Celulas Madre Pluripotentes

Células madres pluripotentes

Bergoña Aran, Anna Veiga y Juan Carlos Izpua Belmonte

BANCO DE LINEAS CELULARES

CENTRO DE MEDICINA REGENERATIVA DE BARCELONA

THE SALK INSTITUTE FOR BIOMEDICAL STUDIES, LA JOLLA

RESUMEN

Las células madre embrionarias (CME proceden de la masa celular interna del blastocisto (embrión de 5-6 días). Sus características principales son la capacidad de renovarse a sí mismas indefinidamente (auto-renovación) y la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo celular. Su importancia terapéutica reside en su posible utilidad en el tratamiento de enfermedades producidas por un déficit en la función celular. Se está trabajando para conocer los mecanismos de diferenciación, para conseguir una terapia eficaz y segura para este tipo de patologías. Recientemente, se ha conseguido reprogramar células somáticas adultas humanas y convertirlas en células indiferenciadas y pluripotentes, con las mismas características que las CME, mediante la transferencia de determinados genes implicados en la pluripotencia La reprogamación puede suponer una técnica muy útil para la generación de células pluripotentes genéticamente idénticas a cada paciente, evitando el rechazo inmunológico cuando se plantee la posibilidad de llevar a cabo terapia celular.

Palabras clave: células madre pluripotentes – diferenciación – terapia celular

INTRODUCCIÓN

Las células madre (CM) son células indiferenciadas que pueden encontrarse en embriones (CM embrionarias), algunos tejidos fetales, cordón umbilical, placenta (CM fetales) y en tejidos adultos (CM adultas). Son células pluri- o multipotentes (en algunos casos totipotentes que pueden dar lugar a distintos tipos celulares, dependiendo de su origen y plasticidad. Las células madre embrionarias (CME o en inglés ESC) proceden de la masa celular interna del blastocisto, es decir, del embrión de 5-6 días. Sus características principales son la capacidad de renovarse a si mismas indefinidamente (auto-renovacion y la capacidad de diferenciarse en las tres líneas germinales del embrión (ectodermo, mesodermo y endodermo) y por lo tanto en cualquier tipo celular. Su importancia terapéutica reside en su posible utilidad en el tratamiento de enfermedades producidas por un déficit en la función celular. La terapia celular, a través del transplante de celular madre diferenciadas puede representar una alternativa terapéutica en las enfermedades tales como las alteraciones neurodegenerativas, los accidentes vasculares, las lesiones de médula espinal, el fallo cardiaco y la diabetes mellitas, entre otras (Hoffman et al., 2003; Trounson et al., 2005). Pero la medicina regenerativa es solamente una parte potencial de las CME Éstas son una herramienta muy importante para el estudio de la biología del desarrollo, la expresión génica y el desarrollo de nuevos fármacos (Pera et al., 2004).

Se ha conseguido recientemente reprogramar las células somáticas adultas humanas y convertirlas en células indiferenciadas y pluripotentes, con las mismas características que las CME, mediante la trasferencia de determinados genes implicados en la pluripotencia. La reprogramación puede suponer una técnica muy útil para la generación de células pluripotentes genéticamente idénticas a cada paciente evitando el rechazo inmunológico cuando se plantee la posibilidad de llevar a cabo terapia celular y evitando también la utilización de embriones con los problemas étnicos que ello conlleva.

LA INVESTIGACION CON EMBRIONES HUMANOS. LEGISLACIÓN

La legislación en cuanto a la investigación como embriones humanos es muy variable en los distintos países como España, Reino Unido o Suecia está permitido derivar líneas de CME o realizar transferencia nuclear SCNT, somatic cell nuclear transfer, mientas que en otros como Italia o Alemania está prohibida la utilización de embriones humanos y se deben importar las líneas, con limitaciones importantes, para investigar con ellas. En algunos países no hay legislación al respecto o incluso en algunos, como Polonia, está expresamente prohibido realizar cualquier tipo de investigación con CME.

La investigación encaminada a comprender los mecanismos que controlan la auto-renovación y la pluripotencialidad se llevan a cabo en aquellos países en que la legislación permite la investigación con embriones humanos y con células madres embrionarias.

En España, la investigación con embriones humanos es una opción reciente y existe una experiencia relativamente limitada comparada con otros países. Este tipo de investigación fue posible a finales del 2003 con la implementación de la Ley 45/2003 que permita el uso de los embriones supernumerarios congelados hasta ese momento. A partir de 2006; con la nueva ley de reproducción asistida (14/2006), cualquier pareja con embriones congelados independientemente del momento de su congelación, puede decidir el futuro de sus embriones entre cuatro opciones: uso para la propia pareja para reproducción, donación a otras parejas, donación para investigación o la destrucción. Esta legislación permite a las parejas mantener congelados sus embriones durante toda la vida reproductiva de la mujer. La congelación de embriones en los centros de reproducción asistida es una práctica habitual y necesaria desde los años ochenta. Se estima que se conservan congelados en nuestro país alrededor de 50.000 embriones humanos. La Ley de Investigación Biomédica (Ley 14/2007) prohíbe en España la creación de embriones humanos especialmente para la investigación. Sin embargo, permite la creación de líneas de células madre embrionarias humanas para investigación o terapia, incluso mediante transferencia nuclear o cualquier posible técnica futura (artículo 33 de la Ley de Investigación Biomédica.

Estos cambios en la legislación llevaron a la creación del Banco Nacional de Líneas Celulares (BNLC) compuesto por tres nodos (Barcelona, Valencia y Granada) con el objetivo de garantizar la disponibilidad y el intercambio de líneas de CME (Orden SCO/393/2006). EL BNC asegura la calidad de los datos personales y otros aspectos éticos. La donación de embriones no puede ser recompensada económicamente. Es necesario el consentimiento firmado de la pareja previo al uso de los embriones para la derivación y el nombre del proyecto debe constar en dicho consentimiento. También se necesita la aprobación del correspondiente Comité Ético del Centro, así como la acreditación de la autoridad competente (Comunidad Autónoma) previo informe de la Comisión de Seguimiento y Control de la Donación de Células y Tejidos Humanos del Instituto de Salud Carlos III.

La investigación con CME no sólo es necesaria como una posible fuente de células para una posible terapia clínica, sino que también son una herramienta indispensable para la investigación básica. El interés en la investigación con embriones humanos se debe principalmente a que el modelo animal no siempre es aplicable a la especie humana. La investigación con embriones es necesaria para ampliar los conocimientos sobre procesos de fecundación, desarrollo embrionario e implantación, así como para el estudio de la expresión génica, el desarrollo de nuevos fármacos y tratamientos (Pera et. Al., 2004, o la investigación en enfermedades monogénicas (Pickering, et al., 2003; Verlinsky et al., 2005; Mateizel et al., 2006).

CÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

En 1998, Thompson y colaboradores publicaron la obtención de la primera línea de células madre embrionarias humanas a partir de la aislamiento de la masa celular interna (MCI de un embrión, evidenciando que los embriones humanos pueden representar una fuentes indefinida de células indiferenciadas para investigación y, en un futuro, para una posible aplicación clínica. Las dos propiedades principales de estas células, su capacidad de auto-renovación y diferenciación, es decir la capacidad se diferenciarse en las tres líneas germinales (ectodermo, endodermo y mesodermo) (Thompson et al., 1998; Reubinoff et al., 2000 y por lo tanto en los más de 200 tipos celulares que existen en un organismo adulto de la especie humana, las convierten en principales candidatas para el tratamiento de patologías producidas por la pérdida de la función celular.

Derivación y cultivo de células madre embrionarias

Las células madre embrionarias (CME) procede de la masa celular interna (MCI) de embriones en estadio de blastocisto, estadio correspondiente a 5-6 días de desarrollo con aproximadamente 150-200 células. Las CME proceden del cultivo in vivo, si el embrión se implanta, la gestación llega a término. El cultivo de esta estructura in vitro sobre una capa de células sustentadoras (feeders permitirá el crecimiento de las células pluripotentes de la MCI. Estas células sustentadoras segregan factores que favorece el crecimiento de las células de la MCI en estado indiferenciado dando lugar a una línea de CME. Dichos factores, junto con otros añadidos al medio de cultivo, son esenciales para el mantenimiento del estado indiferenciado de las CME. Existen diferentes protocolos de derivación de CME. La metodología varía entre los diferentes grupos y en las distintas fases del proceso. En algunos casos se siembra el blastocisto entero y en otros se aisla la MCI, ya que mecánicamente (Ström et al., 2007), mediante la utilización de anticuerpos (Thompson et al.,1998) o mediante láser (Turetsky et al., 2008). El objetivo final en la derivación de CME es la derivación en condiciones libres de feeders (Amit et al., 2004; Klimanskaya et al., 2005), de componentes de origen animal (Genbacev et al., 2005; Li et al., 2005; Eleström et al., 2006; Rajala

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