Descripción científica de la estrategia de generación de células iPS

Descripción científica de la estrategia de generación de células iPS

Descripción científica de la estrategia de
generación de células iPS (células troncales
pluripotentes inducidas)
Valoración ética de esta estrategia
José Moya Sabaté
Master en Bioética de la URJC de Madrid
1.- Qué son las IPS
Las células IPS, del inglés células troncales pluripotentes inducidas
provienen del investigador Yamanaka, que es el pionero en tratar de
conseguir células de adultos tan rejuvenecidas, que tengan las mismas
propiedades que las células embrionarias, pero evitando el uso de
embriones ni óvulos, sino utilizando únicamente la ingeniería genética.
El objetivo era conseguir células pluripotentes con casi todas las ventajas
de las embrionarias y sin los inconvenientes de éstas.
Una célula troncal es aquella que es capaz de dividirse indefinidamente y
diferenciarse a distintos tipos de células especializadas, no sólo
morfológicamente sino también de forma. 1
Las células troncales se pueden diferenciar entre totipotenciales, capaces de
producir tejido embrionario y extraembrionario, las células troncales
pluripotenciales, que tienen la facultad de diferenciarse a tejidos
procedentes de cualquiera de las tres capas embrionarias, y las
multipotenciales, capaces de diferenciarse a distintos tipos celulares
procedentes de la misma capa embrionaria.
Hasta hace pocos años se distinguía entre las células troncales embrionarias
pluripotenciales y las células troncales adultas como multipotenciales.
Ahora sabemos que la potencialidad de las células troncales adultas es
mayor de la esperada. Hay células troncales pluripotenciales en algunos
órganos adultos con capacidad de diferenciarse en tejidos derivados de
cualquiera de las capas embrionarias.
Para que una célula troncal pueda considerarse pluripotencial tiene que
cumplir las condiciones de ser:
 Una única célula debe ser capaz de diferenciarse a células
especializadas procedentes de cualquier capa embrionaria.
 Demostrar la funcionalidad in vitro de las células a las que se han
diferenciado.
 Que se produzca un asentamiento claro y persistente de las células en
el tejido objetivo
1
Esta información ha sido obtenida del artículo “Células madre adultas” de F.Prósper y CM. Verfaillie de
la Universidad de Navarra y de la Universidad de Minnesota respectivamente.
“En noviembre de 2007, 16 meses después de la publicación de las
experiencias de reprogramación celular en animales llevadas a cabo por
Takahasi y Yamanaka se consigue, por el propio grupo de Yamanaka y el
de Thomson, la reprogramación de células adultas humanas. Contrasta esta
rapidez con los 17 años que transcurrieron desde que se obtuvieron células
madre embrionarias de ratones hasta que se consiguió lo mismo en
humanos.”2
Según el informe del profesor Aznar, “Biológicamente no hay diferencias
entre las células iPS y las embrionarias humanas, aunque para confirmarlo
totalmente habría que producir embriones humanos por clonación a partir
de las células iPS y comprobar la similitud biológica de sus células
embrionarias con las de embriones obtenidos por fecundación in vitro o
transferencia nuclear somática, lo cual éticamente no es posible llevar a
cabo.”
“Las células IPS se convierten ahora en la panacea para investigación
biomédica y toxicología de drogas. Obviamente, aunque se está en el
comienzo, las iPs sustituyen a las ES (células troncales procedentes de
embriones) y a las obtenidas por transferencia nuclear a oocitos, las SCNT.
Recientemente, se han conseguido IPS humanas: gira por tanto
definitivamente la investigación sobre la reprogramación nuclear. Para un
potencial uso terapéutico habría que asegurar que con la reprogramación no
se haya producido una expresión alterada de genes. Es decir, la
pluripotencialidad de estas iPS no las convierte en células para terapia
regenerativa, ya que el gen cMyc se ha sobrexpresado en la progenie de los
ratones y algunos desarrollan tumores. Afortunadamente no es necesario
para la terapia regenerativa rejuvenecer hasta tal punto las células troncales
de adulto.”34
2
¿Son clínicamente útiles las células IPS? JUSTO AZNAR, DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE
LA VIDA ABRIL 2010, publicado por la Universidad Católica de Valencia.
3
Artículo “Células troncales rejuvenecidas y el final de la clonación humana” escrito por Natalia López
Moratalla, Universidad de Navarra.
4
La investigación reciente de la que habla el texto es la de Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita,
M., Ichisaka, T., Tomoda, K., and Yamanaka, S (2007)Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult
Human Fibroblasts by Defined Factors. Cell 131, 1–22.
2.- Reprogramación Celular
Para lograr una iPS hay que ejecutar un proceso de reprogramación de las
células originarias para llegar a convertirlas en una célula madre
pluripotente. El proceso tendía varias etapas:
1. Recolección de células cutáneas
2. Introducción de genes como factores de trascripción
3. Reprogramación celular propiamente dicha
4. Cultivo en laboratorio
5. Diferenciación celular
6. Autotransplante
Las técnicas más empleadas para la reprogramación celular y la obtención
de células iPS se basan principalmente en la sobreexpresión heteróloga de
factores de transcripción como Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc. Existen
numerosas aproximaciones para conseguir tal sobreexpresión, el uso de una
u otra dependerá sobre todo del tipo celular de partida y del uso posterior
que se hará de las células iPS.5
Las técnicas empleadas para la reprogramación de células y la obtención de
células madre pluripotentes inducidas (iPS) a partir de células maduras ya
diferenciadas han avanzado en gran medida en los últimos años. No
obstante los mecanismos moleculares que subyacen en la reprogramación
celular aún no se conocen con total detalle al igual que el grado de
pluripotencia que tendrán las células iPS según el tipo celular del que
parten.
Existen varios tipos de técnicas para conseguir células iPS a partir de
células diferenciadas. Actualmente la mayoría de las técnicas empleadas se
basan en la sobreexpresión heteróloga de un conjunto de factores de
transcripción durante unas semanas. La sobreexpresión de tales factores de
transcripción produce la pluripotencia inducida. El conjunto de factores
más usado para inducir pluripotencia está formado por los factores de
transcripción Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc pudiéndose reemplazar Klf4 y cMyc por Nanog y Lin-28. Es importante señalar que en los casos en los que
las células diferenciadas de las que se parte ya producen niveles altos de
alguno de estos factores de transcripción tan sólo es necesario inducir la
expresión de los demás, como ocurre en las células madre neuronales que
expresan en gran medida el factor de transcripción Sox2.
5
Los siguientes datos se ha obtenido de Nat Methods. 2010 Jan;7(1):20-1. Primer: induced pluripotency.
de Souza N. PMID: 20050393 [PubMed - indexed for MEDLINE] y del resumen de dicho trabajo publicado
en http://www.medmol.es/tecnicas/metodos-inducir-pluripotencia-y-generar-ips/ con último acceso el
7 de enero de 2011
Además de llevar a cabo la reprogramación celular, a la hora de generar
iPS se intenta que el genoma de las células no quede alterado por el
proceso de reprogramación. Por ejemplo que no queden restos de los
vectores usados para introducir los factores en las células. Por este motivo
se están empezando a usar virus que no se integran en el genoma y
transfección transitoria con plásmidos o episomas en lugar de virus que se
integren en el genoma. Obtener células pluripotentes sin provocar
alteraciones permanentes en el genoma es posible gracias a que una vez
producida la reprogramación los factores de transcripción propios de la
célula, homólogos a los que se les suministra, se activan pudiéndose
prescindir de los factores suministrados. De este modo una vez realizada la
reprogramación se pueden eliminar los factores de transcripción
suministrados quedando el genoma de la célula intacto. Siguiendo este
enfoque se están desarrollando nuevos métodos para suministrar los
factores como el uso de transposones del tipo piggyBac o mediante
cassettes flanqueados por el gen laxP de modo que, una vez reprogramadas
las células, los factores exógenos puedan ser eliminados mediante
transposasas. También se están realizando estudios donde se suministran
los factores ya en forma de proteínas o se emplean las moléculas pequeñas
como el ácido valproico en lugar de los factores de transcripción.
Actualmente se ha descubierto que determinadas moléculas pequeñas como
el ácido valproico pueden tener efectos similares a algunos factores de
reprogramación pudiéndose usar también en la obtención de células iPS.
El empleo de una metodología u otra depende en gran medida del tipo
celular de partida. La reprogramación celular y la obtención de células iPS
aún se encuentra en fase de investigación y desarrollo constituyendo un
tema de gran interés en el área.
3.- Valoración ética de las iPS6
No hay duda que la creación de las células iPS tiene una gran importancia
científica, pero también ética.
La principal ventaja ética es que para obtenerlas no hay que destruir un
embrión humano. Esta circunstancia ya es suficiente para hacer ver el gran
valor de su creación. Por ello, según recoge Cyrianoski en Nature (452;
406-408, 2008), nada más que Yamanaka y Thomson anunciaron su
6
La información contenida en este apartado ha sido parafraseada de la revista Provida Press en su
número 282.
descubrimiento, el presidente norteamericano Bush calificó el
descubrimiento “como un avance científico dentro de los límites éticos”
en los que toda investigación debe transcurrir, por lo que desde un principio
manifestó todo su apoyo a estas investigaciones.
Sin embargo, como casi todos los nuevos avances, también el uso de las
células iPS puede tener algunas dificultades éticas. En efecto, el propio
Yamanaka comentaba en Nature que las “células madre ofrecían nuevas y
positivas perspectivas éticas, aunque algunas de ellas podían ser negativas,
pues mucha gente puede producirlas sin necesidad de comunicarlo a
nadie”.
Comentaba Yamanaka su preocupación porque alguien pudiera utilizar las
células iPS para producir gametos. Tanto espermatozoides como óvulos
podían generarse a partir de las células iPS de un varón, y
consecuentemente ser utilizadas con fines reproductivos, aunque, como
comenta Yamanaka, el ser producido no sería un auténtico clon, porque los
genes se reorganizan durante la formación de los gametos. A pesar de ello,
su producción podría ser peligrosa. Es decir, a partir de células iPS de un
varón se podrían producir óvulos, lo que permitiría a una pareja de
homosexuales tener un hijo. Esto no podría ocurrir con las parejas de
lesbianas, pues los cromosomas Y de los que ellas carecen son necesarios
para producir esperma.
A partir de las células iPS posiblemente se podría crear un clon humano,
pues de acuerdo con las experiencias realizadas por Jaenisch en ratones,
éste ha conseguido crear clones de estos animales transfiriendo las células
iPS generadas a un embrión, así mismo de ratón. Por tanto, utilizando esta
técnica, se podrían crear clones del ratón que dona la célula somática para
generar la célula iPS.
Aunque con el nivel tecnológico actualmente disponible no parece fácil que
se llegasen a producir clones, no cabe duda que, dado los grandes avances
que en este campo de la ciencia se están produciendo, la posibilidad de
clonar un ser humano a partir de células iPS pudiera llegar a ser en los
próximos años una verdadera posibilidad.
Es decir, parece que ocurre lo que se da en otros campos de la ciencia, que
para que los prometedores avances que se pueden conseguir con el uso de
las células iPS se utilicen de forma éticamente correcta, habrá que apelar en
último lugar a la responsabilidad ética de los propios investigadores.