Descubren un interruptor que cambia la identidad de las células
Científicos encuentran -sin pretenderlo- un anticuerpo que convierte de manera directa células madre medulares en células neurales
Científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) de California ha encontrado la manera de convertir células madre de la médula ósea en células cerebrales de forma directa, usando un anticuerpo a modo de “interruptor”. El avance, que se hizo casi por casualidad, podría permitir transformar células de la médula en células de otro tipo sin tener que aplicar las complicadas técnicas actuales. Además, podría tener importantes aplicaciones terapéuticas en el futuro.
Los científicos del TSRI han encontrado una forma sencilla de convertir células madre de médula ósea directamente en células del cerebro, tales como los que se muestran en esta imagen. Imagen cortesía del laboratorio de Lerner, en The Scripps Research Institute.
Las células madre del organismo son aquellas que tienen la capacidad de dividirse y de diferenciarse en diversos tipos de células especializadas; y son susceptibles de ser usadas como tratamiento en medicina regenerativa, inmunoterapia o terapia génica.
De ahí la importancia del avance en tecnologías en esta dirección, aunque esta disciplina aún esté desarrollándose y no se sepa bien hasta qué punto puede ser positiva o no para la salud humana.
Uno de los últimos adelantos en este campo se ha producido casi por casualidad: un equipo de científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) de California ha encontrado la manera de convertir células madre de la médula ósea en células cerebrales de forma directa, usando un anticuerpo. Su avance ha aparecido detallado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Un hallazgo casi casual
Normalmente, para transformar células de la médula en células de otro tipo se aplican técnicas complicadas, peligrosas y limitadas al laboratorio. Los resultados obtenidos en el TSRI podrían cambiar esta situación, ya que han puesto de manifiesto “el potencial de los anticuerpos como manipuladores de las funciones celulares", explica Richard A. Lerner, profesor del Departamento de biología celular y molecular del TSRI y autor principal de este estudio.
Según publica el TSRI, los investigadores descubrieron su método mientras cultivaban en laboratorio anticuerpos capaces de activar un receptor celular que a su vez estimula la proliferación de las células de la médula.
En este proceso hallaron, de manera fortuita, un anticuerpo que activa un receptor capaz de hacer que células madre de la médula se conviertan en células progenitoras neurales, que son un tipo de célula cerebral casi madura.
Lo esperable en este caso habría sido que las células madre de la médula se transformasen en leucocitos (glóbulos blancos de la sangre), de ahí la sorpresa de los científicos.
De ahí la importancia del avance en tecnologías en esta dirección, aunque esta disciplina aún esté desarrollándose y no se sepa bien hasta qué punto puede ser positiva o no para la salud humana.
Uno de los últimos adelantos en este campo se ha producido casi por casualidad: un equipo de científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) de California ha encontrado la manera de convertir células madre de la médula ósea en células cerebrales de forma directa, usando un anticuerpo. Su avance ha aparecido detallado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Un hallazgo casi casual
Normalmente, para transformar células de la médula en células de otro tipo se aplican técnicas complicadas, peligrosas y limitadas al laboratorio. Los resultados obtenidos en el TSRI podrían cambiar esta situación, ya que han puesto de manifiesto “el potencial de los anticuerpos como manipuladores de las funciones celulares", explica Richard A. Lerner, profesor del Departamento de biología celular y molecular del TSRI y autor principal de este estudio.
Según publica el TSRI, los investigadores descubrieron su método mientras cultivaban en laboratorio anticuerpos capaces de activar un receptor celular que a su vez estimula la proliferación de las células de la médula.
En este proceso hallaron, de manera fortuita, un anticuerpo que activa un receptor capaz de hacer que células madre de la médula se conviertan en células progenitoras neurales, que son un tipo de célula cerebral casi madura.
Lo esperable en este caso habría sido que las células madre de la médula se transformasen en leucocitos (glóbulos blancos de la sangre), de ahí la sorpresa de los científicos.
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Búsqueda en la biblioteca de anticuerpos
En general, los anticuerpos son proteínas grandes con forma de Y, producidas por las células inmunes. Su diversidad es tal que son capaces de reconocer unos 100 mil millones de tipos de virus, bacterias y otros agentes patógenos.
Desde la década de 1980, los biólogos moleculares han sabido producir anticuerpos en cultivos celulares de laboratorio. Eso les ha permitido usarlos para desarrollar pruebas científicas; así como diagnósticos y terapias contra el cáncer, la artritis, el rechazo a órganos trasplantados, las infecciones virales y otras enfermedades.
A finales de 1980, Lerner y sus colaboradores del TSRI ayudaron a diseñar las primeras técnicas para generar grandes "bibliotecas" de anticuerpos, a partir de las cuales determinar con rapidez cuáles de ellos podían usarse para objetivos específicos. Gracias a estas técnicas, por ejemplo, se descubrió el anticuerpo anti-inflamatorio Humira ®, que actualmente es uno de los medicamentos más vendidos del mundo.
El año pasado, además, en un estudio liderado por el investigador del TSRI Hongkai Zhang, el laboratorio de Lerner ideó una novedosa técnica de descubrimiento de anticuerpos, que permite determinar rápidamente qué anticuerpos se unen a receptores específicos y los activan, alterando la función celular.
En esta última investigación, el especialista del laboratorio de Lerner Jia Xie y sus colaboradores modificaron esta técnica de tal manera que, ahora, se pueden encontrar anticuerpos concretos en un archivo de miles de millones de ellos, en solo unos días.
Células neurales por sorpresa
En una primera prueba sobre esta mejora, Xie trató de detectar anticuerpos que pudiesen activar un receptor celular conocido como factor estimulante de colonias de granulocitos o G-CSF por sus siglas en inglés, que es un factor de crecimiento que se encuentra en células de la médula ósea y otros tipos de células.
Medicamentos que imitan al G-CSF son usados actualmente, por ejemplo, para estimular el crecimiento de los glóbulos blancos y contrarrestar así la pérdida de leucocitos que provoca la quimioterapia.
El equipo aisló pronto un tipo de anticuerpo capaz de activar al receptor G-CSF y, por tanto, de estimular la proliferación de células en laboratorio. A continuación, probaron una versión de este anticuerpo en cultivos de células madre de la médula ósea de voluntarios humanos.
El resultado fue sorprendente. Aunque se esperaba que el anticuerpo para el receptor G-CSF estimulase a las células madre para que estas proliferasen y madurasen como leucocitos, esta no fue la reacción.
Lo que ocurrió fue que: "Las células proliferaron, pero también comenzaron a hacerse largas y delgadas, y a quedarse pegadas en la parte inferior del plato de Petri”, explica Xie. Lerner pensó entonces que estas células recordaban a las células progenitoras neurales, y en pruebas posteriores se confirmó que, de hecho, lo eran.
En general, los anticuerpos son proteínas grandes con forma de Y, producidas por las células inmunes. Su diversidad es tal que son capaces de reconocer unos 100 mil millones de tipos de virus, bacterias y otros agentes patógenos.
Desde la década de 1980, los biólogos moleculares han sabido producir anticuerpos en cultivos celulares de laboratorio. Eso les ha permitido usarlos para desarrollar pruebas científicas; así como diagnósticos y terapias contra el cáncer, la artritis, el rechazo a órganos trasplantados, las infecciones virales y otras enfermedades.
A finales de 1980, Lerner y sus colaboradores del TSRI ayudaron a diseñar las primeras técnicas para generar grandes "bibliotecas" de anticuerpos, a partir de las cuales determinar con rapidez cuáles de ellos podían usarse para objetivos específicos. Gracias a estas técnicas, por ejemplo, se descubrió el anticuerpo anti-inflamatorio Humira ®, que actualmente es uno de los medicamentos más vendidos del mundo.
El año pasado, además, en un estudio liderado por el investigador del TSRI Hongkai Zhang, el laboratorio de Lerner ideó una novedosa técnica de descubrimiento de anticuerpos, que permite determinar rápidamente qué anticuerpos se unen a receptores específicos y los activan, alterando la función celular.
En esta última investigación, el especialista del laboratorio de Lerner Jia Xie y sus colaboradores modificaron esta técnica de tal manera que, ahora, se pueden encontrar anticuerpos concretos en un archivo de miles de millones de ellos, en solo unos días.
Células neurales por sorpresa
En una primera prueba sobre esta mejora, Xie trató de detectar anticuerpos que pudiesen activar un receptor celular conocido como factor estimulante de colonias de granulocitos o G-CSF por sus siglas en inglés, que es un factor de crecimiento que se encuentra en células de la médula ósea y otros tipos de células.
Medicamentos que imitan al G-CSF son usados actualmente, por ejemplo, para estimular el crecimiento de los glóbulos blancos y contrarrestar así la pérdida de leucocitos que provoca la quimioterapia.
El equipo aisló pronto un tipo de anticuerpo capaz de activar al receptor G-CSF y, por tanto, de estimular la proliferación de células en laboratorio. A continuación, probaron una versión de este anticuerpo en cultivos de células madre de la médula ósea de voluntarios humanos.
El resultado fue sorprendente. Aunque se esperaba que el anticuerpo para el receptor G-CSF estimulase a las células madre para que estas proliferasen y madurasen como leucocitos, esta no fue la reacción.
Lo que ocurrió fue que: "Las células proliferaron, pero también comenzaron a hacerse largas y delgadas, y a quedarse pegadas en la parte inferior del plato de Petri”, explica Xie. Lerner pensó entonces que estas células recordaban a las células progenitoras neurales, y en pruebas posteriores se confirmó que, de hecho, lo eran.
Molécula de anticuerpo o inmunoglobulina, con su típica forma de Y. Fuente: Wikimedia Commons.
Nuevas células… con solo “pulsar”
Poder transformar células de médula ósea en células neurales -un cambio de identidad que es conocido como "transdiferenciación" - solo “pulsando” un receptor con un anticuerpo es un logro notable.
En la actualidad, los científicos tienen métodos para activar la transformación de células madre de la médula en otros tipos de células adultas, pero estos requieren de una desprogramación radical de las células de la médula iniciales -hasta llevarlas a un estado similar al de las células madre embrionarias- y de la aplicación posterior de una serie de impulsos moleculares para que acaben desarrollándose en células adultas.
"Por lo que yo sé, nadie ha logrado jamás la transdiferenciación utilizando una única proteína, que potencialmente podría ser utilizada como agente terapéutico", afirma Lerner.
Potenciales aplicaciones terapéuticas
Los métodos de terapia celular actuales consisten en tomar células de un paciente y reprogramarlas y hacerlas proliferar en laboratorio, antes de reintroducirlas en dicho paciente.
En principio, según Lerner, el anticuerpo descubierto podría ser inyectado directamente en el torrente sanguíneo de los enfermos. Desde ahí, el anticuerpo encontraría su camino hacia la médula ósea, en la que convertiría células madre de la médula en células progenitoras neurales. A su vez, estas "progenitoras neurales podrían infiltrarse en el cerebro, encontrar áreas dañadas, y ayudar a repararlas", asegura el investigador.
Aunque los científicos aún no saben con certeza por qué el nuevo anticuerpo tiene un efecto tan extraño sobre el receptor G-CSF, investigadores especializados en el desarrollo de medicamentos reconocen cada vez más que diferencias sutiles en la forma en que un receptor de la superficie celular se vincula y se activa puede dar lugar a efectos biológicos muy distintos.
Este hecho, que añade complejidad a todos estos procesos, también ampliaría el alcance de lo que se puede lograr gracias a ellos. "Si se puede usar el mismo receptor de diferentes maneras, entonces el potencial del genoma es mayor", concluye Lerner.
Poder transformar células de médula ósea en células neurales -un cambio de identidad que es conocido como "transdiferenciación" - solo “pulsando” un receptor con un anticuerpo es un logro notable.
En la actualidad, los científicos tienen métodos para activar la transformación de células madre de la médula en otros tipos de células adultas, pero estos requieren de una desprogramación radical de las células de la médula iniciales -hasta llevarlas a un estado similar al de las células madre embrionarias- y de la aplicación posterior de una serie de impulsos moleculares para que acaben desarrollándose en células adultas.
"Por lo que yo sé, nadie ha logrado jamás la transdiferenciación utilizando una única proteína, que potencialmente podría ser utilizada como agente terapéutico", afirma Lerner.
Potenciales aplicaciones terapéuticas
Los métodos de terapia celular actuales consisten en tomar células de un paciente y reprogramarlas y hacerlas proliferar en laboratorio, antes de reintroducirlas en dicho paciente.
En principio, según Lerner, el anticuerpo descubierto podría ser inyectado directamente en el torrente sanguíneo de los enfermos. Desde ahí, el anticuerpo encontraría su camino hacia la médula ósea, en la que convertiría células madre de la médula en células progenitoras neurales. A su vez, estas "progenitoras neurales podrían infiltrarse en el cerebro, encontrar áreas dañadas, y ayudar a repararlas", asegura el investigador.
Aunque los científicos aún no saben con certeza por qué el nuevo anticuerpo tiene un efecto tan extraño sobre el receptor G-CSF, investigadores especializados en el desarrollo de medicamentos reconocen cada vez más que diferencias sutiles en la forma en que un receptor de la superficie celular se vincula y se activa puede dar lugar a efectos biológicos muy distintos.
Este hecho, que añade complejidad a todos estos procesos, también ampliaría el alcance de lo que se puede lograr gracias a ellos. "Si se puede usar el mismo receptor de diferentes maneras, entonces el potencial del genoma es mayor", concluye Lerner.
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