La Reprogramación de Células Madre es Simplificada

Las células madre embrionarias tienen un enorme potencial para el tratamiento y cura de muchos problemas médicos. Por eso, el descubrimiento de que células similares a las células madres pueden ser creadas a partir de células de piel (células iPS, por sus siglas en ingles) fue laureado con el Premio Nobel en 2012. Pero el proceso es aún frustrantemente lento e ineficiente, y las células madre resultantes no están listas aún para su uso médico. Una investigación del laboratorio del Dr. Yaqub Hanna del Instituto Weizmann, que fue publicada hoy en la revista Nature, cambia drásticamente la situación: Él y su grupo descubrieron el "freno" que detiene la producción de células madre, y encontraron que la liberación de este freno puede sincronizar y aumentar la eficiencia actual del proceso del 1% o menos, a 100 %. Estos hallazgos podrían ayudar a facilitar la producción de células madre para uso médico, así como aumentar nuestra comprensión del misterioso proceso por el cual las células adultas pueden volver a su estado embrionario original.

Las células madre embrionarias son aquellas que no se han "especializado", por lo que pueden dar lugar a cualquier tipo de célula en el cuerpo. Esto es lo que las hace tan valiosas: Pueden ser utilizadas, entre otras cosas, para reparar tejidos dañados, para el tratamiento de enfermedades autoinmunes e incluso para crear órganos trasplantados. El uso de células madre extraídas de embriones es problemático debido a su disponibilidad y a los dilemas éticos que conlleva, pero las esperanzas de su uso fueron renovadas en 2006, cuando un equipo dirigido por Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kyoto, descubrió que es posible "reprogramar" células adultas. Las células resultantes, denominadas "células madre pluripotentes inducidas" (iPSCs, por sus siglas en ingles), son creadas al insertar cuatro genes en su ADN. A pesar de este descubrimiento, el proceso de reprogramación está lleno de dificultades: Puede tomar hasta cuatro semanas, no existe una sincronía entre las células, y menos de uno por ciento de las células tratadas se transforman en células madre.

Hanna y su equipo se preguntaron: ¿Cuál es el principal obstáculo - u obstáculos - que impiden el éxito de la reprogramación en la mayoría de las células? En su investigación postdoctoral, Hanna utilizó modelos matemáticos para demostrar que sólo había un único obstáculo responsable. Por supuesto, en biología, y Hanna es el primero en admitirlos, siempre debe haber una prueba experimental que respalde los modelos. El presente estudio no sólo proporciona la prueba, sino que también revela la identidad del obstáculo y muestra que su eliminación puede mejorar dramáticamente la reprogramación.

El grupo de Hanna, dirigido por la Dra. Noa Novershtern, Yoach Rais, Asaf Zviran y Shay Geula, del Departamento de Genética Molecular, junto con miembros de la Unidad de Genómica del Centro Israelí de Proteómica Estructural en el Instituto, se concentraron en una proteína determinada, llamada MBD3, cuya función era desconocida. La MBD3 había llamado su atención, ya que se expresa en todas las células del cuerpo, en cada etapa del desarrollo. Esto es bastante raro: En general, la mayoría de las proteínas se producen en células específicas, en determinados momentos, para funciones específicas. El equipo encontró que hay una excepción a la regla de la expresión universal de esta proteína: Los tres primeros días después de la concepción. Estos son exactamente los tres días en el que el óvulo fertilizado comienza a dividirse, y el embrión naciente es una pelota cada vez mayor de células madre pluripotentes que eventualmente forman todos los tipos de células del cuerpo. A partir del cuarto día, la diferenciación comienza y las células empiezan a perder su estado pluripotente. Y este es el primer momento en el que las proteínas MBD3 aparecen.

Este hallazgo tiene implicaciones importantes relacionadas a la producción de iPSCs para uso médico. Yamanaka utilizó virus para insertar los cuatro genes, pero, por razones de seguridad, estos no son utilizados en células reprogramadas con fines terapéuticos. Esto reduce la tasa de éxito del proceso a tan sólo alrededor de una décima parte del uno por ciento. Los investigadores demostraron que la eliminación de MBD3 de las células adultas puede mejorar la eficiencia y agilizar el proceso en varios órdenes de magnitud. El tiempo necesario para producir las células madre se acortó de cuatro semanas a ocho días. Como un beneficio adicional, debido a la sincronización de la reprogramación celular, los científicos podrán ahora, por primera vez, observar realmente el proceso paso a paso y revelar sus mecanismos de funcionamiento. Hanna señala que el logro de su equipo se basó en la investigación de las vías naturales del desarrollo embrionario: "Los científicos que investigan la reprogramación pueden beneficiarse de comprender mejor cómo las células madre embrionarias se producen en la naturaleza. Después de todo, la naturaleza todavía es mejor y más eficiente en producirlas”.