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NEUROLO GÍA

Células madre neurales: ¿las grandes reparadoras? La clave del tratamiento del sistema nervioso adulto lesionado podría encontrarse en entender cómo actúan las células madre JOSÉ M ANUEL GARCÍA VERDUGO Y SAR A GIL- PEROTÍN

A

pesar de los esfuerzos de la medici-

activamente durante el tiempo de actuación de

  na por minimizar el impacto de las

la bomba. Al analizar la ZSV inmediatamente

  enfermedades o lesiones del siste-

después de la infusión intraventricular, solo se

  ma nervioso central (SNC), la inca-

encontraron astrocitos radiales (células en divi-

  pacidad del cerebro de recupe-

sión lenta) y células ependimarias (de revesti-

rarse por completo conlleva a menudo déficits

miento ventricular y que no se dividen). A los

neurológicos permanentes. Este problema ha

pocos días de retirar la sustancia antimitótica, la

motivado la búsqueda de nuevas estrategias

zona subventricular se hallaba completamente

terapéuticas para la regeneración del tejido le-

repoblada de neuronas jóvenes.

EN SÍNTESIS

sionado, entre ellas, la terapia con células madre

Terapia neurorregenerativa

neurales (CMN).

1

Ciertas estrategias neu­ roprotectoras novedosas han permitido minimizar el daño tras una lesión neuro­ lógica. Sin embargo, la medi­ cina actual se ha quedado a las puertas de la neurorrege­ neración.

2

El hallazgo de las células madre neuronales abrió hace más de dos decenios la posibilidad de investigar su uso terapéutico. Desde entonces, la medicina rege­ nerativa del sistema nervio­ so central avanza a pasos agigantados.

3

Hoy en día, numerosos ensayos con células madre para regenerar las le­ siones neurológicas revelan, en animales, la inocuidad de esta terapia.

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Por otro lado, mediante la inyección de un marcador de células en proliferación y el posterior

Hasta el momento se conocen dos centros proli-

estudio de la ZSV en momentos diferentes tras la

ferativos en el cerebro de mamíferos adultos don-

infusión de la droga antimitótica se observó que

de residen células madre: la zona subventricular

en un primer momento se marcaban los astroci-

(ZSV) de los ventrículos laterales y el giro dentado

tos radiales, mientras que otros tipos celulares,

hipocampal. Aunque se han encontrado células

incluso neuronas, presentaban la marca a los po-

con potencial proliferativo en otras regiones del

cos días, lo que indicaba que estas procedían de

SNC, como el tercer ventrículo, el canal ependi-

aquellos astrocitos radiales.

mario de la médula espinal o la corteza cerebral,

En condiciones naturales, las nuevas neuronas

todavía sabemos poco sobre la actividad neuro-

que proceden de la zona subventricular forman

génica en estas regiones y su implicación en el

cadenas protegidas o aisladas por una envoltura

funcionamiento cerebral.

de glía y se incorporan a una ruta de migración

Las primeras CMN que se identificaron fue-

hacia el bulbo olfativo. Allí dan lugar a un tipo

ron las que se alojan en la ZSV. A finales del si-

de neuronas maduras de carácter inhibitorio que

glo xx, el grupo de Arturo Álvarez Buylla, de

se integran formando parte de los circuitos ner-

la Universidad de California en San Francisco,

viosos existentes. Estas neuronas no son capaces

y nuestro equipo de la Universidad de Valencia

de migrar a otras regiones ni de dar lugar a otros

demostramos en roedores que las células de tipo

tipos de neuronas. Pese a ello, este descubrimien-

B o astrocitos radiales eran las células madre del

to representa un gran avance en el campo de la

SNC adulto. De los numerosos experimentos que

neurociencia y la terapia celular, ya que ha permi-

llevamos a cabo, uno resultó clave. Mediante una

tido conocer el tipo de célula con el que hay que

bomba osmótica, introdujimos en el ventrículo

mantener un «diálogo». La perseverancia de los

cerebral de los animales una droga antimitóti-

investigadores en este campo podría, en el futuro,

ca (arabinósido de citosina), la cual produjo la

permitir desviar la ruta de migración hacia zonas

muerte de los tipos celulares que se dividían

lesionadas o generar tipos neuronales a la carta. MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

NEUROESFERAS

CORTESÍA DE JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO Y SARA GIL-PEROTÍN

Las células madre neurales pueden expandirse in vitro a partir de la zona subven­ tricular formando estructuras redondeadas, similares a una mora, llamadas neuroesferas. A la izquierda se observa una neuroesfera que ha in­ corporado un marcador de división (bromodeoxiuridina), en verde, y otra que expresa un marcador de célula madre glial, la proteína GFAP, en rojo. Cuando las neuroesferas se siembran en un medio que propicia la diferenciación dan lugar a neuronas, astrocitos y oligodendrocitos (abajo, de izquierda a derecha).

¿Existen en el cerebro humano?

de muerte celular que desencadena la falta de

La neurogénesis adulta en mamíferos, tanto en la

nutrientes y oxígeno. Tampoco es posible admi-

zona subventricular como en el giro dentado, se

nistrar sustancias marcadoras de proliferación in

ha descrito primero en ratones y, con posteriori-

vivo, ya que son citotóxicas.

dad, en otras especies, como ratas, gatos, vacas,

En los humanos, los astrocitos actúan, asimismo,

conejos, perros, monos e incluso humanos. Pero,

como células madre neuronales. Además, poseen

si bien la naturaleza de las células madre es la

multipotencialidad: no solo son capaces de gene-

misma, existen algunas diferencias citoarquitec-

rar neuronas, sino que, en la etapa adulta, también

tónicas entre especies, lo que obliga a ser cautos

producen células de la glía. Sin embargo, el número

a la hora de establecer correlaciones. Una de las

de CMN en las personas resulta mucho menor en

limitaciones para el estudio de la neurogénesis

proporción comparado con el que presentan los

adulta en humanos reside en la carencia de mues-

roedores. Por otra parte, todavía no se ha escla-

tras anatomopatológicas en buen estado de con-

recido cuál es el destino final de la descendencia

servación y fijación. Por cuestiones legales, ha de

celular. Mientras que en los ratones, como ya se

pasar un número de horas determinado desde la

ha comentado, son los bulbos olfativos, ese mis-

muerte hasta la fijación de los tejidos, fenómeno

mo destino migratorio de las neuronas jóvenes no

este último necesario para frenar los procesos

existe en los humanos adultos. Así lo corroboraron

MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

55

NEUROLO GÍA

BO

ZSV

Jonas Frisén, del Instituto Karolinska, y sus cola-

esta técnica confirmó la neurogénesis adulta en

(14C).

otras regiones del cerebro como el giro dentado

constituye un isótopo de carbono poco

hipocampal. A pesar de que la neurogénesis en el

abundante; en los organismos vivos se presenta

bulbo olfativo adulto en humanos sea anecdótica,

en concentraciones muy bajas. El equipo de Frisén

se ha demostrado la existencia de actividad pro-

basó su investigación en la elevación de los niveles

liferativa en la ZSV, si no dirigida a la formación

boradores mediante la prueba de carbono-14 El GD

Destino: el bulbo olfativo En el cerebro de ratón adulto (corte sagital) se han constatado dos regiones como fuente de células madre. Por un lado, la zona subventricular (ZSV) que tapiza los ventrículos laterales y que contiene una población de células madre capaces de diferenciarse a neuronas en el bulbo olfativo (BO). Para ello tienen que migrar varios milímetros ( flecha). Por otro, el giro dentado del hipocampo (GD) donde las células madre que se encuentran en la porción subgranular o basal se diferencian a neuronas funcionales en la misma región.

14C

atmosféricos de

14C

tras los ensayos con bomba

de neuronas, probablemente relacionada con la

atómica que se realizaron durante la Guerra Fría

formación de astrocitos u oligodendrocitos (cé-

(entre 1955 y 1963). En cada momento, el

lulas productoras de mielina).

nómico celular se correlaciona con el

14C

14C

ge-

atmos-

A diferencia del cerebro adulto, el estudio his-

férico, el cual se incorpora en el momento de la

tológico cerebral de fetos y niños menores de un

duplicación del ADN previo a la división celular.

año ha demostrado que en esas edades existe pro-

De esta manera, en función de la concentración

liferación celular y migración de nuevas neuronas

de 14C podía conocerse la edad de las células de las

al sistema olfativo y, lo que es más sorprendente,

personas. Mediante centrifugación y citometría

hacia la corteza cerebral prefrontal. Ello podría

de flujo específica para marcadores de neuronas

indicar que, en el curso de la evolución, nuestro

se obtuvieron los núcleos neuronales con ADN

cerebro ha aprendido a realizar un refinamiento

genómico de los sujetos. A modo de ejemplo, si la

de sus conexiones en etapas tempranas.

muestra procedía de un varón nacido en 1930 y el

El giro dentado hipocampal (región que se re-

ADN mostraba niveles de 14C elevados correspon-

laciona con el aprendizaje y la memoria) también

dientes a etapas posteriores a 1955, ello indicaba

posee células madre neurales, en concreto, astro-

que habían nacido nuevas neuronas durante di-

citos radiales que generan neuronas funcionales

cha etapa y posteriormente al nacimiento. Según

in situ. Hace más de un decenio, Peter Ericksson,

concluyeron los autores, la neurogénesis postnatal

del Instituto Salk para Estudios Biológicos, cons-

en los bulbos olfativos humanos resulta insigni-

tató que en el hipocampo humano persiste la

ficante, pues alcanza algo más de un 1 por ciento

formación de nuevas neuronas durante la edad

de recambio neuronal en 100 años, si pudiéramos

adulta, a diferencia de lo que ocurre en la zona

llegar a vivirlos. Como veremos más adelante,

subventricular.

Astrocitos: las células madre neurales en los roedores La zona subventricular (ZSV) en el cerebro de ratones adultos (a) se halla compuesta

a

b ZSV no tratada

A los 0 días

c

A los 2 días

d

A los 14 días

por varios tipos celulares: células ependi­ marias (violeta), astrocitos (azul), precur­ sores de amplificación (verde) y neuronas migradoras (rojo). El arabinósido de citosina (Ara-C) es una droga antimitótica, capaz de eliminar a las células que se están dividien­ poran la citosina alterada que desencadena la muerte celular. Tras la infusión intraven­ tricular de Ara-C durante seis días (0 días postinfusión; b), la ZSV no presenta proge­ nitores (neuronas jóvenes) o precursores de

Tras 6 días de infusión intraventricular

amplificación, pero sí astrocitos, cuya tasa

observan astrocitos en contacto con la luz

(d), la ZSV muestra todos los tipos celulares

de división es baja (son células en reposo).

ventricular ( flecha). Dos días después de la

y en la proporción con que conforman la

Asimismo persisten las células ependima­

infusión (c) comienzan a aparecer de forma

zona subventricular de control (no tratada),

rias, ya que no se dividen. Con frecuencia se

ocasional algunos progenitores; a los 14 días

es decir, completamente regenerada.

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MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

CORTESÍA DE JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO Y SARA GIL-PEROTÍN

do: durante la fase de síntesis estas incor­

Esto lo ha corroborado de nuevo el grupo de Frisén a partir de la medición de los niveles de 14C

atmosférico en humanos: que constató que al

menos un tercio de las neuronas del giro dentado hipocampal se recambian durante la vida , lo que supone el nacimiento de 700 neuronas al día o, lo que es lo mismo, un 1,75 por ciento de nuevas neuronas al año. De hecho, las personas con alzhéimer presentan una importante afectación

Cadenas de migración neuronal en el ratón La imagen del cerebro de ratón adulto (a) muestra la zona subventricular (ZSV), en

a

los ventrículos laterales. En esta región (b), las nuevas neuronas presentan forma fusi­

ZSV

b

del giro dentado e incluso los síntomas iniciales de la enfermedad se derivan de manera directa de la lesión de dicha estructura.

Potencial terapéutico La constatación de que en los humanos existan,

Células migradoras Capa de células ependimarias

aunque en pequeñas cantidades, CMN capaces de dividirse y formar nuevas neuronas y glía invita a

Astrocitos

pensar de forma inevitable y con cierta esperanza que estas células puedan utilizarse para reparar que han sufrido una pérdida de neuronas, con los correspondientes síntomas neurológicos. Las CMN poseen la propiedad del patotropismo, es decir, una afinidad para anidar en tejidos lesionados. Esta característica la comparten con otras células madre, entre ellas, las mesenquimales. Aunque todavía se desconoce el mecanismo molecular del patotropismo, se sabe que expresan una gran variedad de receptores capaces de responder a señales químicas que emanan de las regiones deterioradas. En modelos animales se ha visto que la muerte neuronal estimula la división de las células madre propias del SNC, además de su migración e incluso su establecimiento en las regiones da-

forme (rojo) y aparecen envuel­

ENRIQUE LLUCH (ilustración); CORTESÍA DE JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO Y SARA GIL-PEROTÍN (micrografía)

Precursor de amplificación

zonas dañadas. Se podrían aplicar en las áreas

c

tas por los astrocitos (azul), así como por las células de amplifi­ cación (verde). Ocasionalmente, algunos astrocitos contactan con la luz ventricular. Las célu­ las ependimarias (violeta), con sus característicos cilios, aíslan las cadenas de la luz ventricular. Las células migradoras son las únicas células que se mueven por la ZSV en su camino hacia los bulbos olfativos. La micrografía de microscopía electrónica (c) muestra la imagen real de una ca­ dena de células migradoras (rojo), astrocitos (azul), precursoras de amplificación (verde) y ependimarias (violeta).

ñadas a través de la conexión con las neuronas locales en plena funcionalidad. Estas células se diferencian in situ de tipos neuronales y gliales

cas de las CMN y amplificarlas in vitro, puesto

maduros. El «pero» viene determinado por la pe-

que las células madre neurales pueden cultivarse

queña cantidad de células madre neuronales que

artificialmente con factores de crecimiento. Ello

acceden y se integran a la región deteriorada. La

propiciaría neuroesferas (clones de células), las

escasa mejoría del animal se relaciona más con

cuales pueden expandirse y dar lugar a grandes

la plasticidad neural (reconexión de las células

cantidades de células con sus propiedades pre-

supervivientes) que con la neuroprotección o

servadas. No obstante, existen ciertos límites: a

la reposición celular. Para superar este inconve-

partir de un cierto número de días de cultivo,

niente, podría estimularse la producción de CMN

estas corren el riesgo de perder su potencial, en-

mediante la administración de factores de cre-

vejecer o presentar daños en su ADN.

cimiento intraventriculares, la promoción del

Las CMN expandidas o amplificadas en el labo-

desplazamiento de un mayor número de células

ratorio para su uso terapéutico pueden proceder

hacia las regiones lesionadas, o ambos. También

del mismo individuo (células autólogas) o de otro

podrían aprovecharse las propiedades intrínse-

de la misma especie (alogénicas). Las primeras

MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

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NEUROLO GÍA

inconveniente: el trasplante alogénico requeri-

En el cerebro humano

ría la adición de medicación inmunosupresora

a

sistémica a fin de evitar el rechazo inmunitario.

La zona subventricular (ZSV) humana pre­

En la actualidad se están investigando fuentes

senta características propias que la diferen­

alternativas y más accesibles de células capaces de

cian de otras especies. Alojada en los ventrícu­

reparar el sistema nervioso central de mamíferos

los laterales del cerebro (a), se organiza en

adultos. Hasta el momento se han obtenido po-

b

blaciones celulares multipotentes a partir de los Astrocitos

bulbos olfativos o el filum terminal de la méduAxones mielínicos

la espinal. También se ha aislado un tipo celular especial: la glía envolvente olfativa. Se trata de células gliales que recubren los axones del nervio olfativo sirviéndoles de guía en su recorrido desde la mucosa nasal hasta el bulbo olfativo, donde establecen sinapsis. Su gran accesibilidad y su función facilitadora en la remielinización axonal y la angiogénesis, a través de la secreción de factores de crecimiento, las ha hecho objeto de aplicación en lesión medular y otras enfermedades neurodegenerativas; entre estas, la esclerosis múltiple, la

Capa de células ependimarias Capa I

Neurona madura Capa II (GAP)

Capa III

diagrama tridimensional (b), la ZSV presenta una capa de

ENRIQUE LLUCH (ilustración); CORTESÍA DE JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO Y SARA GIL-PEROTÍN (micrografía)

células ependimarias (I) que revisten el ventrículo lateral y contienen numerosos cilios y una expansión radial hacia el neuropilo; una segunda capa (II o GAP) formada por Capa I

Capa II (GAP)

Capa III

ensayos clínicos en humanos han demostrado escasos efectos secundarios, también las mejorías

tres capas. Como muestra el

c

esclerosis lateral amiotrófica o la ataxia. Aunque

expansiones de las células ependimarias y de astrocitos

y que aloja pocos cuerpos celulares, y una tercera donde se hallan los cuerpos celulares de astrocitos, que, al expandirse, contribuyen a formar la capa GAP. Las células madre se encuentran en la tercera capa. Por debajo de ella apare­ cen numerosos axones mielínicos, y es donde surgen las primeras neuronas. La micrografía de microscopía electrónica de la ZSV humana (c) muestra las tres capas características. Obsérvese que en la capa GAP de los humanos no existen ni cuerpos celulares ni células migradoras ni precursores de amplificación, a diferencia de lo que ocurre en los múridos.

clínicas resultan modestas. En los últimos decenios, diversas pruebas en modelos animales han revelado la capacidad de las células madre de inducir la regeneración nerviosa en caso de infarto cerebral, lesión medular traumática o enfermedades neurodegenerativas (esclerosis múltiple, enfermedad de Alzheimer o de Parkinson). Sin embargo, cuando hablamos de terapia celular debe andarse con precaución a la hora de extrapolar los resultados en modelos animales a los humanos. Bien es cierto que, si hace unos años alguien nos hubiera dicho que hoy sería posible desarrollar un esbozo cerebral in vitro en una placa de laboratorio, no le habríamos creído. El equipo de Jürgen Knoblich, del Instituto de Biotecnología Molecular en Viena, ha conseguido en fecha reciente generar porciones de cerebro (organoides) a partir de células madre que habían crecido en un biorreactor. Incluso han desarrollado un esbozo de corteza cerebral que remedaba la estructura en capas y las regiones proliferativas in vivo. Estos resultados constatan que la neuro-

son de acceso más complicado, pues tapizan los

ciencia avanza a pasos agigantados y que las me-

ventrículos laterales o se hallan en el hipocampo,

tas propuestas se encuentran cada vez más cerca.

por lo que se requieren métodos invasivos para

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su obtención. Las células alogénicas pueden ob-

Vías hasta la zona lesionada

tenerse en intervenciones quirúrgicas llevadas

El método de administración de las células ma-

a cabo para tratar otras patologías, pero con un

dre también es objeto de estudio. ¿Qué es mejor, MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

ponerlas en el lugar donde se necesita que ani-

anatómica específica, pudiendo localizar el ori-

den, es decir, donde existe el daño neuronal, o

gen y destino de las células administradas. Estas

aplicarlas de forma sistémica, por vena o arteria,

ventajas posibilitan el seguimiento evolutivo del

técnicamente más sencillo, con la esperanza de

trasplante celular y, a largo plazo, comprobar los

que lleguen a su destino?

efectos terapéuticos del mismo (por ejemplo, la

El trasplante in situ asegura que todas las cé-

variación volumétrica de las lesiones en el tiem-

lulas madre neuronales alcancen la diana. Ello

po). Por último, y no por ello menos importante,

resulta sobre todo interesante en las lesiones fo-

ofrece la posibilidad de analizar aspectos funcio-

cales o no difusas del sistema nervioso (la lesión

nales de los tejidos mediante técnicas espectros-

secundaria en un infarto cerebral, por ejemplo).

cópicas. Por tanto, en modelos animales, la RMN

No obstante, el acceso directo al SNC constituye

puede ayudar a reducir el número de individuos

un procedimiento invasivo que incluye la inter-

de experimentación y a predecir qué cambios

vención quirúrgica bajo anestesia general.

cabe esperar de la terapia con células madre en

Si bien la administración sistémica es la mejor

la traslación clínica.

opción en caso de lesiones difusas del sistema

Como ventaja adicional, puede aprovecharse el

nervioso, presenta, asimismo, una contrapartida:

ferromagnetismo de las nanopartículas de hierro

aunque supone un riesgo mínimo, no asegura la

para dirigir las CMN hacia las regiones de inte-

llegada de todas las células al tejido dañado. El

rés, ya que resultados obtenidos recientemente

rendimiento de CMN que alcanzan por vía ve-

en nuestro laboratorio muestran que al aplicar

nosa su destino es bajo. Las células pasan por los

externamente campos magnéticos en las tres

diferentes órganos de la circulación general, los

dimensiones del espacio, las células cargadas de

cuales actúan como filtro y retienen un número

hierro quedan retenidas allí donde se las necesita.

elevado de ellas (sobre todo el pulmón y el híga-

Por tanto, con este sistema llegarían más célu-

do). Otra posibilidad sería utilizar la vía arterial,

las al destino prefijado; también necesitaríamos

en concreto la arteria carótida. De esta manera se

cantidades menores para los ensayos, factor que

favorecería la llegada de células al tejido diana,

se debería tener en cuenta en caso de baja dispo-

pero con el riesgo de provocar una microemboli-

nibilidad. El uso de biomateriales que faciliten la

zación de pequeñas arterias cerebrales. Entonces,

migración entre dos puntos del cerebro ya se ha

¿cuál es la mejor solución? La vía de administración sistémica podría optimizarse con métodos que beneficiaran la llegada de células a su lugar

Bajo el microscopio

de acción. Una posibilidad sería la modificación de las células para que reconocieran receptores

Las células madre mesenquimales y neurales captan nanopartículas de hierro.

específicos del sistema nervioso. En este ámbito,

Estas últimas pueden utilizarse como agentes de contraste de imagen por reso­

la nanomedicina, una nueva ciencia, ha aportado

nancia magnética nuclear, de manera que permiten el seguimiento in vivo de las

un elemento crucial para la terapia celular: las

células infundidas sin que por ello se altere su potencialidad o viabilidad. En la

nanopartículas.

micrografía de la izquierda (a) se observa una célula en cultivo con partículas de

En nuestro laboratorio estamos desarrollando

hierro de aspecto dorado ( flechas) en su interior. En b aparece la internalización

un método de marcaje de subtipos de células ma-

de las nanopartículas en los lisosomas ( flechas) de células viables. Probablemen­

dre con pequeñas partículas de óxido de hierro.

te, el sistema lisosomal elimine el hierro con el tiempo.

teriales biocompatibles, poseen la propiedad del

a

b

CORTESÍA DE JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO Y SARA GIL-PEROTÍN

Estas nanopartículas, que se recubren con maferromagnetismo. Asimismo, resultan inocuas para las células y son agentes de contraste, pues pueden visualizarse mediante imagen por resonancia magnética nuclear (RMN). La RMN ofrece varias ventajas. Por un lado, se trata de una técnica no invasiva que no implica radiación ionizante, pero que detecta células con alta resolución espacial y temporal. Por otro, per-

5 µm

5 µm

mite contextualizar las células en una ubicación MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

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NEUROLO GÍA

Otras fuentes de células para neuropatologías La exploración en el campo de la terapia celular ha permitido descubrir nuevas fuentes de células madre adultas que, por su versatilidad y sus características biológicas, se erigen junto a las células madre neuronales como candidatas para su uso generalizado en medicina regenerativa para tratar diferentes patologías del sistema nervioso central. Veamos algunas de esas posibilidades: • Células madre mesenquimales adultas

mejor dicho, por el componente inflamato­

las CMPI. Estas se obtienen a partir de la

(CMM): Una gran ventaja de estas células

rio asociado al daño tisular, lo que supone

transformación de células procedentes de

reside en que pueden obtenerse, en canti­

un aumento del porcentaje de células que

distintos tejidos adultos, inducida por la so­

dades elevadas, a partir de la médula ósea

llegan a la diana terapéutica. Pese a que

breexpresión de factores de transcripción

o grasa del propio paciente. Se caracterizan

múltiples modelos animales de enfermeda­

[véase «El poder terapéutico de nuestras cé­

por su adherencia al plástico y por la expre­

des neurológicas tratados con estas células

lulas», por K. Hochedlinger; Investigación y

sión de antígenos de superficie específicos.

demuestran mejoría, no se ha comprobado

Debido a que las CMM no expresan el com­

que, in vivo, sean capaces de diferenciarse

Se trata de células diferenciadas que se

plejo mayor de histocompatibilidad tipo II,

como neuronas. A las CMM se les atribuye

han sometido a un proceso de desdiferen­

tampoco producen rechazo inmunitario ni

más bien un efecto trófico: liberan sustan­

ciación (borrado de los elementos que la

requieren la prescripción de medicación in­

cias o factores protectores que aumentan la

definen como célula diferenciada) y que

munosupresora en el huésped.

Ciencia, julio de 2010].

supervivencia de las células locales, en lugar

terminan comportándose como células

Las CMM son capaces de modular el

de participar en la reposición neuronal. En

madre embrionarias, aunque no proceden

sistema inmunitario, ya que poseen pro­

la actualidad existen más de 200 ensayos

directamente de un organismo en desarro­

piedades antiinflamatorias. Ello resulta útil

clínicos en humanos que utilizan CMM y

llo. La adición de medios específicos de dife­

sobre todo en el caso de enfermedades con

hasta el momento no han producido efectos

renciación a las CMPI ha permitido obtener

desregulación inmunitaria, como la escle­

adversos graves.

en cultivo células de las tres capas embrio­

rosis múltiple, entre otras. De igual modo

• Células madre pluripotentes inducidas

narias, entre ellas, neuronas.

que las células madre neuronales, las CMM

(CMPI): En el último decenio se han logra­

En fecha reciente, el grupo de Manuel

poseen tropismo por regiones dañadas o,

do avances importantes en el campo de

Serrano, del Centro Nacional de Investiga­

Para saber más Unique astrocyte ribbon in adult human brain contains neural stem cells but lacks chain migration. N. Sanai et al. en Nature, vol. 427, págs. 740744, febrero de 2004. Identification and characterization of neural progenitor cells in the adult mammalian brain. S. Gil-Perotín, A. ÁlvarezBuylla y J. M. García Verdugo en Advances in Anatomy, Embryology and Cell Biology, vol. 203, págs. 1-101-ix, 2009. Adult neural stem cells from the subventricular zone: A review of the neurosphere assay. S. Gil-Perotín et al. en Anatomical record (Hoboken), vol. 296, n.o 9, págs. 1435-1452, 2013. Reprogramming in vivo produces teratomas and iPS cells with totipotency features. M. Abad et al. en Nature, vol. 502, págs. 340-345, octubre de 2013.

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planteado para restablecer algunas conexiones a

medio o largo plazo, y no producir tumores. El

media o larga distancia.

principio básico en el que se basa el uso de cé-

Terapia génica con células madre

lulas madre para la terapia génica es que las enfermedades causadas por el déficit de proteínas

Pese a las trabas técnicas, el campo de la terapia

específicas pueden tratarse mediante la expresión

génica y el uso de las células madre como vehícu-

de los genes que codifican esa proteína por vecto-

los de genes está desarrollándose con rapidez. Las

res de expresión. Hasta ahora se ha propuesto el

características biológicas y el comportamiento de

tratamiento génico para diversos trastornos cere-

las células madre in vivo, en cuanto a su tropis-

brales: la expresión de acetilcolina transferasa en

mo por los tejidos lesionados y su capacidad de

la enfermedad de Alzheimer, proceso que aumen-

comunicarse con el entorno, las hace no solo me-

taría la síntesis de este neurotransmisor; el uso de

diadoras de neuroprotección (por liberación de

células a modo de bombas expresoras de L-DOPA

factores tróficos) o neurorreparación (por reem-

para tratar el párkinson, así como la aplicación de

plazo neuronal), sino que además las convierte en

células con expresión de factores de crecimiento

medios de transporte para vehiculizar profárma-

para diversas enfermedades neurodegenerativas

cos o genes terapéuticos y liberarlos en el lugar

(entre ellas, la esclerosis lateral amiotrófica).

deseado de acción.

La transducción genética de las células madre

Sería vehículo ideal aquella célula capaz de

se realiza de forma más eficiente mediante el

expresar las moléculas terapéuticas de manera

uso de vectores lentivirales, lo que suscita preo-

sostenida y, si es posible, regulada. Además, ten-

cupación por dos razones: el silenciamiento del

dría que poseer un comportamiento predecible,

transgén in situ y la integración en el genoma,

diferenciarse al fenotipo más conveniente tanto

que puede activar oncogenes adyacentes con el

en cultivo como tras el trasplante, sobrevivir a

riesgo de una proliferación de clones tumorigéMENTE Y CEREBRO 67 - 2014

Inyección intracerebral Sistema nervioso central

Células madre neurales

Piel Células reprogramadas

Tejido adiposo

Médula ósea

Células madre mesenquimales

Las células madre neuronales (CMN) crecen en el sistema nervioso central a modo de esferas en suspensión. Las células reprogra­ madas (CMPI) se obtienen de tejidos diferen­ ciados, entre ellos, los fibroblastos de la piel. Las células madre mesenquimales (CMM) adultas proceden de múltiples tejidos, entre los que se encuentran el tejido adiposo y de la médula ósea. Mientras las CMN y las CMPI podrían reintroducirse en el organismo por vía sistémica (vena o arteria) o inyección in­ tracerebral, se investiga administrar las CMM por vía venosa.

ciones Oncológicas, ha revelado median­

plantarse al propio individuo sin riesgo de

generar tumores. Con todo, estas células

te animales transgénicos con inducción

rechazo. Sin embargo, la comunidad cientí­

podrían convertirse en una buena opción

condicional de los genes Oct4, Sox2, Klf4

fica se muestra cautelosa sobre su uso por

terapéutica a medida que se vayan resol­

y c-Myc, la posibilidad de reprogramación

diversas razones, entre ellas, la sobreexpre­

viendo dichas limitaciones técnicas.

in vivo.

sión de genes (por la utilización de virus), la

La reprogramación somática directa ha­

Las CMPI suponen un gran avance en el

persistencia de mutaciones somáticas pre­

cia el tejido nervioso, sin pasar por el estado

campo de la terapia celular, ya que pueden

sentes en las células de origen, la reprogra­

embrionario, también está convirtiéndose

utilizarse como modelo in vitro de enferme­

mación anómala de la memoria epigenética

en una realidad. Además, posee ciertas ven­

dades neurodegenerativas, o incluso tras­

(el perfil de metilación) y la posibilidad de

tajas con respecto al uso de las CMPI.

nicos. Existen otros mecanismos de transducción

la ciencia básica nos demuestra que existe una

como el derivado del uso de vectores episomales

mejoría clínica en modelos animales de distin-

de alta eficiencia, que no se integran en el genoma,

tas enfermedades neurológicas y con diferentes

lo que conlleva un menor riesgo oncogénico, pero,

tipos celulares. Sin embargo, para hacerlo realidad

como contrapartida, son de expresión limitada

en pacientes humanos deben resolverse algunos

en el tiempo.

puntos prácticos. Las posibilidades son infinitas,

La terapia génica también es aplicable para sol-

y los medios al servicio del avance científico de-

ventar limitaciones técnicas, como en el caso de la

berían ser los suficientes. El objetivo, reparar lo

expansión in vitro de las células madre. Mediante

(presuntamente) irreparable.

CORTESÍA DE JOSÉ MANUEL GARCÍA VERDUGO Y SARA GIL-PEROTÍN

Administración sistémica

FUENTES DE CÉLULAS MADRE ADULTAS

la inserción de un transgén que confiera una ventaja proliferativa bajo un promotor condicional, podría inmortalizarse la población de células madre para su expansión indefinida y de esta manera poseer grandes cantidades de células con propiedades intrínsecas estables a lo largo de los pases celulares. En el futuro se requiere utilizar métodos seguros de transfección y asegurar la inocuidad de estas células. Es posible que, en unos años, numerosas enfermedades neurológicas sean tratadas mediante terapia celular en combinación con terapia génica. No hace tanto, ni siquiera se habría considerado esta opción terapéutica, pero en la actualidad MENTE Y CEREBRO 67 - 2014

José Manuel García Verdugo es catedrático de biología celular en la Universidad de Valencia y dirige el laboratorio de neurobiología comparada en el Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva. Sara Gil-Perotín es licenciada en medicina y bioquímica e investiga en la Unidad Mixta de Neurorregeneración y Esclerosis Múltiple de la Universidad de Valencia y el Hospital la Fe.

En nuestro archivo Células madre de la médula ósea. S. Martínez en MyC n.o 12, 2005. Neurogénesis. G. Kempermann en MyC n.o 19, 2006.

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