen estado, o de un donante no relacionado con él, puede restaurar la visión perdida por agentes químicos (gas mostaza), o térmicas o enfermedades[25]. El transplante de la córnea y células troncales de la cornea ha corregido en muchos pacientes la enfermedad conocida como síndrome de Stevens-Johnson, que cursa con ceguera.
Pacientes con problemas de retina necesitaran transplantes de células troncales y/o activación de sus propias células con factores de crecimiento. Las células de la médula ósea de adulto pueden formar vasos sanguíneos en órganos muy distantes de la médula, como es la retina[26]. Se han usado células troncales de la médula ósea para hace crecer los vasos de los ojos de ratones y ahora tratan de usar este tratamiento para curar la ceguera humana asociada a la retinopatía diabética y la degeneración macular[27]. También se ha demostrado que las células troncales de la médula ósea de adulto inyectadas en los ojos de ratas con las retinas dañadas forman nuevas células de la retina; diferenciadas a neuronas y sirven para reparar el daño[28].
6. Conclusión.
Actualmente aparece claro que las células derivadas de las células madre embrionarias que pueden obtenerse de los embriones humanos de pocos días ( sobrantes de la fecundación in vitro, o producidos ex profeso, o a través, si fuera posible técnicamente, de una clonación del paciente) no son utilizables en las terapias regenerativas. Al inicio de estos estudios (a finales de 1998) se planteó como único material de partida para terapia regenerativa de usar células embrionarias de embriones. En los años 1999 y 2000 empiezan a aparecer trabajos de detección, aislamiento y plasticidad de células madre de adulto. El año 2001 y 2002 se da avances llamativos con las células madre de adulto (aunque arrastran los prejuicios de los defectos que inicialmente se les achacó). Datos recientes ponen de manifiesto que las células de adulto pueden transdiferenciarse, cambiar de fonotipo por fusión o incluso revertir, desdiferenciarse, hacia un estado más inmaduro y posteriormente diferenciarse a otros tipos celulares[29].
Comienza entonces a cambiar el sentido del debate en la línea de que los dos tipos de células madre pueden ser útiles y que hay que seguir investigando, promocionando y apoyando económicamente los dos. El 2003 es el año de la demostración de las enormes posibilidades reales de las células madre de adulto y del fracaso de las embrionarias en la terapias regenerativas, ya que no se consigue resolver los complejos problemas que plantea su potencial uso terapéutico. A mediados del 2003 aparece ya despejado el punto central de este debate: los embriones humanos no son esenciales para las terapias con células madre.
Queda por analizar si otros usos de estas células madre embrionarias (no directamente terapéuticos) son imprescindibles o al menos convenientes para investigaciones de interés en el campo de la salud humana. La preparación de líneas celulares a partir de embriones puede ser de utilidad pero no parece técnicamente fácil poder aprovechar la reserva acumulada en crioconservación, debido a que la mayor parte se congelaron en fase de una, dos o muy pocas células, por lo que no tienen aún las células madre de la masa interna del embrión en fase de blastocisto. Desde el punto de vista ético no hay problema, si los progenitores los donan, que después de la muerte sus células puedan ser usada para generar líneas o para diversos estudios acerca de esas primeras fases del desarrollo y de la influencia de la fecundación in vitro.
Se consiguen ya líneas celulares humanas útiles para análisis de toxicología de fármacos, o como vectores para terapia génica a partir de células madre de adulto. En el futuro líneas celulares preparadas a partir de las de adulto enfermo podrían ser de gran interés para el estudio y abordaje de terapias dirigidas a enfermedades concretas. Y por último, si en algún tipo de investigación fuesen imprescindibles las células madre embrionarias humanas, la biotecnología está actualmente en condiciones de poder producirlas sin que sea necesario aislarlas de embriones humanos vivos. Varios sistemas se perfilan en esta línea: manipulación de oocitos sin fecundación; fusiones celulares y obtención de las células madre embrionarias del líquido amniótico.
Por parte del primer interlocutor y protagonista, la ciencia misma, el debate acerca de la necesidad de destruir embriones humanos para tratar enfermedades degenerativas se da por terminado. Y, al tiempo, queda mucho trabajo por llevar a cabo con la estimulación, maduración y funcionalidad de las células madre del organismo adulto para conseguir la autorregeneración de células, órganos y tejidos lesionados por la enfermedad.
A la cuestión de cómo se evalúa la proporcionalidad moral entre la consideración del embrión y las pretensiones de la investigación debe contestarse teniendo en cuenta la ética de la propia investigación. Las meras promesas que se están haciendo sobre las maravillas futuras no justifican cualquier tipo de investigación propuesta con el señuelo de próximas terapias; no son apenas realidades por más que empresas y equipos biotecnológicos las pregonen posibilidades. Antes de plantear a la sociedad un dilema de esta envergadura, la comunidad científica tiene obligación moral de estudiar cuáles son las posibilidades de hacer la investigación por otros medios y potenciarla.
Otros usos potenciales de las células madre de adulto:
Músculo, hueso y cartílago
Células madre del músculo de adulto por un prolongado cultivo in vitro las han transformado en músculo, tejido neural y vasos sanguíneos. Esto plantea la posibilidad de conseguir una regeneración del músculo en enfermos con distrofia muscular[30]. Se ha comprobado que las células de la médula ósea procedente de donante transplantadas a un niño de un año diagnosticado de distrofia muscular de Duchenne permanecían en le músculo del paciente 13 años después[31]; en noviembre de 2003 se ha logrado regenerar el músculo dañado mediante el transplante de células madre hematopoyéticas que migran al tejido en respuesta al proceso inflamatorio[32]. Se le han implantado a un niño con osteogénesis imperfecta (una grave enfermedad del hueso y del cartílago) células troncales de su médula ósea estimuladas a crecer. En los primeros seis meses inmediatamente después del transplante, el crecimiento del niño fue entre un 60% a un 90% del normal esperado para su edad[33].Las células de la médula ósea pueden ser usadas en la reconstrucción de miembros[34]. Los mesoangioblastos, según ha mostrado Giulio Cossu en Science en julio de 2003, células madre localizadas en los vasos sanguíneos podrían ser usados en la terapia de la distrofia muscular, corrigiéndolas in vitro por adición del gen alfa sarcoglicano. Traspasan el torrente sanguíneo y llegan al músculo adoptando una nueva identidad y ayudando a generar fibras musculares. No obstante para su aplicación a humanos falta por responder muchas cuestiones.
Médula espinal y daño cerebral
Jeffrey Kocsis, de la Universidad de Yale, comprobó que en muchas ocasiones las lesiones de la médula espinal no cortan completamente a las fibras nerviosas que discurren a lo largo de toda ella, por lo que, en teoría, podrían repararse, ya que las células troncales pueden migrar a lo largo de la médula espinal. El grupo de Alain Privat ha publicado en los Proceedings Nac. Acd. Sci en julio de 2003 ha mostrado la existencia de dos proteínas que impiden la regeneración del tejido nervioso al formar una barrera impenetrable para las terminaciones nerviosas. Se ensaya en primates el transplante de glía olfatoria modificada genéticamente para que expresen telomerasa.
Se ha descrito pueden reparar lesiones cerebrales, al regenerar tejido nervioso deteriorado por un ictus[35]. Las células madre de sangre periférica estimuladas con el factor de crecimiento de los granulocitos (que moviliza las células madre desde la médula ósea y que a través de la circulación pasan al cerebro) han regenerado la función cerebral alterada por un ictus. Y también, como muestra Paul Sanberg, las células madre procedentes del cordón umbilical infundidas en la sangre ayudan a la recuperación del ictus.
Nervio ciático
Se ha regenerado el ciático seccionado, con células madre procedentes de la médula ósea de un animal donante, con una integración perfecta entre los extremos proximal y distal. El investigador Cuevas ha mostrado que el 5% de estas células madre se transforman en células de Schuwann responsables de la regeneración y el 95% restante son las encargadas de liberar las proteínas necesarias para ello, especialmente el factor de crecimiento derivado de fibroblastos.
Anemia
Las células troncales procedentes del cordón umbilical tienen interés terapéutico ya que son hematopoyéticas y además poseen antígenos frente a inmunodeficiencias congénitas y leucemias falciformes. En 1989[36] se demostró que esta sangre del cordón tenía tantas células troncales como la medula ósea; ese mismo año el primero de ellos con Eliden Gluckman informaron de la curación, por primera vez, de un niño con anemia de Fanconi aprovechando sangre del cordón de una hermana.
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