A los pocos días de la fecundación del óvulo por el espermio, se produce un embrión, que no es más que un acumulo de células totipotenciales, que mas adelante inician un proceso de diferenciación y desarrollo, hasta llegar a formar diferentes órganos que constituyen el organismo definitivo.

Ya desde hace algunos años se ha estado tratando de disponer de estas células embrionarias primitivas, ya que tendrían un gran potencial médico. Así por ejemplo, podrían utilizarse para reparar tejidos que se hubiesen dañado o enfermado. Sin embargo, el avance se ha dificultado por razones éticas, dado que obtenerlas de un embrión implica destruirlo.

En un esfuerzo para lograrlo por otra vías, en el año 2006, Shinya Yamanaca y sus colaboradores de la Universidad de Tokio, lograron que una célula adulta, ya diferenciada (célula de la piel), retrocediera, convirtiéndose en una célula pluripotencial (iPSCs: induced Pluripotent Stem cells). Mediante un virus transportador inocuo, introdujeron al interior de la célula adulta de la piel, cuatro genes, que normalmente se encontraban en las células totipotenciales (Se transforman células de la piel en células troncales totipotenciales).

Por este importante descubrimiento, Yamanaka y su colega John Gurdon, de la Universidad de Cambridge, obtuvieron el Premio Nóbel el año 2012. Desgraciadamente no se ha avanzado lo suficientemente rápido por el temor que al introducir nuevos genes pudiesen inducirse un cáncer (Avances transformación de células adultas a células embrionarias).

Ahora la doctora Haruko Obokata y sus colegas del Riken Center for Developmental Biology en Kobe, Japón, y Charles Vacanti de la Universidad de Harvard, han descrito un nuevo método, muy simple, que no toca el DNA celular y por lo tanto soslaya el hipotético riesgo de inducir un cáncer. Todo lo que se necesita, es colocar por algunos minutos las células en una situación de estrés, como por ejemplo un ambiente acidificado y estas adquieren la condición de pluripotenciales o troncales (no totipotenciales).

Como partió y se gestó la idea

Todo partió observando lo que sucede en el reino vegetal, donde es frecuente que cambios que estresen una planta, lleva a que células ordinarias ya diferenciadas, se trasformen en inmaduras y que a partir de ella, nazca una nueva planta (La nueva revolución agrícola). Es así como por ejemplo, la presencia de una hormona específica puede trasformar una célula adulta de zanahoria, en una nueva planta. También tienen la misma capacidad células adultas de reptiles o aves.

Para investigar si lo mismo ocurría en mamíferos, Obokata y sus colaboradores, utilizaron ratas que se habían cruzado previamente para incorporarles un gene fluorescente verde, que se evidenciaba en presencia de la proteína Oct-4, la que se encuentra sólo en las células pluripotanciales. Luego, a estas ratas, cuando cumplieron una semana de edad, le tomaron una muestra de sangre del bazo y de allí separaron los linfocitos, a los que expusieron por algunos minutos a varios estrés químicos y físicos.

Estuvieron expuestos por 30 minutos a un ambiente acídico "sub-letal" (pH de 5.7). En un comienzo sólo vieron que algunas células fallecían, pero dos días después, algunas de ellas comenzaron a ponerse verdes, lo que significaba que estaban comenzando a producir la proteína Oct-4, propia de las células pluripotenciales. En la medida que transcurría el tiempo el proceso fue incrementándose, de modo que a la semana, dos tercios de las células que sobrevivían, comenzaron también a mostrar la presencia del potente marcador verde, junto con otros marcadores genéticos propios de multipotencialidad. A estas células las bautizaron como células STAP (stimulus-triggered acquisition of pluripotency).

Para estar seguros que estas células habían adquirido las características de pluripotenciales, las inyectaron a embriones de ratas en las primeras etapas de desarrollo (blastocitos). Observaron que las células STAP parecían integrarse a las células del embrión. Lo confirmaron, cuando más tarde nacieron las ratas, y observaron que las células STAP las habían incorporado en todos sus órganos. Más tarde estas mismas ratas dieron nacimiento a nueva generación de ratas, las que también contenían células STAP en todos sus órganos, lo que demostraba que las habían heredado, y que necesariamente debían haberse incorporado en sus células germinales (espermios y óvulos respectivamente).

Posible interpretación del proceso

Los investigadores no creen que la reprogramación que ellos han comprobado se haya iniciado específicamente por el medio acídico, o por otro tipo de estrés a que fueron también sometidas. Piensan más bien que se encontraron con un proceso normal de reparación celular. "Si células sufren una injurian significativa, hasta casi fallecer, se activan o desactivan ciertos genes que hacen que las células retrocedan hacia células troncales con el objeto de reiniciar cuanto antes la reparación del daño", señala Vacanti. Con la vuelta a un medio normal, estas células troncales quedan preparadas para iniciar la reparación del daño.

Para avanzar más iniciaron un nuevo experimento. Inyectaron las células STAP en el tejido de ratas adultas. Deseaban ver si eran capaces de formar un tumor embrionario, llamado teratoma, ya que ello sería otra demostración que eran realmente pluripotenciales. Los resultados fueron positivos, se formaron los teratomas (se trata de un tumor encapsulado que en su interior contiene diversos componentes de tejidos y órganos).

Luego los Investigadores desearon ver si otras células adultas no solo linfocitos, se podían transformar también en pluripotenciales. De este modo ensayaron el mismo tratamiento de estrés acídico, con células cerebrales, de la piel, músculo, grasa, médula ósea, pulmón e hígado. En todas ellas sucedía lo mismo, aun cuando variaba la eficiencia. Vacanti afirma que el procedimiento también funciona en células de animales más viejos, incluyendo células de primates.

Con estos resultados los investigadores piensan que la transformación sería un procedimiento normal, que se inicia con la incubación de las células en un pH acido o cualquier otra tipo de estrés a que sean sometidas (como cambios químicos u otros). Ellos piensan que se habrían encontrado con un proceso normal de reparación de tejidos dañados. Es decir, si se dañan células hasta casi matarlas, se activarían ciertos genes. "Esto sucedería con cualquier tejido del organismo", afirma Vacanti. Al restablecerse las condiciones normales, estas células se transforman en células troncales capaces de reparar el daño producido.

No es que las células STAP simplemente se multipliquen, sino que seguramente, con el estrés se agregan otros varios factores de crecimiento, induciendo pequeños cambios que les permiten multiplicarse exponencialmente sin que haya ningún daño cromosómico (daño del DNA) (Nature, DOI:10.1038/naturel29 y DOI:10.1038/naturel2969).

Las aplicaciones médicas

Esta transformación de células maduras en células troncales pluripotenciales tiene evidentes aplicaciones médicas. Con este método, lo que se ha conseguido es producir células troncales personalizadas mediante un método muy sencillo y rápido. Ahora los investigadores han comenzado a ensayarlo en células humanas, para lo que están ensayando la incubación de diferentes células en diferentes ambientes y ver cómo pueden controlar su desarrollo.

Los resultados preliminares sugieren que las células STAP son muy influidas por el ambiente en que se coloquen. Por ello están ensayando colocar células STAP en tejido muscular, observando cómo se trasforman en tejido muscular. El objetivo último no es llegar a producir un órgano nuevo, sino que sembrar el órgano dañado, con células sanas. Muchos de los órganos, como por ejemplo el hígado y los riñones, sobreviven con sólo con el 20% de tejido normal, por lo que no tiene sentido tratar de reemplazar el órgano completo por uno nuevo. Teóricamente bastaría con una infusión de células hepáticas personales saludables.

Según Vacanti, teóricamente hasta un cáncer del hígado se podría hacerlo sobrevivir. Podrían tomarse células normales de él, transformarlas en células STAP y cultivarlas como reemplazo, para luego perfundirlas. De este modo se puede reforzar la función hepática, transformando un órgano que falla en uno que sobrevive.

Clones exactamente iguales

Si se implantan células STAP tempranamente en un embrión de rata, no sólo se incorporan al embrión, sino también aparecen en los tejidos no embrionarios, como son los que forman la placenta. Esto significa que esas células han regresado a un estado de mayor flexibilidad, más allá de pluripotenciales. Serían realmente totipotenciales. Es decir, manipuladas tempranamente serían capaces de formar un embrión y la placenta por si solas. Las únicas células que se sabe son totipotenciales (capaces de formar un embrión y placenta) son las del primer par de células que resultan inmediatamente después de la fertilización.

Si ellas son realmente totipotenciales y son reproducibles por si solas, podrían implantarse en el útero y tendrían la posibilidad de llegar a transformarse en un ser humano. Vacanti que la experiencia ya se realizó en ratas, utilizando células STAP de linfocitos dejándolos multiplicarse hasta que formaron un conglomerado. Luego una de ellas fue implantada en el útero de rata adulta y que el embrión se desarrolló normalmente hasta la mitad del embarazo, cuando hubo un problema técnico (NewScientist 1 Febrero 2014).

Si este proceso puede realmente llevarse a cabo, significa que sería el primer embrión clonado perfecto. Todos los animales clonados hasta ahora, incluyendo la oveja Dolly, se crearon usando una transferencia nuclear, donde el DNA de un óvulo no fertilizado, se reemplazó por el DNA de una célula adulta. A partir de allí se dejó dividirse hasta que se formó un blasrocito y en esa etapa se implantó en el útero (La clonación de un mamífero). En aquella ocasión y en todas en que se han clonado diversas especies animales, el óvulo donado contiene también DNA en su mitocondria, que contribuye también al desarrollo y formación del clon. Por ello el animal resultante (clonado) no es exactamente una copia. En esta ocasión en que no hay óvulo, el embrión y la placenta provendrían de una sola célula, y por lo tanto serían perfectamente iguales. En todo caso Obokata afirma que el no está tratando de realizar una clonación. Es que aún pena el anuncio de Severino Antinori, que en el 2002, afirmó haber realizado la primera clonación en humanos, con el objeto de ayudar una pareja infértil.

*Para mayor información ver: NewScientist 1 Febrero, 2014, p 6