Home Ciencia Posibilidades terapéuticas de las células madre pluripotentes.

Norma Serrano Díaz. MD., MSc Genética Humana. MSc (C) Bioética

El trasplante de órganos es una práctica médica que enfrenta dos problemas: la escasez de donantes y la posibilidad de rechazo por parte del paciente. La investigación en el uso cierto tipo de células madre, abre la posibilidad para que estos dos obstáculos sean superados.

E

n el ámbito mundial, existe una grave escasez de donantes de órganos para el tratamiento de la insuficiencia orgánica terminal, inclusive en países con cultura de donación de órganos, como los europeos, donde la tasa de donante real por millón de habitantes puede ir hasta el 60%. En todo el mundo, más de 1 millón de personas mueren cada año por complicaciones relacionadas con insuficiencia hepática, debido a que los tratamientos disponibles son a menudo insuficientes y sin éxito, en especial para la enfermedad hepática en fase terminal, lo cual conduce en última instancia a la necesidad de un trasplante como única alternativa para evitar la muerte.

En agosto de 2011, había 16.178 estadounidenses en  lista de espera para trasplante hepático nacional, mientras que aproximadamente solo 6.000 trasplantes de hígado se realizan cada año en todo el país. Esta gran discrepancia, significa que casi dos tercios de estos pacientes siguen siendo manejados médicamente a la espera de trasplante y aproximadamente el 10% de ellos mueren cada año sin lograr acceso a esta terapia quirúrgica, que se convierte en la única alternativa para seguir viviendo (1).

En Colombia el panorama es más grave aún, pues la tasa de donación para 2012 fue del 8.0% y decrece con el tiempo, en el año inmediatamente anterior fue del 8,5%. Esto hace que cada año tengamos más pacientes en lista de espera para trasplantes. En 2011 Colombia tenía 1074 receptores en lista de espera, de los cuales, 50 esperaban por un hígado, mientras que en 2012 creció a 1235, con 72 pacientes en espera por un hígado (2).

 

Este problema global, hace que las nuevas terapias celulares, que en su momento podrían reemplazar el trasplante de órganos, sean hoy absolutamente pertinentes y necesarias. En este contexto los recientes resultados publicados en la revista Nature son alentadores (3). El grupo japonés dirigido por los doctores Takanori Takebe y  Hideki Taniguchi, en la Universidad de Yokohama, trabajan en la generación in vitro, de esbozos de órganos vascularizados de tres dimensiones, tales como el hígado, a partir de Células Madre Pluripotentes inducidas (iPSCs) (por su siglas en inglés induced pluripotent stem cells), las cuales son capaces de convertirse en cualquier tipo de tejido, al igual que las células madre embrionarias.

Las células madre tienen la capacidad de convertirse en células de diferentes tejidos y se clasifican en embrionarias y adultas. A partir del descubrimiento de las células madre embrionarias en 1981, se empezó a trabajar en generar órganos en laboratorio, pues se consideraban que eran las células que tenían potencial terapéutico, sin embargo, los resultados no han sido del todo exitosos. Posteriormente se empezó a trabajar con células que tienen características embrionarias y que se obtienen mediante la reprogramación de células madre adultas, las llamadas células madre pluripotentes, que son precisamente el tipo celular con el cual trabajó este grupo de investigadores.

El componente diferenciador del grupo japonés residió en que se centró en el proceso más temprano de la formación del órgano, denominado organogénesis, tiempo en el cual se dan interacciones complejas entre varios tipos de células, dando como resultado el desarrollo del esbozo o brote del órgano. Los investigadores trabajaron fusionando tres tipos de células, incluyendo células progenitoras del hígado, células de las paredes internas de la vena umbilical y células madre ubicadas en la médula ósea, todas de origen humano. Las células se cultivaron imitando el proceso de desarrollo de un órgano tridimensional normal, con una frecuencia, cantidad y calidad determinadas, fueron seguidas en el tiempo, logrando identificar cómo se auto-organizan para formar, a las 76 horas, una imagen vascular de tres dimensiones, es decir, un hígado rudimentario.

Sin embargo, hasta ese momento no se sabía si este esbozo de órgano era funcional o no y si lograba mantener su flujo sanguíneo. Para probar su funcionalidad, los investigadores trasplantaron este hígado rudimentario en un modelo de ratón al cual le habían inducido una insuficiencia hepática. Una vez realizado el trasplante, se evidenció que se producía un proceso de crecimiento de nuevos vasos sanguíneos, permitiendo que el nuevo órgano funcionara de manera similar a un hígado humano normal.

El gran potencial que tiene este diseño, es que se logra demostrar, por un lado, que es posible crear in vitro un brote de hígado a partir de células madre pluripotentes listo para ser trasplantado y, por otro lado, que este es funcional, logrando revertir la insuficiencia hepática, por ende, no solo es funcional sino que también es terapéutico.

 

Hay que tener claro que no se hace el órgano como tal en el laboratorio, lo que se produce es un brote o yema de hígado humano, en otras palabras, una lámina tridimensional vascularizada, que para este caso, es trasplantado en un modelo animal, un ratón con insuficiencia hepática. Una vez el brote de hígado fue trasplantado se logró generar funciones propias del hígado humano normal, lo cual se comprobó con el registro de varias medidas de la función hepática humana, tales como, la producción de algunos tipos de moléculas que se producen en el hígado humano normal. También se probaron en el ratón que recibió el trasplante, sustancias químicas que se metabolizan en el hígado humano, pero no en el hígado del ratón, comprobando que después del injerto el nuevo hígado era capaz de metabolizar determinadas sustancias químicas, como por ejemplo, medicamentos. Después de exponer el ratón trasplantado a un determinado fármaco, en la orina y la sangre del animal se lograron identificar moléculas (metabolitos) producidos exclusivamente por seres humanos, lo que viene a confirmar el correcto funcionamiento del brote del hígado trasplantado.

Brotes-higado

 

El impacto de estos hallazgos reside en que se podría desarrollar una terapia de trasplante de órganos en estado de gestación (brotes de órganos), generados en el laboratorio a partir de la inducción de células pluripotentes humanas, lográndose formar un órgano con funciones específicas y que una vez trasplantado se evitan los riesgos aparentes de rechazo. Esto podría ayudar al tratamiento de algunas enfermedades relacionadas con daño en un órgano específico, tales como diabetes, insuficiencia hepática, renal, cardiaca entre otras. Este modelo podría ser utilizado, por ejemplo, en la creación de brotes de riñón que permitan revertir la insuficiencia renal, en aquellos pacientes donde su única opción de vida es la diálisis permanente o el trasplante renal. El grupo de investigadores japoneses ha afirmado que se encuentran trabajando en la generación de brotes de páncreas, con buenos resultados que serán publicados en poco tiempo, hallazgos que son alentadores para los pacientes con diabetes insulino dependiente.

El impacto de estos hallazgos reside en que se podría desarrollar una terapia de trasplante de órganos en estado de gestación (brotes de órganos), generados en el laboratorio a partir de la inducción de células pluripotentes humanas, lográndose formar un órgano con funciones específicas y que una vez trasplantado se evitan los riesgos aparentes de rechazo. Esto podría ayudar al tratamiento de algunas enfermedades relacionadas con daño en un órgano específico, tales como diabetes, insuficiencia hepática, renal, cardiaca entre otras. Este modelo podría ser utilizado, por ejemplo, en la creación de brotes de riñón que permitan revertir la insuficiencia renal, en aquellos pacientes donde su única opción de vida es la diálisis permanente o el trasplante renal. El grupo de investigadores japoneses ha afirmado que se encuentran trabajando en la generación de brotes de páncreas, con buenos resultados que serán publicados en poco tiempo, hallazgos que son alentadores para los pacientes con diabetes insulino dependiente.

Sin embargo, aun hay retos por superar. Los investigadores consideran que el mayor desafío que ahora deben enfrentar está en descubrir cómo crear una gran cantidad de estos brotes hepáticos, a un cos-to razonable, incluyendo las evaluaciones de seguridad, para generar un hígado del tamaño de un adulto, uno de los órganos más grandes del cuerpo humano. Por lo anterior, infieren que este desarrollo requiere entre 7 a 10 años más de investigación para que los resultados puedan ser “trasladados a la cama del paciente”.

Hoy el trasplante de órganos se rige por dos principios fundamentales: altruismo en la donación y equidad en el acceso al trasplante. Sin embargo, como los datos epidemiológicos lo muestran, en el mejor escenario, el 10% de los receptores fallecen mientras esperan recibir un órgano, por tanto, el lograr generar brotes de órganos en tres dimensiones, vascularizados y funcionales, proporciona un nuevo enfoque prometedor para el uso de las células madre pluripontetes inducidas humanas en medicina regenerativa, cuyos resultados redundarán en beneficios de los pacientes con alguna falla terminal orgánica. Esta prometedora terapia tendrá impacto social en la medida en que puedan acceder todos aquellos pacientes que la requieran, ya que las inequidades en salud no solo son injustas, sino inaceptables.

REfERENCiAS

  1. Bodenheimer HC Jr, Okun JM, Tajik W, Obadia J, icitovic N, friedmann P, Marquez E, Goldstein MJ. The impact of race on organ donation authorization discussed in the context of liver transplantation. Trans Am ClinClimatol Assoc. 2012;123:64-77.
  2. http://www.ins.gov.co/lineas-de-accion/Red-Nacional-Laboratorios/Estadsticas/informe_Red%20donacion%20y%20trasplantes%20Vol2_2012.pdf
  3. Takebe T, Sekine K, Enomura M, Koike H, Kimura M, Ogaeri T, Zhang RR, Ueno Y, Zheng YW, Koike N, Aoyama S, Adachi Y, Taniguchi H. Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant. Nature. 2013;25;499(7459):481-4.

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