Archivo

Posts Tagged ‘células madre’

True Blood: la sangre joven te rejuvenece I


La leyenda del vampiro Drácula, popularizada por la novela gótica clásica de 1897 del irlandés Bram Stoker, parece basarse en una mezcla de personajes históricos, oscuras leyendas centroeuropeas y fantasías macabras. Como en todas las viejas leyendas populares, buceando en su contenido, sus personajes y hechos relatados, uno puede atisbar su relación con miedos, fantasías y sueños humanos que son compartidos por toda la sociedad del momento.

Una de las características que definen el personaje del vampiro Drácula, además de no reflejarse en los espejos, su repulsa a los ajos, etc, es que es inmortal, o al menos ha derrotado a la muerte, se nos dice, y vive como un espectro. Esta inmortalidad se mantiene gracias a alimentarse únicamente de la sangre de sus jóvenes víctimas.

Bueno, más allá de lo escatológico y macabro de tan peculiar dieta, no deja de ser chocante la conexión mental entre la idea de inmortalidad y su asociación con la sangre joven. Más aún a la luz de los recientes descubrimientos a los que hemos asistido en los últimos tiempos y más en concreto últimamente a cuenta de la publicación de tres importantes artículos.

¿Tratamiento de rejuvenecimiento?

¿Tratamiento de rejuvenecimiento?

Para entender estos últimos trabajos hay que remontarse bastantes décadas atrás, cuando a mediados del siglo pasado uno de los más destacados investigadores en nutrición y su relación con, entre otras cosas, el envejecimiento, Clive McCay (profesor de nutrición animal en la Universidad de Cornell y pionero de la restricción calórica y sus efectos prolongadores de la vida), realizó experimentos que también parecen sacados del oscuro relato de una novela gótica decimonónica, experimentos de parabiosis.

La parabiosis es una técnica que probablemente se remonte a la Edad Media, o incluso a antes; pero los primeros ejemplos de descripciones precisas datan del siglo XIX. En la primera mitad del siglo XX se utilizó ampliamente en muy diversos estudios fisiológicos, para entender los efectos de hormonas, la existencia de anticuerpos, el cáncer, … y hasta la caries dental. Consiste en la unión de la circulación sanguínea de dos organismos. Para ello, se realiza una cirugía que da acceso al sistema sanguíneo de cada individuo, se juntan ambos sistemas circulatorios y la piel y el tejido conectivo de ambos se unen, dejando dos animales unidos cual hermanos siameses compartiendo la circulación.

El eminente científico y laureado Nobel, Peyton Rous, de fama mundial por haber sido el primero en descubrir un retrovirus oncogénico (que lleva su nombre, el virus del sarcoma de Rous, o RSV), todo un ejemplo de descubrimiento adelantado a su tiempo puesto que se realizó en 1911 y su contribución no fue reconocida con el Nobel hasta 1966, describía en un artículo en 1909 su fascinación por este sistema experimental. Decía Rous que la unión tras la cirugía era algo más que anatómica, puesto que las bacterias inoculadas a un miembro de la pareja parabiótica podían aislarse del compañero, el yoduro potásico inyectado a un individuo se excretaba en la orina de ambos y, más aún, la muerte de uno conllevaba la inmediata muerte del otro.

Entre los investigadores que hicieron uso de la parabiosis, Clive McCay había llevado a cabo estudios a mediados ya de siglo, en los que se unían parejas de ratas jóvenes, ratas viejas o mixtas jóvenes y viejas. La idea era simple: ¿Exponer un organismo envejecido al sistema sanguíneo de un animal joven permitía su rejuvenecimiento o no? Sus conclusiones, aunque muy limitadas en sus evidencias experimentales, eran que efectivamente, un organismo envejecido podía ser rejuvenecido por factores presentes en la sangre del organismo joven. Además de estos experimentos que podríamos considerar anecdóticos, en 1972 Frederic C Ludwig y Robert M Elashoff llevaron a cabo un verdadero estudio sistemático de la longevidad de ratas en parabiosis y concluyeron que los animales viejos se beneficiaban claramente de su unión en parabiosis con los animales jóvenes, puesto que conseguían prolongar su vida más allá de lo que vivían parejas parabiontes de la misma edad o incluso que individuos no unidos a otros.

Es digno de resaltar que cuando pensamos en el envejecimiento muchas veces tendemos a identificarlo con los procesos normales de desgaste que observamos a nuestro alrededor y que son norma general para cualquier material. El uso implica desgaste y culmina en un material inútil e irrecuperable. Sin embargo, este tipo de experimentos cuestiona de raíz ese supuesto. Exponer un organismo formado por tejidos y órganos envejecidos a factores circulantes en sangre de organismo joven es suficiente para promover la regeneración y el rejuvenecimiento de esos tejidos y órganos. Por tanto, en nuestra vejez no estamos compuestos por materiales irrecuperables que han llegado al final de su vida útil. Identificar esos factores y conocer su forma de actuación se antoja una búsqueda ambiciosa y prometedora.

Estos conceptos, sorprendentemente, permanecieron latentes en las publicaciones de aquellos años sin que sucesivas generaciones de investigadores tomasen el relevo y decidiesen continuar tirando de aquel hilo. Más allá de alguna oscura publicación en alguna revista marginal, no fue hasta 2005 cuando la parabiosis resurgió con fuerza como aproximación experimental para el estudio del envejecimiento en un artículo publicado en Nature. Y lo hizo para tratar de responder a las preguntas planteadas por investigadores que proponían que el envejecimiento era una consecuencia del agotamiento y disfuncionalidad de las células madre adultas de los tejidos, lo cual representa una curiosa unión entre viejas técnicas experimentales y novedosas teorías del envejecimiento.

Parejas parabióticas que ponen en contacto la circulación de animales viejos y jóvenes permiten estudiar los factores rejuvenecedores

Parejas parabióticas que ponen en contacto la circulación de animales viejos y jóvenes permiten estudiar los factores rejuvenecedores

Thomas Rando, investigador de las células madre del músculo en la Universidad de Stanford, quería analizar si la incapacidad de las células madre adultas de los tejidos envejecidos se debía a algún tipo de deterioro irreversible en las propias células madre que las hacía inservibles con la edad, o si el entorno en el que estas células se encuentran, y que se sabe es fundamental para permitir la correcta funcionalidad de estas células, el denominado “nicho“, es el que se encuentra alterado con la edad convirtiéndolo en un terreno no adecuado, poco fértil para la actividad de las células madre. Para ello se alió con un reputado investigador del campo de las células madre hematopoyéticas, es decir, de la sangre, Irving Weissman. Por parte del grupo de Rando participaron el matrimonio Irina y Michael Conboy (hoy en día co-dirigiendo juntos un laboratorio en UC Berkeley), y por parte del grupo de Weissman participó una joven Amy Wagers (directora de laboratorio en Harvard tras este trabajo).

Los resultados del tándem Rando-Weissman fueron sorprendentes, aunque quizás no tanto a la luz de los antecedentes históricos, algo que muy frecuentemente pasa desapercibido entre la comunidad científica. Usando parejas parabióticas, los investigadores comprobaron que la exposición de un individuo viejo al sistema sanguíneo de uno joven permitía la “resurrección” de las células madre del individuo de mayor edad y viceversa. Ese rejuvenecimiento de las células madre se debía a alteraciones en el nicho expuesto a los factores presentes en la sangre del animal joven.

Estas observaciones se han repetido para diversas poblaciones de células madre adultas por estos y otros laboratorios. Por ejemplo se ha demostrado un rejuvenecimiento de células madre del músculo, del hígado, de la sangre y del sistema nervioso. Sabemos que la recuperada actividad regenerativa no proviene del trasvase de células madre que migren de un organismo a otro, si no que se trata de un verdadero rejuvenecimiento de las células del animal de mayor edad. Para ello se usaron animales modificados genéticamente que permiten “marcar” de forma diferencial las células del individuo joven de las del viejo. Y se trata de rejuvenecimiento del “nicho” ya que las células madre jóvenes transplantadas a un animal viejo ven deterioradas sus capacidades regenerativas, mientras que las células viejas muestran un enorme potencial cuando son insertadas en un animal joven.

De hecho, se sabía con anterioridad que el potencial de, por ejemplo, las células madre hematopoyéticas de un organismo envejecido era tremendo pese a mostrar signos de deterioro con el paso del tiempo en el individuo del que forman parte. Es posible realizar transplantes seriados consecutivos de individuo a individuo a partir de las células madre de la sangre extraída de un ratón viejo y, tras cada transplante, las células madre “viejas” son capaces de regenerar por completo el sistema sanguíneo del animal receptor.

Por tanto, existen factores que circulan por la sangre e influyen en el estado en el que se encuentran los nichos de células madre de forma que determinan la funcionalidad de estas células, haciéndolas más o menos competentes en su capacidad para mantener correctamente los tejidos y órganos bajo su gobierno. Si fuésemos capaces de detectar, identificar y aislar esos factores y descubriésemos su modo de actuar podríamos tener en nuestras manos la llave de una auténtica fuente de la eterna juventud.

*Nota añadida el 02/06/2014: Me llama la atención vía twitter Oskar Fernández-Capetillo (@KP_twitt_llo), investigador del CNIO, que en el modelo animal que generaron en su laboratorio en el 2009, un ratón con síndrome de envejecimiento prematuro similar al síndrome humano Seckel causado por un defecto en un gen implicado en la respuesta a daño en el DNA (el gen ATR) (para saber más consultar esta entrada anterior del blog), también observaron defectos derivados de una menor actividad de las células madre hematopoyéticas (HSCs) que se debían a defectos en los nichos de estas células madre. Cuando se transplantan las HSCs del ratón Seckel a un animal control irradiado, estas células son capaces de regenerar la sangre del animal control; pero lo contrario, el transplante de HSCs de animal control a animal envejecido Seckel, no resulta en la regeneración del sistema sanguíneo.

Referencias:

Parabiosis as a test for circulating anti-bodies in cancer.

Rouss P.

Journal of Experimental Medicine. Nov 1, 1909; 11(6): 810–814.

Parabiosis between Old and Young Rats.

Mccay CM, Pope F, Lunsford W, Sperling G, Sambhavaphol P.

Gerontologia 1957;1:7–17.

Mortality in syngeneic rat parabionts of different chronological age.

Ludwig FC, Elashoff RM. Trans. NY Acad. Sci. 1972; 34, 582–587.

Rejuvenation of aged progenitor cells by exposure to a young systemic environment.

Conboy IM, Conboy MJ, Wagers AJ, Girma ER, Weissman IL, Rando TA.

Nature. 2005 Feb 17;433(7027):760-4.

The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function.

Villeda SA, Luo J, Mosher KI, Zou B, Britschgi M, Bieri G, Stan TM, Fainberg N, Ding Z, Eggel A, Lucin KM, Czirr E, Park JS, Couillard-Després S, Aigner L, Li G, Peskind ER, Kaye JA, Quinn JF, Galasko DR, Xie XS, Rando TA, Wyss-Coray T.

Nature. 2011 Aug 31;477(7362):90-4.

Rejuvenation of regeneration in the aging central nervous system.

Ruckh JM, Zhao JW, Shadrach JL, van Wijngaarden P, Rao TN, Wagers AJ, Franklin RJ.

Cell Stem Cell. 2012 Jan 6;10(1):96-103.

Oyendo y viendo a Izpisúa


Entrevista de Pepa Fernández en RNE para su programa “No es un día cualquiera“, a Juan Carlos Izpisúa, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), e investigador del Salk Institute de la Jolla en San Diego, California. En ella, Izpisúa explica aspectos relacionados con las células madre, las células iPS, la terapia celular y la medicina regenerativa, el envejecimiento y su trabajo sobre la “reprogramación de la progeria“, el uso de la tecnología de células iPS a la enfermedad de envejecimiento prematuro HGPS, que ya tuvimos ocasión de discutir aquí.

http://www.rtve.es/swf/4.0.31/RTVEPlayerAudio.swf

(Nota: Visto a través del twitter de @A_Valenzuela, ¡síguela!)

Y entrevista en RTVE para “Informe Semanal“, también de nuevo con Juan Carlos Izpisúa y con los mismos temas.

http://www.rtve.es/alacarta/videos/informe-semanal/informe-semanal-cuestion-tiempo/1178559/

Aclaraciones y puntualizaciones


Recientemente decidí escribir un par de artículos para Amazings.es (posteriormente publicados también aquí y aquí) que tratarían de aclarar algo el turbio panorama creado tras la decisión judicial relativa a las patentes con células madre embrionarias humanas. Mi intención con el primero de los artículos fue aclarar el embrollo técnico y judicial que se produjo a cuenta de esta decisión del tribunal de justicia de la UE. Creo que dicha decisión es muy importante y tendrá consecuencias que nos afectarán a todos, y por ello he tratado de informarme lo mejor posible y de explicarlo con claridad.

Por el contrario, el segundo de los artículos es evidentemente un artículo de opinión, absolutamente subjetivo como no puede ser de otra manera. Surge de mi extrañeza al observar que el litigio sobre la patente que originó la decisión judicial parte de la organización Greenpeace, en todo su derecho, faltaría más, pero cuya motivación desconocía. Al leer el artículo de análisis del asesor de Greenpeace en este asunto explicando sus motivos, me pareció una postura bastante absurda y así decidí exponerlo.

Tras la publicación de estos dos artículos en Amazings.es, me veo en la necesidad de intentar hacer algunas puntualizaciones y aclaraciones al debate suscitado por los dos artículos publicados acerca de las patentes de células madre embrionarias humanas. Desgraciadamente no pude entrar a comentar debidamente uno por uno según se fueron produciendo esos comentarios y me gustaría intentar hacerlo ahora de manera conjunta.

Primero de todo me gustaría aclarar que soy investigador y desarrollo mi actividad de investigación en un organismo público de investigación. No tengo ninguna relación con empresas privadas de biotecnología, farmacéuticas, o de ningún otro tipo para el caso. No poseo patentes registradas, para mi desgracia y demérito de mi carrera científica, puesto que en la evaluación de la trayectoria científica personal por los organismos públicos (al igual que ocurre con la trayectoria de los institutos de investigación) se valora positivamente ese apartado. Vamos, que no tengo intereses particulares, aunque siempre surja alguna que otra voz que entienda que una posición de opinión en contra de Greenpeace tiene que estar fundamentada en oscuros intereses económicos.

He observado que en gran medida el debate que se ha suscitado incide sobre la ética de las patentes en general, y sobre la protección de la propiedad industrial en el caso de tecnologías y aplicaciones médicas en particular. Creo que discutir sobre la legitimidad, utilidad, etc, del sistema de patentes está fuera de mi alcance y es un debate sin duda impregnado de ciertos aromas a software libre, cultura compartida, etc, que creo que no tienen nada que ver con lo que se discute.

Oliver Brüstle

Cuando hablamos de patentes en el ámbito de la salud, rápidamente muchos meten en la ecuación a las malvadas farmacéuticas, con toda seguridad el sector de negocio que levanta más odio y suspicacias del mundo (no sin ciertas razones para ello). Se plantea así la posibilidad de patentar únicamente como una manera de limitar la investigación de los demás, como forma injusta de enriquecerse incluso a costa de la salud de todos, como un sistema de explotación de riqueza a cambio de un truco legal. Más curiosa aún resulta la posición que defiende que los resultados de la investigación llevada a cabo en organismos públicos sea libre, puesto que la pagamos todos. Como dato decir que Oliver Brüstle, el investigador alemán cuya solicitud de patente originó este litigio por parte de Greenpeace, es un investigador de la Universidad de Bonn, universidad pública.

Sin embargo, creo que bien puede analizarse al contrario. Un organismo público, que ha empleado el dinero de todos para realizar una investigación que ha generado un conocimiento útil gracias al esfuerzo y saber hacer de un grupo de científicos, debe proteger esa invención. ¿Qué puede ocurrir si no? Que cualquiera (ponga aquí el nombre de su compañía farmacéutica más odiada) explote comercialmente su invención, estableciendo además sus condiciones (y precio), dándose entonces la paradoja de que deberíamos volver a pagar por algo cuyo desarrollo costeamos entre todos. Eso en vez de generar riqueza, revertir la inversión al sector público, o asegurarse de que el avance pueda llegar a todos gracias a que somos los poseedores de la patente. Proteger bajo patente no implica querer enriquecerse, significa ser dueños del posible desarrollo comercial de una invención.

Por su parte, las empresas biotecnológicas (no sé porqué todo el mundo habla solo de las farmacéuticas) y las “Farma”, dejarán de desarrollar tecnologías y procedimientos terapéuticos en esta área en Europa, porque saben que este es territorio que no permitirá que protejan sus invenciones adecuadamente. Pese a algún comentario que he leído haciendo referencia a otros campos, en este mundo de la aplicación de métodos y procedimientos terapéuticos todo nuevo desarrollo se patenta y ese es un objetivo irrenunciable por parte de las compañías de biotecnología y farmacéuticas. Algún comentario reclamaba incluso que la salud y los medicamentos estén fuera de las manos de las empresas privadas. Curioso planteamiento, puesto que no sé cuántos medicamentos y procedimientos nos quedarían.

Ese es un efecto directo, pero hay otro indirecto que puede resultar también muy grave. Algún comentario hacía referencia a que la decisión judicial en cuestión únicamente impedía la protección por patente de unas investigaciones, pero no el desarrollo comercial de las mismas, ni mucho menos la financiación ni el planteamiento de dichas investigaciones. Desgraciadamente el panorama para muchos científicos no es tan halagüeño. Esta decisión judicial establece una definición de embrión humano increíblemente restrictiva y errónea, que puede ser usada como referencia posteriormente para legislar o decidir la financiación de la ciencia. Decide declarar no patentable cualquier técnica, procedimiento o material biológico que implique el uso de células madre embrionarias por muy lejano que el material a emplear se encuentre hoy en día de su presencia en embriones. Declarar que cualquier cosa que haya formado parte de “algo” que hubiese podido, llegado el caso, derivar en un ser humano, o incluso aunque biológicamente hubiese sido imposible su desarrollo en ser humano, es un ser humano, es ciertamente una chapuza y una metedura de pata. Llega a extremos de pensamiento mágico, del tipo del rechazo que muchos sentirían a vestir las ropas que hayan sido usadas anteriormente por un terrible asesino pese a estar perfectamente lavadas y desinfectadas, o a habitar una casa en donde se haya producido un crimen. Un tribunal de justicia no puede basar sus decisiones en el pensamiento mágico que otorga a cualquier material biológico derivado de un ser humano características humanas. Que Greenpeace piense así es su problema, pero que un tribunal lo reconozca y asuma, creo que es muy sorprendente. Defender que proteger bajo patente el desarrollo de un procedimiento médico basado en el uso en alguno de sus pasos de material que en algún momento fue derivado de un ser humano, es lo mismo que comerciar con un ser humano y por tanto es denigrante para la persona, es algo propio de ese pensamiento mágico, característico de organizaciones religiosas y por lo que parece también asumible por organizaciones como Greenpeace.

Si seguimos el hilo argumental de los que consideran “vida humana” a cualquier cosa que haya estado en algún momento cercano a un embrión humano, (fecundado o no), podemos llegar (si no lo hemos hecho ya, claro) a entrar en absurdos tan fantásticos como considerar a cualquier célula humana como potencialmente originadora de un organismo humano completo. De hecho, no quiero dar ideas, pero cualquier célula de las que se están desarrollando en la actualidad desde que surgió en el 2006 la técnica de reprogramación a célula pluripotente inducida (iPS), por la cual podemos dar marcha atrás en el reloj biológico de una célula cualquiera adulta hasta devolverla a un estado de pluripotencialidad similar al de las células madre embrionarias, en teoría (porque nadie va a cometer la aberración de testar esa posibilidad) debería ser incluso capaz de generar un ser humano completo. El Vaticano es firme defensor de estas células iPS, llegando incluso a organizar conferencias sobre el tema, pero a poco que alguien se ponga, podrían caer también en el saco de no sujetas a comercialización por motivos éticos.

Alguno dirá que es una exageración, pero basta con echar un vistazo a campañas como la promovida aquí por un grupo de comunicación haciéndose eco de un boicot contra la empresa Pepsi por una falaz acusación (ver vídeo solo si no se tiene el estómago muy delicado). Quizás Greenpeace se una también a dicha campaña, no sé.

De nuevo, ahondando más en las consecuencias derivadas de esta decisión, se prohíbe la protección bajo patente de invenciones que tengan que ver con embriones humanos porque se considera no ético. Eso es tanto como condenar la investigación en esta área en Europa, puesto que no permite asegurar una explotación comercial eficaz de la invención, siembra importantes dudas sobre la legalidad y adhesión a normas éticas de estas investigaciones, y supone un importante freno para la financiación por parte de organismos públicos y privados de más investigación en esta área.

Imagen de la campaña contra las patentes de embriones humanos tomada de la web de greenpeace

Necesitamos sangre joven – Retractado!


No hace mucho tiempo publicamos en este mismo blog una entrada basada en una espectacular investigación llevada a cabo por el grupo de Amy Wagers, del Joslin Diabetes Center y de la Universidad de Harvard, que fue publicada en la muy prestigiosa revista Nature. De manera resumida, el artículo venía a demostrar que el envejecimiento de las células madre sanguíneas se produce como consecuencia de señales sistémicas (que se expanden por todo el organismo) y que afectan de manera particular a los “nichos” de las células madre, los entornos físicos en los que estas células madre residen, se dividen y son instruidas. Un organismo envejecido produce señales que se difunden a través del torrente sanguíneo, alteran los nichos, y estos nichos envejecidos son los responsables de que las células madre sanguíneas pierdan sus capacidades, por ejemplo, las de repoblar todo el sistema hematopoiético. Además de ofrecernos una visión detallada del proceso de envejecimiento y sus efectos sobre las células madre del organismo, nos aportaba una nueva vía a explorar en la búsqueda de métodos de rejuvenecimiento que, a la vista de estos resultados, podían parecer más cercanos y factibles.

Hoy, 14 de Octubre, el nuevo número de esta semana de la revista Nature incluye una retractación de dicho artículo. No es la primera vez y, por desgracia, no será la última que algo así sucede. El daño que un hecho así provoca a la comunidad científica es inmenso, puesto que la investigación de todos los grupos está siempre basada en lo publicado anteriormente por los demás, y por tanto sus líneas de investigación pueden verse seriamente trastocadas, además de representar un serio revés a la credibilidad de toda la comunidad.

Actualización: Un día después de haber aparecido esta nota de retractación en la revista Nature, aparece hoy en otra revista, Blood, una “nota de cuidado/preocupación” (notice of concern) que afecta a un artículo publicado en el 2008 en esa revista y del cual son autores Shane Mayack (la primera firmante del artículo de Nature que NO firmó la nota retractándose del artículo) y Amy Wagers (la directora de ambos estudios). Por cierto, Mayack ha dejado de pertenecer al laboratorio que dirige Wagers con fecha 1 de Octubre.

Parece ser que Amy Wagers fue alertada de que existían serias dudas acerca de los datos publicados en el trabajo en Nature, por lo que se puso a revisar lo allí descrito. Al perder la confianza en los resultados que habían sido publicados decidió comunicar sus dudas a su institución, el Joslin Diabetes Center y la Universidad de Harvard, y a la revista Nature inmediatamente. En un email dirigido a Nature News, Amy aseguraba:

The integrity of the scientific process and my research is my highest priority, and I have acted to ensure that any errors in the record are fully corrected”.

La integridad del proceso científico y de mi investigación es mi mayor prioridad, y he actuado para asegurarme de que los errores existentes sean totalmente corregidos”.

 

Shane R Mayack, la autora bajo sospecha

Ahora, de nuevo, Wagers asegura en su nota en Blood que una investigación interna le lleva a concluir que existen serias dudas sobre los datos publicados en esa revista. Por el momento, los editores de Blood ponen “en cuarentena” el artículo mientras revisan la veracidad y validez de los resultados publicados.

Una rápida inspección por los editores de Nature de ambos artículos revela una turbadora similitud entre dos figuras de ambos trabajos. Juzguen por ustedes mismos …

 

¿Parecidos razonables? (NatureNews)

- El artículo original:
Mayack SR, Shadrach JL, Kim FS, & Wagers AJ (2010). Systemic signals regulate ageing and rejuvenation of blood stem cell niches. Nature, 463 (7280), 495-500 PMID: 20110993

- La nota de retractación en Nature:
Shadrach JL, Kim FS, & Wagers AJ (2010). Systemic signals regulate ageing and rejuvenation of blood stem cell niches. Nature, 467 (7317), 872 doi:10.1038/nature09474. (Nótese la falta del primer firmante del artículo original).

- Más sobre esta noticia en Nature News:
Stem cell papers under suspicion

- Artículo en The New York Times sobre este asunto:
3 Harvard Researchers Retract a Claim on the Aging of Stem Cells

- Blog recomendado dedicado en exclusiva al mundo de las retractaciones:
Retraction Watch: http://retractionwatch.wordpress.com/

Categorías:Actualidad Etiquetas: , ,

La guerra de las células madre



Células pluripotentes inducidas de ratón

Recientemente, la revista The New Scientist, publicaba un curioso estudio dentro de su especial “The stem cell war” (la guerra de las células madre). El objetivo del mismo era identificar cuáles son los científicos más influyentes en el ardoroso y competitivo campo de investigación de las células madre y, más concretamente, el de la células pluripotentes inducidas (o iPSC de “induced-pluripotent stem cells”). Para más información sobre qué son las iPSC te recomendamos la lectura de alguna entrada anterior de este mismo blog.

Para analizar cuáles son los científicos más destacados en el campo de investigación de las iPSC, Peter Aldhous de la revista The New Scientist, recopiló a partir de la base de datos Web of Science todos los artículos científicos de investigación primaria (es decir, excluyendo editoriales o artículos de revisión) aparecidos hasta el momento sobre el tema. Esto aún es posible hoy en día sin volverse loco porque el tamaño de la literatura científica entorno a las iPSC es, pese a su enorme expansión, aún abarcable. No en vano estamos hablando de un campo que se inició con un artículo del laboratorio de Shinya Yamanaka de la Universidad de Kyoto en Japón, publicado en la revista Cell en el año 2006.

Shinya Yamanaka de la Universidad de Kioto en Japón

Pero el estudio mencionado va más allá y recoge una crítica habitual en el mundo científico relativa al proceso de evaluación por pares, o “peer-review”, y su integridad y honestidad. La comunicación de los resultados de la investigación científica gira alrededor de la publicación de artículos en revistas especializadas. De manera breve: un laboratorio redacta sus nuevos hallazgos en un artículo que envía para su consideración a la revista más adecuada en función del área de especialización y grado de novedad y avance que representa su trabajo. La revista por su parte, tras una decisión editorial inicial basada en el interés y grado de adecuación de lo allí descrito, enviará el manuscrito a 2, 3, 4 revisores externos, de entre los científicos del mismo campo con criterio reconocido por la comunidad científica internacional para examen objetivo de su valía. Estos se encargan de diseccionar lo allí descrito para juzgar la calidad de la experimentación realizada y la validez de las conclusiones, frecuentemente resaltando posibles defectos y en ocasiones ofreciendo valiosos consejos para mejorar los artículos. Pero desgraciadamente no siempre es así y muchos de los que se dedican a publicar su trabajo en revistas científicas se habrán visto envueltos en más de una desgraciada experiencia de retraso y entorpecimiento de la comunicación de su trabajo.

El año pasado, 14 científicos del área de investigación de las iPSC firmaron una carta abierta a los editores de las revistas científicas más prestigiosas quejándose de que la publicación de valiosos resultados, verdaderamente originales, en este campo estaba viéndose entorpecida durante este proceso de “peer-review” con peticiones y exigencias poco razonables que conducían al retraso de la publicación, cuando no a su rechazo.

Imagen insólita para las nuevas generaciones: Revistas en papel y consultadas en bibliotecas.

Este hecho es de importancia y frecuentemente se apunta al favoritismo de las revistas científicas por las publicaciones originadas en los Estados Unidos, en donde basan sus laboratorios los grupos más potentes. ¿Es posible identificar alguna tendencia en ese sentido en este competitivo campo de las iPSC? A fin de cuentas estamos hablando de una carrera más que probable hacia el Premio Nobel y de una experimentación con gran potencialidad de convertirse en la madre de todas las terapias futuras.

Con las citas bibliográficas encontradas (216), Aldhous hizo una lista de las publicaciones relativas a las iPSC publicadas por las mejores revistas (148) y a continuación se dispuso a analizarla. Identificó el nombre y procedencia del investigador primario de cada artículo, así como el de las publicaciones referenciadas en cada uno de esos estudios. Además, para el total de artículos examinados se anotaron cuidadosamente las fechas de recepción del artículo en la revista, la fecha en la fueron aceptados para su publicación y la de aparición online. Los datos crudos pueden ser consultados en esta hoja datos de Google Docs.

Células madre por el siempre genial Forges

Una de las primeras cosas que llama la atención de este estudio es el análisis que revela que los artículos realizados por científicos asentados en los Estados Unidos, efectivamente fueron aceptados y publicados significativamente más rápido que los procedentes de otros lugares del mundo.

A continuación, utilizando una extensión de Microsoft Excel para análisis de redes sociales denominada NodeXL, se mapearon las intrincadas redes de citación de unos científicos a otros. El número de veces que un trabajo propio es citado por otros investigadores en sus artículos es un índice de la relevancia y del grado de aceptación de tus aportaciones a un campo por el resto de la comunidad científica.

Gráfico representando las conexiones entre los científicos autores de las publicaciones de mayor impacto en el área de las iPSC

De los 43 científicos presentes en esta red, 24 de ellos basados en los Estados Unidos y 19 del “resto del mundo”, prácticamente la totalidad (a excepción de uno de los Estados Unidos y otro de fuera) aparecen conectados al pionero del campo, Shinya Yamanaka. Curiosamente, el resto de científicos de fuera de los Estados Unidos no aparecen conectados entre sí, pero sí en siete casos con científicos de Estados Unidos. Por su parte, los científicos de Estados Unidos forman una red de conexiones mucho más rica, aunque no conectan con los científicos de fuera del país, excepción hecha del mencionado Yamanaka.

James Thomson y Doug Melton

Por supuesto, a mayor número de artículos publicados, mayor es el número de conexiones entrantes en la red porque se obtienen más posibilidades de ser citado. A este respecto, los científicos de Estados Unidos representados en el gráfico publicaron 67 artículos en revistas de primer orden, frente a 38 de los de “resto del mundo”. Pero el número de artículos no lo es todo, puesto que existen dos científicos, Doug Melton (del Harvard Stem Cell Institute) y James Thomson (de la Universidad de Wisconsin-Madison), que son referenciados y que poseen menos artículos publicados que muchos de sus colegas sin referencias.

Juan Carlos Izpisúa y María Blasco

Por cierto, entre este panel selecto de destacados científicos figuran dos españoles, curiosamente uno en la lista de los basados en Estados Unidos y otro entre los científicos fuera del país norteamericano. El primero es Juan Carlos Izpisúa Belmonte, investigador del Salk Institute de La Jolla en San Diego, California; aunque también director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB) en España. La segunda es María Antonia Blasco, investigadora responsable del laboratorio de Telómeros y Telomerasa, directora del programa de Oncología Molecular, y vicedirectora del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) de Madrid.

Escalando la pendiente de la pluripotencialidad


Una máxima presente a lo largo de la historia de la biomedicina es que una célula embrionaria posee un potencial absoluto de diferenciación y que una vez iniciado el camino cuesta abajo en la diferenciación o especialización celular, no hay marcha atrás. Tras la fecundación del óvulo, el cigoto sufre una serie de rápidas divisiones celulares que le conducen al estadio de mórula y éste, a su vez, sufre el primer proceso de diferenciación que dará lugar al blastocisto. Este primer evento de diferenciación deja una capa de células externa que es denominado trofoblasto (y que formará la parte embrionaria de la placenta) y una masa de células internas que posteriormente dará lugar al embrión y que se denomina embrioblasto. Las células obtenidas de esta masa celular interna y puestas en cultivo son las famosas (y atacadas por los fundamentalistas religiosos) células madre embrionarias.

de la fecundación al blastocisto

A mediados del siglo pasado, Conrad Waddington (1905-1975), genetista y biólogo del desarrollo escocés, ideó su metáfora del paisaje epigenético para ilustrar el proceso de desarrollo embrionario y cómo una célula, con toda la potencialidad para generar los

Conrad Waddington

tipos celulares presentes en un organismo, desciende por caminos que la van llevando a través de valles que condicionan su destino final, al igual que una canica puesta en lo alto de una colina descendería por distintos caminos hasta establecerse en el punto más bajo de un valle. La metáfora implica que una célula madre está en lo más alto de la cima de la pluripotencialidad y que la caída por la pendiente conlleva pérdida de potencialidad. Cada camino que se toma durante el descenso supone un compromiso hacia un destino final que no puede verse alterado, puesto que supondría saltar colinas en busca de otros valles, ni puede ser revertido, puesto que implicaría ascender la pendiente.

Sin embargo, en 1962 John Gurdon (1933), entonces en la Universidad de Oxford, demostró que el proceso de diferenciación sí es reversible cuando consiguió clonar por primera vez una rana usando la técnica de transferencia nuclear. El núcleo de células somáticas de rana (Xenopus) podía ser transferido a un oocito al que previamente se le

Transferencia nuclear

había retirado su núcleo y con ello, el material genético de la célula somática sufría los cambios necesarios que le permitían trepar por la pendiente hasta la cima de la pluripotencialidad.

Los descubrimientos iniciados por Gurdon culminaron en 1997 con la clonación del primer mamífero, la archifamosa oveja Dolly, a manos de Ian Wilmut del Instituto Roslin de Edimburgo, Escocia, producto de la transferencia nuclear al igual que su antecesora la rana.

Ya en los años 80 del siglo pasado, utilizando viejas técnicas de fusión celular, Helen Blau describió que la pluripotencialidad de una célula embrionaria es dominante frente a la célula somática comprometida y especializada en una función. Puestas en cultivo células diferenciadas y células embrionarias mezcladas en iguales proporciones y añadiendo un

Heterocarion

polímero, el polietilenglicol (PEG), se induce la fusión de sus membranas y la tortilla resultante (heterocarion) es una masa celular que contiene varios núcleos y que presenta características de célula embrionaria. Este tipo de experimentos demuestra que en la célula embrionaria existen factores que permiten a la célula “ganar” pluripotencialidad y que por tanto ese estado es mantenido activamente por las células madre mediante factores que podrían ser transferidos a células somáticas y con ello revertir su diferenciación.

Esta idea fue puesta en práctica en el 2006 por Shinya Yamanaka, cuando hizo su lista de genes candidatos a ser cruciales en el mantenimiento de la pluripotencilidad (24 genes incluyó). Se los “echó” todos a células de ratón diferenciadas y observó que, sorprendentemente, la cosa funcionaba. Depuró con precisión el número mínimo y la identidad de los factores necesarios, quedándose en los conocidos como “factores Yamanaka”, a saber: Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc. De estos cuatro factores originales, c-Myc, conocido oncogén, se ha ido cayendo de la mayoría de combinaciones usadas en los laboratorios por su evidente peligrosidad. La técnica se ha reproducido en multitud de laboratorios de todo el mundo, empleando muy distintos tipos celulares de partida, procedentes de los más diversos organismos, y realizando variaciones sobre el protocolo original para desarrollar sistemas más seguros de introducción de los factores, o para directamente substituirlos por agentes químicos que realicen la función de estos genes de una manera transitoria y más controlada. Al proceso se le conoce como reprogramación a células pluripotentes inducidas (o células iPS).

Proceso de reprogramación a partir de células somáticas

La prueba del algodón de que las células así generadas en cultivo, partiendo de células somáticas (una célula de la piel, un linfocito B, una célula del hígado, etc) a las que se les añadió estos factores, son capaces de generar un ratón entero contribuyendo a formar todos los tejidos sin problema alguno en el desarrollo.

Evidentemente, esta no es la aplicación que se busca cuando se generan células iPS. La aplicación a la que todos los laboratorios aspiran es a dirigir ahora la diferenciación de estas células al tipo celular necesario para un eventual transplante o terapia. Otra posibilidad teórica es la de obtener células dañadas por algún tipo de defecto genético de un paciente, corregir el defecto, reprogramarlas a células iPS y volver a diferenciarlas para ser reintroducidas en los pacientes una vez subsanado el problema. Esta misma aproximación plantea otra aplicación, la de poder utilizar células derivadas de un paciente para ensayar nuevas terapias de enfermedades para las que no se dispone de un buen sistema celular con el que ensayar en la placa de cultivo una buena batería de compuestos.

En este vídeo producido por el laboratorio de Shinya Yamanaka, por ejemplo, se pueden observar cardiomiocitos generados a partir de células iPS que laten en cultivo:

http://fuentedelaeternajuventud.blogspot.com/2010/06/miocitos-latiendo.html

Por supuesto aún nos queda mucho por entender sobre cómo dirigir la diferenciación de manera controlada y eficiente. Incluso sabiendo cómo hacer un cardiomiocito funcional, conseguir transplantarlo en el sitio adecuado y que éste entre a formar parte del corazón receptor y se ponga a funcionar como es debido no es trivial. Pero estos son los primeros, esperanzadores, pasos.

Artículos originales:

Gurdon, J. B. Adult frogs derived from the nuclei of single somatic cells. Dev. Biol. 4, 256–273 (1962). 
En este estudio, John Gurdon usó la transferencia nuclear de células intestinales de anfibios para demostrar que retienen toda la información genética necesaria que, apropiadamente reprogramada, pueden conducir a generar toda una rana.

Wilmut, I., Schnieke, A. E., McWhir, J., Kind, A. J. & Campbell, K. H. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 385, 810–813 (1997). 
La descripción del primer mamífero clonado, la oveja Dolly, por transferencia nuclear.

Blau, H. M., Chiu, C. P. & Webster, C. Cytoplasmic activation of human nuclear genes in stable heterocaryons. Cell 32, 1171–1180 (1983). 
Este artículo muestra la plasticidad de las células diferenciadas de mamífero cuyo estado puede ser revertido mediante la fusión a células embrionarias, formando un heterokarion.

Takahashi, K. & Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663–676 (2006). 
La introducción de cuatro factores de transcripción en células somáticas es suficiente para convertir estas células en pluripotentes.

Necesitamos sangre joven


El envejecimiento de los organismos multicelulares se caracteriza por un declive progresivo en la capacidad regenerativa y de reparación de nuestros tejidos que resulta en la pérdida de funcionalidad. Estas deficiencias son la base de la fisiología del envejecimiento de nuestros tejidos, y causan por ejemplo una reducida capacidad de reparación del músculo, una masa ósea disminuida, y la desregulación de la formación de todos los tipos celulares que forman la sangre, lo que se denomina el sistema hematopoiético.

 

Esquema del sistema hematopoiético a partir de una célula madre

 

Desde hace unos años se le sigue la pista, como principal sospechosa detrás de este proceso, a la pérdida de funcionalidad de las células madre adultas de los tejidos. En el caso del sistema hematopoiético, la madre de todas las células se denomina LT-HSC y es capaz de generar todos los tipos celulares que componen la sangre mediante la diferenciación primero a progenitores y, posteriormente, a cada tipo celular especializado, además de autorrenovarse para mantener el número necesario de LT-HSCs. Una de las hipótesis más comúnmente aceptadas es que esta pérdida paulatina de capacidad de reparación y regeneración de los tejidos durante el envejecimiento reflejaba una pérdida de funciones de las células madre de los tejidos. Esto ha llevado que numerosos grupos se hayan centrado en intentar identificar primero las células madre de cada tejido, para posteriormente estudiar cuáles son las diferencias que podrían estar detrás de esta pérdida de funcionalidad.

 

Amy Wagers

 

Sin embargo, un hallazgo sorprendente fue el realizado por el grupo de Amy Wagers, del Joslin Diabetes Center y de la Universidad de Harvard, a principios de este año en un artículo publicado en la revista Nature, cuando identificó la existencia de señales sistémicas (es decir, producidas a lo largo y ancho del organismo) que afectan a los denominados “nichos”, envejeciéndolos, condicionando así el funcionamiento de las células madre, en su caso, de las LT-HSC. La otra cara de esta misma investigación, es que exponer los nichos envejecidos a señales propias de organismos jóvenes permite el rejuvenecimiento de las funciones de las células madre, pasando a mostrar estas las funcionalidades propias de células madre jóvenes, como son las de reconstituir por completo el sistema hematopoiético del organismo.

 

Ratones parabióticos

 

La forma en la que el grupo de Amy Wagers pudo demostrar esto es mediante el uso de parejas parabióticas, en las que dos organismos son forzados a compartir un mismo flujo sanguíneo, un experimento que parece más propio de la ciencia ficción. Cuando los ratones que forman la pareja parabiótica son uno joven y otro viejo, las señales procedentes del ratón joven permiten al ratón viejo rejuvenecer sus nichos y estos, permitirán que las funciones de las LT-HSC también adquieran característica propias de células madre jóvenes.

Estos nichos son entornos anatómicos más o menos definidos en donde las células madre encuentran su hogar, reciben las señales adecuadas y llevan a cabo sus divisiones celulares asimétricas, que son las responsables de la generación de células progenitoras, más diferenciadas y que proseguirán su camino de diferenciación hacia el tipo celular concreto que se necesite, y a nuevas células madre, para mantener su número a lo largo del tiempo.

El tipo de señales presentes en los organismos envejecidos y que altera los nichos de las células madre, fue identificado en este trabajo como el factor de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF-1), puesto que bloqueando experimentalmente este factor, se conseguía revertir el fenotipo envejecido de las LT-HSC.

Este trabajo abre prometedoras expectativas relacionadas con un mejor entendimiento de las señales producidas durante el envejecimiento que pueden llevar a la pérdida de funcionalidad de las células madre de los tejidos, y a la identificación de las dianas reales de estos factores y que son en realidad las responsables del mal funcionamiento de las células madre de los tejidos. Por supuesto además, ofrece toda una vía de exploración de estrategias para conseguir la muy deseada fuente de la eterna juventud.

Systemic signals regulate ageing and rejuvenation of blood stem cell niches

Shane R. Mayack, Jennifer L. Shadrach, Francis S. Kim & Amy J. Wagers

doi:10.1038/nature08749

Abstract | Full Text | PDF (692K) | Supplementary information

Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

Únete a otros 1.180 seguidores