Biología-Celular

Las células madre podrían regenerar órganos, pero sólo si el cuerpo no los rechaza.

Muchas de las enfermedades más comunes, como la insuficiencia cardíaca, la insuficiencia hepática, la diabetes tipo 1 y la enfermedad de Parkinson, se producen cuando las células u órganos completos no pueden hacer su trabajo. 

¿No sería fantástico si fuera posible reemplazar las células en estos órganos difuntos? Eso es exactamente lo que los médicos-científicos en el campo de la medicina regenerativa están tratando de hacer.

Soy cirujano y científico de células madre y estoy interesado en regenerar órganos defectuosos con células madre, porque para muchas enfermedades todavía no tenemos buenas opciones de tratamiento.

En un artículo reciente, mis colegas y yo descubrimos por qué las células madre derivadas del propio tejido de un paciente a veces son rechazadas por sus propios sistemas inmunes. 

También desarrollamos una solución que creemos que puede resolver el problema: las células madre que se despojan de sus características inmunes y no pueden desencadenar el rechazo.

La búsqueda de la célula iniciadora ideal

Hace unos años, se produjo un avance que muchos científicos creían que ayudaría a acelerar el objetivo de regenerar órganos. Esa fue la identificación de proteínas que activan genes que permitieron a los investigadores reprogramar células adultas. 

Estas proteínas transformaron las células nuevamente en su estado de células madre de tipo embrionario. Esto les da la capacidad de convertirse en casi cualquier tipo de célula, como el hígado o el corazón o cualquier otra célula de interés.

Estas células madre pueden usarse teóricamente como una fuente inagotable de células. Los científicos creían que estos productos celulares podrían usarse para restaurar las funciones de los órganos y tratar enfermedades. 

Sin embargo, la regeneración de células y órganos a partir de las propias células de un paciente y luego devolverlos al mismo paciente resultó ser más complicado de lo esperado.

Los investigadores aún están debatiendo cuál es el tipo de célula inicial ideal para la medicina regenerativa. Las células necesarias para estas terapias se pueden cultivar en biorreactores en el laboratorio. Pero para que las terapias celulares tengan éxito, el mayor obstáculo que tenemos que superar es el rechazo inmune.

Al igual que los órganos trasplantados, las células trasplantadas son susceptibles a los ataques del sistema inmunitario del receptor. Cualquier célula generada a partir de otro individuo tiene diferentes proteínas en su superficie, llamadas antígenos tisulares, que las etiquetan como «extrañas».

Una vez etiquetados, los glóbulos blancos, que defienden el cuerpo contra bacterias, virus y tejidos extraños, atacan estas células terapéuticas para su destrucción. 

Los médicos usan altas dosis de medicamentos inmunosupresores para silenciar esta respuesta inmune para que los pacientes puedan tolerar un órgano trasplantado. Pero estas drogas tienen efectos secundarios significativos.

Para crear células para su uso en medicina regenerativa, los científicos prevén colecciones a gran escala de células madre con diversas características y antígenos tisulares específicos. 

Entonces, al igual que los tipos de sangre se pueden combinar, estas células madre catalogadas se pueden combinar con el receptor para evitar que el sistema inmunitario del paciente rechace estas nuevas células.

Un día, los hospitales pueden tener suficientes líneas celulares para unir a los pacientes con células madre según el tipo de tejido. Aún no se ha visto si se pueden depositar suficientes líneas celulares para servir a la población de pacientes más amplia y si esta estrategia evitará las respuestas inmunes.

Las células adultas se eliminan de los pacientes, se transforman en las llamadas células madre pluripotentes inducidas y luego, utilizando diversos productos químicos, las células se diferencian en diferentes tipos de tejidos. Idealmente, estos se trasplantan al mismo paciente para reparar sus tejidos dañados. metamorworks / Shutterstock.com

Obstáculos para usar las propias células madre de un paciente

Actualmente se cree que las células madre generadas a partir de las propias células de un paciente, llamadas células madre autólogas, son la estrategia más prometedora para eludir el rechazo inmune. 

Las células madre autólogas se generan directamente del paciente que busca el tratamiento y deben diferenciarse en el tipo de célula que necesita ser reemplazado. 

Como las células transportan los mismos antígenos tisulares que el paciente, se etiquetan como «propias» y los inmunólogos creen que estas células son aceptadas por el sistema inmunitario.

Sin embargo, esta noción puede no ser correcta. En un estudio anterior, nuestro laboratorio había revelado que mutaciones genéticas menores en el ADN transportado por una parte especial del ADN de la célula, el ADN mitocondrial, pueden desencadenar una respuesta inmune.

Las mitocondrias son pequeñas estructuras dentro de las células que transportan su propio conjunto de genes que son responsables de generar energía para la célula. Debido a que cada célula tiene muchas mitocondrias, llevan muchas copias del ADN mitocondrial. 

Los cambios espontáneos en los genes mitocondriales, llamados mutaciones, alteran la forma de las proteínas que codifican. Estas proteínas mutadas, que llamamos «neoantígenos», vuelven a etiquetar las células como «extrañas», alertan al sistema inmunitario y atacan a las células madre para su destrucción.

Las células que carecen de características inmunes pueden ser la solución

Nuestro último estudio revela que los neoantígenos pueden ocurrir espontáneamente en las propias células de un paciente. Esto los hace susceptibles al rechazo cuando se usan como parte del tratamiento basado en células madre. 

Demostramos en ratones y humanos que pueden ocurrir cambios menores en el ADN mitocondrial cuando las células del paciente se reprograman en células madre para que puedan producir diferentes tipos de células. Esto también puede ocurrir mientras las células se multiplican en placas o biorreactores fuera del cuerpo, dando lugar a neoantígenos.

La probabilidad de que surjan neoantígenos aumenta con el tiempo que lleva fabricar un tipo particular de célula. Si los glóbulos blancos reconocen los neoantígenos después de inyectar las células nuevamente en el animal o el ser humano, pueden desencadenar una fuerte respuesta inmune que conduce al rechazo de los tejidos.

Los neoantígenos pueden poner en peligro toda la estrategia del trasplante de células autólogas. Por lo tanto, para utilizar esta forma de trasplante celular, puede ser necesario probar todos los productos celulares para detectar mutaciones en el ADN mitocondrial.

Para esquivar el sistema inmunitario y hacer que las terapias regenerativas con células madre estén ampliamente disponibles para el público en general, nuestro laboratorio tiene como objetivo diseñar células madre que carezcan de características inmunitarias.

Las modernas herramientas de edición de genes ahora nos permiten realizar ediciones muy específicas y crear productos celulares diseñados sin ninguna etiqueta de tipo de tejido. 

Recientemente publicamos nuestro éxito inicial con células madre de ratón y humanas editadas, que sobrevivieron después del trasplante en diferentes modelos de ratón con diferentes tipos de tejidos. 

Este fue el primer informe de «células universales» que eludió completamente el rechazo por parte de un sistema inmunitario extraño. Creemos que este concepto podría conducir a la fabricación de productos celulares universales para todos los pacientes y tiene el potencial de transformar la atención médica.

Autor: Tobias Deuse Profesor de Cirugía, Universidad de California, San Francisco. Este artículo fue publicado en The Conversation bajo una licencia Creative Commons.

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