martes, 11 de diciembre de 2012

Sobre células

En este post me gustaría aunar la divulgación de biología y las responsabilidades éticas del científico, en parte como respuesta a la "condición impuesta" por Óscar HR en nuestro debate anterior: 'Que quien plantee dudas respecto a trabajar con células madre o embriones me demuestre primero que sabe mas de la ciencia que quien ha creado esas técnicas o quien ha descubierto el funcionamiento.', ya que en Hablando de Ciencia ya han explicado la ética con animales.

Entregas anteriores:

(Vía)
Empecemos por el tema del XIX @biocarnaval. En 1839, Schleiden  y Schwann enunciaron la teoría celular, porla que postulaban que todos los organismos están compuestos de células. Antes, en 1831 se había descubierto el núcleo, en 1839 el citosplasma, y en general a lo largo del siglo XIX, se descubrieron las mitocondrias, y se enunciaron teorías como la similitud estructural entre células provenientes de organismos distintos y de épocas distintas, o la endosimbiosis serial de Lynn Margulis. También se construyó el microscopio electrónico de transmisión o TEM. [1] Si quieres aprender mucho más acerca de la célula, te recomiendo ver este vídeo que nos presentaba el gran SCIENTIA.
(Vía)

¡Quién les diría a estos pioneros que en 2012 se daría el Premio Nobel a John B. Gurdon y Shinya Yamanaka "for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent"! Yamanaka se valió de los descubrimientos anteriores de Gurdon, y centró su investigación en cómo los embriones retenían la pluripotencialidad; en otras palabras, quiso descifrar qué previene su desarrollo en células especializadas. Luego cambió la metodología de estudio:  trató de tomar células especializadas para devolverlas al estado de células madre.Observó que había 24 genes asociados a la pluripotencialidad, y él y sus colaboradores los insertaron en células de fibroblasto de piel de ratón, con la ayuda de un virus.¡Y descubrió que solo cuatro de los genes eran necesarios para revertir los fibroblastos a células madre pluripotentes (Myc, Oct3/4, Sox2 and Klf4)!
(Fuente)

Historia
 
En los experimentos de 2006, Shinya Yamanaka fue capaz de demostrar que las células revertidas- que llamó iPS (células madre pluripotentes inducidas)- eran verdaderamente pluripotentes. Las células iPS que se inyectaron en los embriones de ratón empezaron a diversificarse en células más especializadas que contribuyeron a la formación de todos los tejidos en el ratón adulto (similares a aquellos de células madres embrionarias (ES)).

Se llamó a estas células madre pluripotenciales inducidas (iPS). La primera generación de células iPS eran similares a las células ES en morfología, proliferación, expresión de algunos marcadores de genes de células madre ES, y formación de teratomas.

En 2007, la transmisión de línea germinal se consiguió con células iPS de ratón (Meissner et al., 2007; Okita et al., 2007; Wernig et al., 2007), y tuvieron éxito en generar células iPS humanas a partir de células de la piel.

En el futuro los científicos esperan ser capaces de usar células iPS para células de cultivo que pudieran ser trasplantadas en el cuerpo y remplazar las células enfermas (por ejemplo, en la diabetes o en el Parkinson).


(Fuente)
Procedimiento experimental

El primer paso consiste en obtener células somáticas a partir de donantes de una forma sencilla y segura. Las células madre somáticas, hematopoyéticas y/o mesenquimales, no forman teratomas, que sería lo ideal.

La mayoría de las células son generadas por la transducción de células somáticas con retrovirus y lentivirus compartiendo transgenes, que se integran en el genoma de la célula huésped. Los transgenes están silenciados en las células iPS, pero la reactivación de dichos transgenes (especialmente el código transgen c-Myc) podría llevar a tumorigénesis (Okita et al., 2007). La expresión defectuosa de estos transgenes podría inhibir también la completa diferenciación y maduración de células iPS, llevando a un mayor riesgo de formación de teratoma.

Los factores de pluripotencialidad podrían ahora ser repartidos entre las células sin el uso de vectores retrovirales que integran aleatoriamente en el genoma y causan la desregulación de genes endógenos cercanos que podrían contribuir a la formación de tumores.

Dos grupos han mostrado que podría ser factible inducir las células iPS sin integración viral. Stadtfeld et al. (2008) generaron iPS a partir de hepatocitos usando adenovirus portadores de los cuatro factores de reprogramación. En un estudio undependiente, el grupo de Yamanaka generó células iPS a partir de fibroblastos embrionarios de ratón usando plásmidos (Okita et al., 2008).

Otra manera de evitar la integración viral es generar células iPS usando químicos o moléculas pequeñas. Además de los fibroblastos, las células iPS de ratón han sido generadas a partir de células de médula ósea (Takahashi and Yamanaka, 2006), células epiteliales gástricas y hepatocitos (Aoi et al., 2008), células pancreáticas (Stadtfeld et al., 2008a), células madre neuronales (Kim et al., 2008; Silva et al., 2008), linfocitos (Hanna et al., 2008). Las células iPS humanas han sido generadas a partir de fibroblastos de la piel, queratinocitos (Aasen et al., 2008), y células progenitoras de la sangre (Loh et al., 2009).

Inconvenientes/ Retos

Sin embargo, la aplicación clínica de las células iPS también se enfrenta a muchos obstáculos, algunos compartidos con las células ES y otros que son únicos. El primer obstáculo común es la formación de teratoma. Un pequeño número de células no diferenciadas podría resultar en la formación de teratomas (tumores celulares que comprenden muchos tipos de células), por lo que una meta clave es inducir la diferenciación en células humanas ES o iPS en el tipo celular requerido mientras quedan muy pocas células no diferenciadas. Por ejemplo, dos de los cuatro genes que están en la 'receta básica de ingredientes' son conocidos por activarse en tumores. La técnica debería evaluar el riesgo de que las células iPS trasplantadas en el cuerpo del paciente empiecen a replicarse fuera de control dando lugar a cáncer.
Según Yamanaka (y lo dijo tal cual en la lectura de la ceremonia Nobel el pasado 7 de diciembre) a tecnología de células iPS potencialmente podría sobrepasar dos obstáculos importantes asociados con las células madre embrionarias: el rechazo inmunológico después del transplante y las preocupaciones éticas en torno al uso de embriones humanos. Los embriones humanos no son fáciles de obtener, y habría que considerar esta investigación como éticamente cuestionable. 

Hasta aquí participamos en la XIX Edición del Carnaval de Biología, organizado por La Fila De Atrás, blog perteneciente a @MyrRB 
 
 Cuestiones a debatir (si os apetece, claro)

 ¿Podría Yamanaka haber descubierto las células iPS sin su conocimiento previo de las ES? ¿Fue decisivo para su investigación el hecho de que pudiera considerar las células madre embrionarias como impedimento ético? Quiero decir, así como las limitaciones de índole física (leyes de la física, o de la materia), nos obligan a desarrollar la creatividad buscando soluciones ingeniosas, ¿los impedimentos éticos fomentan también esta faceta científica? ¿Es posible como plantea Dawkins que el conocimiento científico nos proporcione una 'ética humana'?

Referencias

[1] Wikipedia (http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula)
ResearchBlogging.orgYamanaka, S. (2009). A Fresh Look at iPS Cells Cell, 137 (1), 13-17 DOI: 10.1016/j.cell.2009.03.034
Todas las demás referencias del texto están sacadas de la información proporcionada en la página de los Nobel (http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2012/advanced.html y http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2012/popular.html)


1 comentario:

  1. Sin duda han sido los impedimentos éticos los que nos han llevado a investigar con células reprogramadas y no con células madre.... sin embargo la investigación con células madre va mucho mas adelantada, los problemas inmunológicos de cara a transplante se han saltado con relativa facilidad y no producen problemas de tumoración. Sin dudas los impedimentos nos ayudan a ser mas creativos... pero no dejas de ser impedimentos. Mis jefes a diario me joden y me imponen para que mejore... no lo dudo, Pero eso me lleva una tal cantidad de tiempo, minado de moral, contratiempos, retrasos, nervios y estrés.

    En este caso estoy de acuerdo contigo en que hemos aprendido de una imposición moral... pero ¿Habríamos necesitado desprogramar de no haber existido ese contratiempo? ¿Ya se estaba investigando de antes la desprogramación...¿No habríamos llegado al mismo sitio? la diferencia es que todo el dinero y tiempo invertido en lo segundo... se habría invertido en lo primero y ahora iríamos mucho mas adelante.

    Gracias por seguir con el debate Uuq

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