De células de piel a neuronas funcionales sin usar células madre

Los científicos utilizaron el método denominado reprogramación directa para generar neuronas a partir de células de la piel de pacientes con Alzheimer familiar de aparición temprana.

Las neuronas inducidas resultaron diferenciarse de forma significativa de aquellas procedentes de individuos sanos, proporcionando a los investigadores nuevas pistas sobre el desarrollo de esta enfermedad, según explica el líder de este estudio Asa Abeliovich, profesor adjunto de Patología y Biología Celular y Neurología en el Taub Institute for Research on Alzheimer's Disease y el Aging Brain at Columbia University Medical Center (CUMC).

Entre 1980 y 1990 los científicos se dieron cuenta de que las células madre embrionarias, dada su pluripotencialidad (capacidad para convertirse en cualquier tipo de célula) y su capacidad para la autorenovación, podrían ser útiles para regenerar o reemplazar los tejidos tras una herida o una enfermedad. Sin embargo, el uso de células procedentes de embriones humanos planteaba dilemas éticos, lo que disparó la búsqueda de alternativas.

El avance de las tecnologías iPS
En 2007 se produjo un gran avance, cuando los investigadores descubrieron cómo reprogramar genéticamente las células de piel humana para que pudieran convertirse en células madre pluripotenciales inducidas (iPS, por sus siglas en inglés), que son similares a las células pluripotenciales naturales.

Aunque este avance permitió a los científicos evitar usar células madre embrionarias, la tecnología iPS continúa siendo compleja, ineficaz y lenta. Además, las células madre pluripotenciales son, por su naturaleza, capaces de formar tumores, lo que genera problemas respecto a su seguridad.

En 2010, investigadores de la Universidad Stanford convirtieron células de la piel de ratones directamente en neuronas utilizando reguladores de transcripción -proteínas que activan o desactivan genes-, evitando la necesidad de crear células iPS.

Durante este estudio, Abeliovich y su equipo utilizaron diferentes combinaciones de reguladores de transcripción, además de varios factores de soporte neuronal, para convertir células de la piel humana en neuronas del lóbulo frontal del cerebro.
Las neuronas inducidas parecían ser iguales que las neuronas normales, según los test electrofisiológicos y los perfiles de expresión genética.

Neuronas funcionales en dos semanas
Los investigadores demostraron también que las neuronas eran capaces de enviar y recibir señales en cultivos de laboratorio y cuando se trasplantaban en el sistema nervioso central de los ratones. Estos resultados indican que las neuronas inducidas son capaces de mostrar actividad neuronal.

"La reprogramación directa es esencialmente diferente de fabricar neuronas con tecnologías iPS", explica Abeliovich, para quien, "con la reprogramación directa se puede, en teoría, coger las células de la piel de alguien y tener, en unas dos semanas, neuronas plenamente funcionales preparadas para la terapia de reemplazo celular".

"Aunque el proyecto todavía está en sus etapas tempranas y aún no está preparado para su aplicación clínica, las terapias basadas en la reprogramación directa parecen ser más realistas que aquellas basadas en la tecnología iPS", señala.

Para Abeliovich, "lo que es particularmente emocionante es que la reprogramación directa es aplicable al estudio y tratamiento de un montón de enfermedades neurológicas".
En la segunda parte de este estudio, Abeliovich comparó neuronas fabricadas a partir de células de la piel de individuos sanos con neuronas fabricadas de pacientes con Alzheimer temprano.

Estas últimas mostraron un proceso y localización alterados de la proteína precursora amiloide (APP, siglas en inglés) y una mayor concentración de beta amiloide, un componente de la APP. Se piensa que el Alzheimer se desarrolla cuando cantidades anormales de beta amiloide se acumulan en el cerebro, matando neuronas.