Investigación

Nuevos avances en medicina regenerativa: emplean células madre para generar hueso, músculo cardiaco y cartílago

Un nuevo estudio de la Universidad de Stanford (EE. UU) describe un nuevo método para “convencer” a células madre para que se conviertan en tejidos especializados que puedan ser utilizados en la práctica clínica. Los investigadores han compilado todas las señales biológicas y químicas necesarias para convertir células madre en poblaciones de 12 tipos distintos de células de hueso, músculo cardíaco o cartílago en días, en lugar de semanas o meses. Esto sería un paso importante hacia el desarrollo de medicina regenerativa clínicamente factible, pues permitiría crear células cardíacas para reparar daños después de un infarto o para crear cartílago o huesos para reparar articulaciones dañadas por la artrosis o por una lesión.

El estudio también describe patrones de expresión génica muy breves pero clave que tienen lugar durante la segmentación embrionaria humana. Estos patrones confirman que el desarrollo del feto humano se basa en procesos que se han conservado evolutivamente en muchas especies animales. Estos avances también nos permiten una mejor comprensión de cómo se desarrollan los defectos congénitos.

Desarrollo embrionario

Sabemos que, al igual que ocurre en otros animales, el embrión humano se compone durante sus primeras etapas de tres componentes principales: el ectodermo, el endodermo y el mesodermo. Cada uno de estos elementos se encarga de generar ciertos tipos de células a medida que el embrión se desarrolla. El mesodermo, por ejemplo, deriva en tipos de células clave como las musculoesqueléticas, cardíacas, tejidos conectivos, óseos, vasos sanguíneos, células de la sangre, cartílago, y parte de los riñones y del hígado.

La capacidad de generar poblaciones “puras” de estas células tipo es muy importante para la medicina regenerativa. Anteriormente, hacer estas células requería de semanas o meses, debido a que no era posible controlar con precisión en qué acababan convirtiéndose las células madre embrionarias. Los investigadores acababan obteniendo una mezcolanza de células de diferentes tipos, no las células específicas que necesitaban.

Con el fin de identificar qué señales determinan la formación de cada una de las células del mesodermo, los investigadores comenzaron con una línea de células madre embrionarias, a las que estimularon químicamente para convertirse en lo que se conoce como estría primitiva de la “bola de células” vacía del embrión inicial. A continuación, experimentaron con diversas combinaciones de moléculas de señalización con el fin de estimular a las células para convertirse en más especializadas células precursoras.

Los investigadores vieron que las células van desarrollándose mediante una serie de elecciones entre dos posibles opciones. La forma más rápida y eficiente fue aplicar una combinación de factores que por un lado estimula a las células a convertirbiomarcadoresse en un tipo determinado al mismo tiempo que las impedía convertirse en otros tipos de células. Así, por ejemplo, las células de la “estría primitiva” pueden convertirse en endodermo o en uno o dos tipos de mesodermo. Inhibiendo la actividad de una molécula denominada TGF Beta lleva a las células a convertirse en mesodermo. Si se añade una segunda molécula denominada WNT, además de bloquear la molécula denominada BMP, promueve la diferenciación en un tipo de mesodermo; por el contrario, si se añade BMP al tiempo que se bloquea WNT, conduce a las células a diferenciarse en el otro tipo de mesodermo.

Empleando este método, los investigadores pudieron generar precursores de células óseas que formaron hueso humano al trasplantarlos a ratones de laboratorio, así como células de músculo cardíaco, así como otros diez tipos distintos de células derivadas del mesodermo. El siguiente paso, concluyen los investigadores, será probar que estas células progenitoras humanas pueden regenerar sus respectivos tejidos, y tal vez también curar o mejorar ciertos tipos de enfermedades congénitas. Así, por ejemplo, las células de hueso y cartílago podrían ayudar a regenerar articulaciones dañadas por la artrosis y otras patologías reumáticas.