En un gran avance para la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos, los investigadores han desarrollado una herramienta que ayudará a los científicos a transformar directamente células humanas, de un tipo a otro. Ellos ven el avance como enfocando la medicina regenerativa a un paso más cerca de hacer crecer órganos completos de las propias células de los pacientes.
Los investigadores dicen que su sistema predictivo permite a los biólogos experimentales eludir la necesidad de crear células madre – foto en portada – para la conversión de las células humanas de un tipo a otro.
En un artículo de Nature Genetics, el equipo, liderado por científicos de la Universidad de Bristol, en el Reino Unido – señala que el método actual para reprogramar directamente células humanas de un tipo a otro – llamado «transdiferenciación celular» – lleva mucho tiempo porque se basa en ensayo y error, para encontrar los factores de transcripción correctas.
Los factores de transcripción son proteínas que – entre otras cosas – ayudan a regular la expresión génica. Todas las células de nuestro cuerpo llevan los mismos genes, pero diferentes genes se expresan y otros son silenciados, en diferentes tipos de células.
Para transdiferenciarse una célula a otra, hay que cambiar la disposición de que los genes se activan y que se apagan – y para ello, se necesita un conjunto único de factores de transcripción, dependiendo de qué genes se está tratando.
Hay otra manera de crear nuevas células de un tipo determinado, a través de las células madre pluripotentes – células inmaduras o precursoras que aún no han «decidido» qué tipo de células serán. Pero, como Julian Gough – profesor de bioinformática en Bristol – explica, su sistema predictivo significa que usted no tiene que ir por este camino:
«La barrera para el progreso en este campo es el tipo muy limitado que los científicos de células son capaces de producir. Nuestro sistema, Mogrify, es un recurso bioinformático que permitirá a los biólogos experimentales eludir la necesidad de crear células madre.»
Las células madre pluripotentes se pueden utilizar para el tratamiento de muchas condiciones médicas y enfermedades diferentes. Hay dos tipos: embrionarias y artificiales. Las células madre embrionarias se obtienen de embriones, y mientras que son las mejores células madre en calidad, hay preocupaciones éticas sobre su uso – además, el proceso de recolección de ellas, a partir de embriones con fines terapéuticos, es caro y difícil.
Las primeras células madre pluripotentes artificiales humanas fueron creadas hace casi una década por un equipo dirigido por Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kyoto en Japón. Les llevó mucho tiempo – con ayuda de ensayo y error – para encontrar los cuatro factores de transcripción que les permitieron reprogramar fibroblastos de la piel de los ratones en células madre pluripotentes. Desde entonces, los científicos sólo han sido capaces de descubrir nuevas conversiones para las células humanas un puñado de veces.
Atlas de la reprogramación celular
El Prof. Gough dice que Mogrify predice los factores de transcripción disponibles, para utilizar con el fin de crear cualquier tipo de célula humana, de cualquier otro tipo de célula directamente.
Con el Prof. José Polo, de la Universidad de Monash en Australia, el equipo de Bristol puso a prueba el sistema en dos nuevas conversiones de células humanas – y tuvo éxito por primera vez en ambos casos. El Prof. Gough observa:
«A la rapidez con la que esto se logró, sugiere que Mogrify permitirá la creación de un gran número de tipos de células humanas en laboratorio.»
Le tomó al equipo de Bristol 5 años para construir el algoritmo reuniendo información sobre la expresión génica con la de las redes de regulación transcripcional funcionan. Utilizaron datos del consorcio internacional FANTOM (basado en RIKEN, Japón), de los cuales el profesor Gough es miembro veterano.
El documento señala cómo el equipo «aplica Mogrify a 173 tipos de células humanas y 134 tejidos, como la definición de un atlas de la reprogramación celular», y que el algoritmo «predice correctamente los factores de transcripción utilizados en transdiferenciaciones conocidas.»
El Prof. Gough resume las implicaciones de su trabajo:
«La capacidad de producir numerosos tipos de células humanas conducirá directamente a las terapias de tejidos de todo tipo, para tratar afecciones de la artritis a la degeneración macular, y a la enfermedad cardíaca. La comprensión más completa, a nivel molecular de la producción de células que conduce desde esta etapa, puede permitir crecer órganos completos a partir de células propias del paciente».
En un esfuerzo por acelerar el progreso en el campo, el equipo ha hecho Mogrify disponible online, para uso por otros investigadores y científicos.
En la misma linea de investigación, los científicos reprogramaron directamente las células de piel humana en neuronas liberadoras de serotonina, con lo cual el equipo identificó un grupo de seis factores de transcripción para dirigir la diferenciación celular, y Medical Press ha echo eco de ese estudio en noviembre de 2015.
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