El dificil arte de amaestrar células

La idea de clonar células humanas para producir tejidos y órganos de repuesto se perfila con fuerza en el horizonte científico. Pero alcanzar esa meta, que solventaría la crónica escasez de materiales para transplante, supone la superación de arduos obstáculos éticos y técnicos. Los expertos internacionales en la materia anticipan a El CULTURAL cuáles de esas promesas llegarán a cobrar realidad.

Los fulgurantes avances en ingeniería genética han introducido en la jerga científica dos nuevos términos: clonación reproductiva y clonación terapéutica. La primera tiene por fin crear un organismo idéntico a partir de otro; la segunda pretende obtener tejidos y eventualmente órganos aptos para ser usados en futuras terapias.
En ambos casos, la materia prima la proveerían las células madre embrionarias humanas (ESC, siglas del término anglosajón "embryonic stem cells"). Estas células sólo se encuentran en el embrión, y conservan su capacidad intacta para diferenciarse en hueso, músculo, nervio u otros tipos de tejido.
No existen, por lo tanto, en un humano adulto, y su característica más notable es que son totipotentes. Estas células presentan una enorme importancia terapéutica, dado su potencial biológico para diferenciarse en todas las distintas clases de tejidos humanos.
Su obtención mediante técnicas de clonación ha sido vista con buenos ojos por la Comisión Nacional de Reproducción Humana Asistida en España, cuyo último informe abrió recientemente las puertas a estos procedimientos, siempre que se ejecuten con finalidades terapéuticas.
Pero hay que advertir que se trata de posibilidades, no de hechos. Los últimos descubrimientos de autoridades mundiales como John Geahart, del Hospital John Hopkins en Baltimore, o James A. Thompson, de la Universidad de Wisconsin en Madison, ambos en Estados Unidos, sugieren nuevas vías de empleo de tales técnicas.
Geahart logró cultivar células embrionarias a partir de estirpes germinales de fetos en el laboratorio, manteniendo de forma indefinida su capacidad potencial de diferenciación in vitro. El procedimiento implica el uso de este tejido fetal procedente de abortos "sin ninguna conexión con las madres o con la terminación de esa gestación", y con el visado previo de un comité de expertos, recalca el científico.

Domesticar la biología
Lo que no se ha conseguido aún es dirigir ese proceso de especialización biológica; los científicos ya saben cómo cultivar y mantener indefinidamente esas células humanas fuera del cuerpo, pero todavía no han aprendido a domesticar su desarrollo hacia los tejidos deseados, trátese de músculo, piel, neuronas o hueso.
Por otra parte, como admite Geahart, el uso de células embrionarias abrirá una "caja de Pandora" repleta de controversias éticas o legales. "Por el momento, no conozco tecnología alguna que sea capaz de proporcionarnos células madre embrionarias humanas, sin acudir al tejido embrionario o fetal", explica Geahart a EL CULTURAL.
"En el primer caso, el embrión es destruido para cultivar las células internas de sus blastocitos, y en el segundo, el material se obtiene de abortos resultantes de la terminación de la gestación por parte de la madre. Por el momento, no disponemos de tecnología capaz de convertir las células germinales de un adulto en embrionarias".
Geahart y su equipo consiguieron cultivar células madres a partir de las del tipo germinal (que se transformarán en óvulos o espermatozoides) halladas en tejidos fetales humanos no vivos. "Se abre una ventana para que esas células germinales, todavía en estado diploide, se vuelvan células madre, a raíz de los estudios realizados en ratones", dice este experto.

Tres tipos de clonación
Este especialista mundial destaca tres procedimientos de clonación terapéutica. En el primero se extrae una célula somática del paciente, a la que se despoja del núcleo genético; luego éste se transfiere a un ovocito humano al que se le ha despojado de su ADN.
La célula creada por esta técnica de transferencia nuclear somática progresa en el laboratorio hasta formar un pequeño embrión. De él se extraen y cultivan células de su parte interna, que se transforma-
rían en una fuente potencial e ina-
gotable de tejidos para ese enfermo, sin los problemas inherentes al rechazo inmunológico.
¿Que ocurriría si este embrión así creado se implantara en el útero de una mujer? La probabilidad de que progrese y se transforme en un ser humano es real, matiza Geahart, aunque bastante pequeña, a juzgar por los experimentos de clonación de otros animales, y, por tanto, corresponde a la sociedad decidir si los beneficios terapéuticos justifican los medios. Lo que no es justificable, añade este científico, es el uso del material procedente de este embrión en el caso de que progresara con éxito.
La segunda técnica utiliza como recipiente de ese núcleo un óvulo de vaca. La empresa Advanced Cell Technology, con sede en Massachusetts (EE UU), anunció que había logrado una "incubadora" de células humanas mediante esa estrategia. Uno de sus técnicos inyectó ADN de células del epitelio interno de su mejilla en el óvulo vacuno, creando una estirpe híbrida entre la vaca y el hombre.
¿Se trataría de un embrión humano y viable? No hay respuesta por el momento a esta pregunta.
El tercer tipo de clonación terapéutica es quizá el más interesante y el más novedoso, según Geahart. "Podemos extraer el citoplasma de las células embriónicas o germinales, e insertarlo en una célula huésped para ver si conseguirmos reprogramar el núcleo".
Semejante procedimiento implicaría de hecho la reprogramación de cualquier célula adulta del paciente usando sólo citoplasma embrionario: no se crea un embrión, sino una estirpe celular con propiedades totipotenciales.
En otras palabras: ¿puede progresar una célula de estas características por sí sola y convertirse en un embrión? Aunque tal experiencia no se ha realizado con material humano, se ha visto en ratones que no es posible. Una célula embrionaria no tiene la categoría de un embrión. Técnicamente, su uso no conllevaría la carga ética o moral de usar un embrión humano, a pesar de que tenga escasas probabilidades de convertirse en una persona.

Reprogramación celular
Geahart apunta otra posibilidad, aún más hipotética, aunque no imposible de conseguir a la vista de los desarrollos actuales. "En el futuro podríamos conseguir reprogramar sólo una célula somática (del cuerpo) en un plato de cultivo, quizá insertando determinados genes en ella o alimentándola con algunos factores de crecimiento para hacer que retroceda hacia su estado embriónico".
Los científicos no pueden desentenderse de la carga ética que indudablemente acarrea cada una de estas técnicas. Lo realmente interesante es que son las consideraciones éticas y sociales las que están replanteando las líneas de investigación y la búsqueda de técnicas "desprovistas" de esta carga.
Existe una diferencia técnica y cualitativa cuando hablamos de células embrionarias -incapaces de progresar por sí solas hacia un ser humano- y de embriones creados por clonación, que encierran, pese a todo, un potencial para llegar a buen puerto si se implantan.
James A. Thompson, el otro gran especialista mundial en técnicas de ingeniería celular que investiga actualmente en la Universidad de Wisconsin en Madison (EE UU), es consciente del problema.
En concreto, Thompson publicó su último trabajo en la revista Science en donde daba cuenta por vez primera (junto con un comentario de Geahart) del cultivo de células madres embrionarias "in vitro". La fuente eran embriones humanos producidos por técnicas de fertilización asistida que habían sido donados por los progenitores para investigación.
"Ahora no es posible obtener células embrionarias sin pasar por la fase de embrión, por lo que el asunto apareja una considerable carga ética", confiesa Thompson a EL CULTURAL. "Sería preferible obtener células madre sin pasar por esta fase, y esto resultaría posible si consiguiéramos reprogramar a nivel molecular una célula adulta".
Thompson ha abandonado sus estudios previos con material humano -estudios que son legales en Estados Unidos con la autorización de comités, aunque el gobierno federal del país no proporciona fondos públicos y las fuentes de financiación son esencialmente privadas- para dedicarse a investigar la reprogramación celular. En estos momentos, trabaja con células adultas de primates e intenta revertirlas a su fase embrionaria.

Fuente de tejidos y órganos
"Las células madre permiten estudiar los procesos básicos de diferenciación", indica Thompson. "A partir de las células derivadas de ellas podremos explorar sus posibles aplicaciones para trasplante".
Este experto señala que sólo se ha dado el primer paso, ya que "hay un gran trabajo que hacer"; incluso aun en el caso de que los científicos consigan de manera fácil enormes cantidades de células madre totipotentes. La cuestión que sigue es qué hacer con estas células.
Geahart afirma que el uso terapéutico de células ESC lleva peligros inherentes; la inyección directa de la misma estirpe celular en los ratones produce un tipo de tumores, teracarcinomas o teratomas, por lo que no se excluye tal posibilidad en humanos.
De la misma manera, se desconoce el número mínimo de células ESC necesario para formar un tumor y el tiempo que precisan para ello. Por tanto, lo esencial es "domesticar" las células ESC para su especialización; definir claramente con marcadores biológicos el tipo de células intermedias que surgen en el proceso; y encontrar la forma de lograr su diferenciación selectiva.
Gary Anderson, un biólogo de la Universidad de California en Davis, está realizando investigaciones con células ESC de cerdo. Una vez extraídas y cultivadas en un plato, las células ESC se especializan en músculo cardíaco, un manojo desordenado de nervios, o en cartílago. Tal y como Anderson admite, la lucha que se libra actualmente en los laboratorios se centra en evitar esta especialización que está fuera de control.

Elementos pluripotentes
Existen otros tipos de células que difieren de las ESC en que son pluripotentes; pueden transformarse en unos pocos tipos concretos de tejidos y no en todos, tal y como sucede con las células ESC.
Lo interesante es que estas estirpes celulares se han aislado en humanos y animales adultos, y no necesariamente en embriones. Por ejemplo, las células hematopoyéticas que se encuentran en la médula espinal de las personas adultas, y se transforman en sangre y posiblemente en neuronas. Las células mesenquimales presentes en la médula espinal son capaces de producir hueso, músculo, cartílago y tendón; en los cerebros de fetos hay neuronas "primordiales" que derivan más tarde hacia neuronas adultas, sangre y posiblemente celulas gliales.
Los procesos de diferenciación celular -el objetivo inmediato- obedecen a complicados códigos criptográficos biológicos que consisten en un intercambio de moléculas que actúan como marcas o señales.
Los científicos creen que esos "diálogos" se producen directamente entre las células. Hay proteínas llamadas factores de crecimiento y otros compuestos morfogénicos involucrados, que brindan a las células las "señales" para su activación y especialización.
Se trata de aprender un nuevo vocabulario biológico, mal comprendido todavía. Debido a su desconocimiento, los mejores resultados obtenidos en laboratorio se resumen en inducir especializaciones espontáneas de grupos de células, sin obtener el control de sus ciclos temporales.
Los científicos del Instituto Tecnológico de California en Pasadena han descifrado parcialmente ese lenguaje. Han averiguado que en fetos de ratas existen células madre que cambian bajo la acción bioquímica que dos sustancias, la neuregulina y la proteína ósea morfogenética BMP2, ejercen sobre ellas. El resultado final es la formación de neuronas adultas y sus correspondientes células gliales, y de células musculares de tipo liso.
Este tipo de transformaciones no son perfectas; incluso con las proteínas más purificadas, los investigadores sólo consiguen que la mitad de las células madre se especialicen. El abanico de tejidos es limitado; pero los experimentos animales abren una vía para tratar de aplicar las mismas técnicas a las células humanas pluripotenciales.
El grupo de Daniel Marshak en Osiris, una compañía de Biotecnología con base en Baltimore, ha descubierto que las fuerzas mecánicas pueden alterar las vías de especialización de las células pluripotentes de ratón.
En concreto, si se las coloca en una matriz sometida a compresión, las células producen tendones. En contraste, si se las deja crecer formando montones en las tres direcciones del espacio, generan tejido cartilaginoso.
Otra investigación del equipo de David Gottlieb de la Universidad de Washington en St. Louis (EE UU), indica que el ácido retinoico induce al 90 por ciento de estas células a convertirse en neuronas.

Terapéutica celular
Los avances en este campo se suceden. Todos los embriones poseen tres capas de células (ectodermo, mesodermo y endodermo). El tejido nervioso, por ejemplo, deriva del ectodermo. Las células del endodermo son responsables de formar órganos como el intestino y los pulmones. Douglas Milton, de la Universidad de Harvard, ha logrado dirigir la especialización de células ESC de ratón hacia el endodermo, y posteriormente hacia la estirpe precursora de las células pancreáticas secretoras de bilis.
Todos estos experimentos muestran que que la biología del desa-
rrollo está experimentando una vertiginosa evolución que echa abajo el dogma de la rigidez atribuida a las células de mamífero una vez especializadas. Antes se creía que una vez adquirida la función para la que están programadas (el símil educativo sería lograr la licenciatura o el doctorado en la Universidad), no podrían jamás dar marcha atrás. Esa falta de versatilidad celular impedía que un mamífero fuera capaz de regenerar un miembro perdido o amputado por accidente, a diferencia de un reptil o un anfibio.
Pero esa creencia se viene abajo; la flexibilidad y la capacidad de las células de mamífero para intercambiar su destino biológico (que ha permitido creaciones clónicas como Dolly) es un hecho notable que deja perplejos a los científicos. Y que además, puede curar.
La intensificación de las dos lí-
neas de investigación, tanto con células ESC y con las pluripotenciales, es una respuesta a la demanda clínica generada por el envejecimiento de la población, que acarrea multitud de enfermedades disfuncionales asociadas.
Con la edad los tejidos y órganos se deterioran debido a la falta de producción de determinadas sustancias biológicamente activas. La enfermedad de Parkinson, en particular, se debe a que las neuronas se deterioran y dejan de producir el neurotransmisor dopamina; la diabetes, porque falla la secreción de insulina; y los problemas cardiovasculares dañan gravemente las células musculares cardíacas, una situación que justificaría las inyecciones de células de repuesto clonadas en laboratorio.
A la luz de estos problemas sanitarios en aumento se ve con claridad la necesidad de crear bancos de tejidos biológicos de respuesto que sean completamente histocompatibles con el paciente. "Para lograrlo, el siguiente paso es la experimentación con células de ratones", prevé Geahart.
"Pero todavía no sabemos cultivar un órgano en condiciones de laboratorio, ya que se trata de un proceso muy complejo de de-
sarrollo. Aunque a la vista de los últimos avances, nadie sabe qué es lo que se puede lograr en el futuro", concluye.