VdlS: Noves cèl·lules per a un nou cor

Un vídeo curtet per aquesta nova entrega del Vídeo de la “Setmana”. En què us fa pensar el que heu vist? Bé, no cal posar-hi massa imaginació per reconèixer el batec del cor. En realitat, es tracta de cèl·lules cardíaques que estan duent a terme la seva funció: bategar de manera coordinada, com ho fan una seixantena de vegades per minut al nostre cos. La qüestió és, però, que aquests cardiomiòcits—cèl·lules de la musculatura cardíaca—eren fa tot just uns mesos cèl·lules de la pell (fibroblasts més concretament). Sorprenent, oi?

Aquest vídeo el podeu trobar també a YouTube o a la seva font original. Va aparèixer fa uns dies al blog (altament recomanable) Apuntes científicos desde el MIT, escrit per en Pere Estupinyà, un bioquímic i divulgador científic que actualment treballa a Washington DC. Al post explica l’origen del vídeo, i com s’aconsegueix aquesta misteriosa transformació de cèl·lules de la pell a cèl·lules cardíaques. De fet, les cèl·lules que heu pogut veure són Induced Pluripotent Stem Cells (d’ara endavant, iPS), o cèl·lules mare pluripotents induïdes.

En aquesta darrera paraula hi ha la clau per entendre el procés del qual ara parlaré. Les cèl·lules mare (o cèl·lules soca, en una denominació més correcta) són aquelles cèl·lules d’un organisme que encara no s’han diferenciat totalment, i poden potencialment convertir-se en diferents tipus cel·lulars. Durant el desenvolupament d’aquest organisme, es produeix una limitació progressiva dels diferents “futurs” que els esperen a les seves cèl·lules:

  • El zigot (la cèl·lula resultant de la fecundació) és totipotent: té la capacitat potencial de convertir-se en qualsevol tipus cel·lular de l’individu adult.
  • A mesura que avança el desenvolupament, cada individu passa per les fases d’embrió, fetus i juvenil. En paral·lel, aquesta cèl·lula inicial es divideix moltíssimes vegades, i les seves descendents veuen progressivament reduït el ventall de possibilitats cel·lulars que tenen al davant; passen, doncs, a ser cèl·lules pluripotents (les cèl·lules de la masssa interna dels blastocists) i, més endavant (en estadis més avançats i fins i tot com a reserva en certs teixits adults), multipotents.
  • Finalment, cadascuna d’elles es diferencia (es converteix) en un hepatòcit, una neurona o qualsevol altra cèl·lula habitual al nostre cos, un estadi que ja no abandonaran: són, doncs, cèl·lules unipotents.

A mesura que el desenvolupament avança, es va definint el futur de cada cèl·lula derivada del zigot totipotent original. Font: Wikipedia

En general, quan sentim a parlar de cèl·lules mare, ens en vènen al cap dues tipologies: les embrionàries i les adultes. De fet, són simplement cèl·lules que es troben en estadis diferents de la seva progressiva diferenciació. Les cèl·lules mare derivades d’embrions tenen el seu potencial gairebé intacte i poden esdevenir pràcticament qualsevol tipus cel·lular. Les cèl·lules mare derivades de teixits adults (la medul·la òssia, el greix o les capes més profundes de la pell, per exemple), en canvi, presenten una versatilitat menor i només podran esdevenir aquells tipus cel·lulars amb els quals estan emparentades més directament.

L’aplicació més evident d’aquestes cèl·lules, de la qual tots hem sentit parlar als mitjans, és la medicina regenerativa. Les cèl·lules mare adultes no provoquen problemes de rebuig pel fet que es poden obtenir del pacient, però tenen un potencial limitat i només es poden aplicar en certs teixits. Aquesta és una dificultat que es pot evitar amb les cèl·lules mare embrionàries, que presenten la capacitat de donar lloc a pràcticament qualsevol teixit. Les dificultats tècniques apareixen, en aquest cas, per la dificultat de controlar el seu creixement (el que pot provocar càncers) i perquè poden generar rebuig en pacients no-compatibles. A banda, hi ha les dificultats ètiques associades a la manipulació d’embrions, que són encara més grans quan pensem que la solució al problema del rebuig seria l’obtenció d’un embrió clònic del pacient.

Cèl·lules mare de ratolí... i cèl·lules mare de Kukuxumusu (Genial el calendari de 2009! Un cop més, gràcies.)

Quina és la solució d’aquest dilema, doncs? Exactament, les cèl·lules iPS. Tal com dèiem abans, es tracta de cèl·lules pluripotents induïdes. Ja sabem que la pluripotència ens indica la capacitat de diferenciar-se en diversos tipus cel·lulars. Parlem doncs de la importància que siguin induïdes: són cèl·lules mare que, de fet, no eren cèl·lules mare, sinó cèl·lules diferenciades en un teixit adult, en aquest cas la pell. Afegint-hi i induint-hi l’expressió de quatre (!) gens, aquestes cèl·lules perfectament limitades per dur a terme la seva funció de pell recuperen la potencialitat que havien tingut en el passat.

Les iPS cells es van obtenir per primer cop el 2006 en ratolins, i l’any següent ja es va aconseguir reproduir el resultat amb cèl·lules humanes. D’acord amb els primers estudis de Yamanaka el 2006, els quatre gens que cal afegir-los (o, més ben dit, transfectar-los utilitzant un vector víric) són aquests: Oct3-4, Sox2, c-Myc i Klf-4. Els dos primers són molt importants per mantenir la pluripotència i se n’ha comprovat la presència a les cèl·lules mare “normals”. En analitzar-les, s’ha vist que aquestes cèl·lules presenten la majoria de característiques pròpies de les cèl·lules mare: alta capacitat de proliferació, aspecte similar, expressió de gens característics, alta activitat de les telomerases (les recordeu? si no, aquí us en parlo)… Fins i tot són capaces de passar “desapercebudes” en un embrió, i donar lloc així a individus quimera: en part normals, en part iPS (com es veu a la figura).

El procés d'obtenció de les "iPS cells". Cliqueu-hi per accedir a la figura i el peu de foto originals a Nature

Durant aquests quatre anys, el procés de generació de cèl·lules iPS s’ha anat refinant. S’han utilitzat gens lleugerament diferents però pertanyents a les mateixes famílies, se n’ha eliminat algun perquè s’ha comprovat que no era imprescindible per al procés… En aquest aspecte, destaca la supressió de c-Myc, ja que és un oncogen: això permet una major proliferació d’aquestes cèl·lules, però també és responsable que aquestes cèl·lules puguin esdevenir tumorals (si fa no fa en un 20% dels casos). Evitant-ne l’ús, el procés de generació de les cèl·lules iPS és una mica més lent, però si fa no fa igual d’eficient. Podeu ampliar la informació amb més dades tècniques a la Wiki (en anglès).

Els usos d’aquestes cèl·lules són diversos, com heu pogut veure al post d’Apuntes científicos…, però l’ús més obvi és un cop més el de la medicina regenerativa. Un cop recuperada la seva pluripotencialitat, només cal convertir aquestes cèl·lules en el tipus que més ens convingui, és a dir, tornar a restringir-los clarament el destí, però aquest cop adoptant unes funcions diferents a les que feien originalment. Això s’ha de fer en primer lloc en cultius cel·lulars al laboratori, i és la tasca en la qual es centren avui els investigadors. Els cultius es suplementen amb els diversos factors (gens i proteïnes específics) necessaris per imitar el procés que té lloc de manera natural al desenvolupament, per arribar a fer d’aquesta manera cèl·lules necessàries per al tractament d’un fetge, un cor o un cervell d’un malalt.

Com moltes altres tècniques, som només en un estadi inicial, i pot ser que els seus fruits no siguin tan grans com les esperances que hi estem posant. La decepció just després d’una gran expectació és freqüent en aquest camp (recordeu el cas de la teràpia gènica, per parlar d’un exemple recent), però de ben segur que la recerca val la pena i ens continuarà proporcionant satisfaccions, de les quals el vídeo d’avui només és una petita mostra.

Actualització del 2 de febrer. Just l’endemà de publicar aquest post, El País anunciava la notícia que aquesta tècnica pot quedar superada aviat: en un article publicat a Nature es demostrava que és possible el pas directe de fibroblats a neurones, sense travessar l’estadi d’iPS. Vies complementàries?

Advertisements

6 comentaris

Filed under Biologia, Recerca, Vídeo de la Setmana (VdlS)

6 responses to “VdlS: Noves cèl·lules per a un nou cor

  1. Sara

    Felicitats pel post, Xavi!
    Molt aclaridor i ordenat, i crec q el tema està prou “de moda” com per què la gent s’hi interessi.
    És important, però, remarcar les limitacions existents en quant a teràpia, i això fa notar la necessitat de conèixer a fons els sistemes biològics que volem manipular abans de fer-ho. Clar que això és menys atractiu que la promesa de curar malalties congènites ràpidament…

    • icientificats

      Justament l’últim paràgraf va en aquesta línia. Les modes poden ser positives, perquè generen interés i, sobretot, inversió en aquella temàtica. És clar, però, que cal estudiar molt encara per arribar a obtenir uns resultats clínics vàlids. La complexitat dels sistemes biològics (continuo dient que és la principal sorpresa que em va donar la carrera) ens en deixa lluny de moment, però cal esperar que en tindrem fruits un dia o altre. La promesa és vàlida, però sempre ben explicada.

  2. Jordi

    jo que no he estudiat biologia no hagues dit mai que hi hagues tants tipus de “evolucio” o estats de les célules, pero sens dubte que es molt interesant el post. Suposo que ara la investigacio s’està enfocant en el fet de poder utilitzar les célules mare i pluripotents sense entrar en conflictes morals o étics, pero esperem que amb tots els esforços que s’hi estan dedicant acabin arribant els resultats pràctics (aquells que la ciutadania pot percebre per les aplicacions que s’en facin). Sens dubte seria una bona noticia per tots!

    • icientificats

      Gràcies pel link! Justament va en la línia de l’actualització que vaig fer la setmana passada a la notícia. En aquest cas, però, la informació és més completa. Molt recomanable!

  3. Retroenllaç: 2010: Diversos resums en un resum | iCIENTIFICats

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out / Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out / Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out / Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out / Canvia )

Connecting to %s