¿EN QUÉ SE DIFERENCIA LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA DE LA INVESTIGACIÓN CON CÉLULAS MADRE?
El trabajo reciente y actual sobre células madre que se resume brevemente a continuación y se analiza con más detalle en un informe reciente de las Academias Nacionales titulado Células madre y el futuro de la Medicina Regenerativa no está directamente relacionado con la clonación reproductiva humana. Sin embargo, el uso de un paso inicial común, llamado trasplante nuclear o transferencia nuclear de células somáticas (SCNT), ha llevado al Congreso a considerar proyectos de ley que prohíben no solo la clonación reproductiva humana, sino también ciertas áreas de la investigación con células madre. Las células madre son células que tienen la capacidad de dividirse repetidamente y dar lugar a células especializadas y a más células madre. Algunas, como algunas células madre sanguíneas y cerebrales, pueden derivarse directamente de adultos y otras pueden obtenerse de embriones de preimplantación. Las células madre derivadas de embriones se denominan células madre embrionarias (ES). El mencionado informe de las Academias Nacionales proporciona una descripción detallada del estado actual de la investigación con células madre .
Las células ES también se llaman células madre pluripotentes porque su progenie incluye todos los tipos de células que se pueden encontrar en un embrión postimplantación, un feto y un organismo completamente desarrollado. Se derivan de la masa celular interna de los embriones tempranos (blastocistos) . Las células de la masa celular interna de un blastocisto dado son genéticamente idénticas, y cada blastocisto produce una sola línea de células ES. Las células madre son más raras y difíciles de encontrar en adultos que en embriones de preimplantación, y ha resultado más difícil cultivar algunos tipos de células madre adultas en líneas celulares después del aislamiento .
La producción de diferentes células y tejidos a partir de células ES u otras células madre es un tema de investigación actual . La producción de órganos enteros distintos de la médula ósea (para ser utilizados en el trasplante de médula ósea) a partir de dichas células aún no se ha logrado, y su éxito final es incierto.
El interés actual en las células madre surge de su potencial para el trasplante terapéutico de células, tejidos y órganos sanos particulares a personas que sufren de una variedad de enfermedades y trastornos debilitantes. La investigación con células madre adultas indica que pueden ser útiles para tales fines, incluso para tejidos distintos de aquellos de los que se derivaron las células . Sobre la base de los conocimientos actuales, parece poco probable que los adultos sean una fuente suficiente de células madre para todo tipo de tejidos . Las líneas de células ES son de interés potencial para trasplantes porque una línea celular se puede multiplicar indefinidamente y puede generar no solo un tipo de célula especializada, sino muchos tipos diferentes de células especializadas (cerebro, músculo, etc.) que podrían ser necesarias para trasplantes . Sin embargo, se necesitará mucha más investigación antes de que se comprenda bien la magnitud del potencial terapéutico de las células madre adultas o de las células ES.
Una de las preguntas más importantes sobre el potencial terapéutico de las células madre es si las células, los tejidos y quizás los órganos derivados de ellos se pueden trasplantar con un riesgo mínimo de rechazo del trasplante. Idealmente, las células madre adultas ventajosas para el trasplante podrían derivarse de los propios pacientes. Dichas células, o tejidos derivados de ellas, serían genéticamente idénticos a los del propio paciente y no serían rechazados por el sistema inmunitario. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente, la disponibilidad de suficientes células madre adultas y su potencial para dar lugar a una gama completa de tipos de células y tejidos son inciertos. Además, en el caso de un trastorno de origen genético, las propias células madre adultas del paciente portarían el mismo defecto y tendrían que cultivarse y modificarse genéticamente antes de que pudieran utilizarse para un trasplante terapéutico.
La aplicación de transferencia nuclear de células somáticas o trasplante nuclear ofrece una ruta alternativa para obtener células madre que podrían usarse para terapias de trasplante con un riesgo mínimo de rechazo del trasplante. Este procedimiento, a veces llamado clonación terapéutica, clonación de investigación o clonación no reproductiva, y referido aquí como trasplante nuclear para producir células madre, se usaría para generar células ES pluripotentes que son genéticamente idénticas a las células de un receptor de trasplante . Por lo tanto, al igual que las células madre adultas, tales células ES deben mejorar el rechazo visto con trasplantes sin igual.
Dos tipos de células madre adultas, las células madre de la médula ósea que forman la sangre y las células madre de la piel, son las dos únicas terapias con células madre actualmente en uso. Pero, como se señala en el informe de las Academias Nacionales titulado Las células madre y el futuro de la Medicina Regenerativa, quedan muchas preguntas antes de que se pueda evaluar con precisión el potencial de otras células madre adultas . Pocos estudios sobre células madre adultas han definido suficientemente el potencial de la célula madre a partir de una sola célula aislada, o han definido el entorno celular necesario para la diferenciación correcta o los factores que controlan la eficiencia con la que las células repoblan un órgano. Es necesario demostrar que las células derivadas de las células madre adultas introducidas contribuyen directamente a la función de los tejidos, y mejorar la capacidad de mantener las células madre adultas en cultivo sin que las células se diferencien. Por último, la mayoría de los estudios que han atraído tanta atención han utilizado células madre adultas humanas en lugar de ratones.
Las células ES no están exentas de sus propios problemas potenciales como fuente de células para trasplantes. El crecimiento de células ES humanas en cultivo requiere una capa «alimentadora» de células de ratón que pueden contener virus, y cuando se permite diferenciar las células ES pueden formar una mezcla de tipos de células a la vez. Las células ES humanas pueden formar tumores benignos cuando se introducen en ratones , aunque este potencial parece desaparecer si se permite que las células se diferencien antes de su introducción en un receptor . Los estudios con células ES de ratón han demostrado ser prometedores para el tratamiento de la diabetes , la enfermedad de Parkinson y las lesiones de la médula espinal .
Las células ES fabricadas con trasplante nuclear tendrían la ventaja sobre las células madre adultas de ser capaces de proporcionar prácticamente todos los tipos de células y de ser capaces de mantenerse en cultivo durante largos períodos de tiempo. Sin embargo, el conocimiento actual es incierto, y se requiere investigación sobre células madre adultas y células madre hechas con trasplante nuclear para comprender sus potenciales terapéuticos. (Este punto se establece claramente en el Hallazgo y Recomendación 2 de las células madre y el futuro de la Medicina Regenerativa, que afirma, en parte, que «se requerirán estudios de células madre humanas embrionarias y adultas para avanzar de la manera más eficiente posible el potencial científico y terapéutico de la medicina regenerativa.») Es probable que las células ES se utilicen inicialmente para generar tipos de células individuales para trasplante, como células nerviosas o células musculares. En el futuro, debido a su capacidad para dar lugar a muchos tipos de células, podrían utilizarse para generar tejidos y, teóricamente, órganos complejos para trasplantes. Pero esto requerirá la perfección de las técnicas para dirigir su especialización en cada uno de los tipos de células componentes y luego el ensamblaje de estas células en la proporción y organización espacial correctas para un órgano. Eso podría ser razonablemente sencillo para una estructura simple, como un islote pancreático que produce insulina, pero es más difícil para tejidos tan complejos como los de pulmón, riñón o hígado .
Los procedimientos experimentales necesarios para producir células madre mediante trasplante nuclear consistirían en la transferencia de un núcleo de células somáticas de un paciente a un óvulo enucleado, el cultivo in vitro del embrión a la etapa de blastocisto y la derivación de una línea de células ES pluripotentes a partir de la masa celular interna de este blastocisto. Estas líneas de células madre se utilizarían para derivar células especializadas (y, si es posible, tejidos y órganos) en cultivos de laboratorio para trasplantes terapéuticos. Este procedimiento, si tiene éxito, puede evitar una causa importante de rechazo del trasplante. Sin embargo, esta propuesta puede presentar varios inconvenientes. Experimentos con modelos animales sugieren que la presencia de proteínas mitocondriales divergentes en las células puede crear antígenos de trasplante «menores» que pueden causar rechazo ; esto no sería un problema si el óvulo fuera donado por la madre del receptor del trasplante o por la propia receptora. Para algunas enfermedades autoinmunes, el trasplante de células clonadas de las propias células del paciente puede ser inapropiado, ya que estas células pueden ser objetivos del proceso destructivo en curso. Y, al igual que con el uso de células madre adultas, en el caso de un trastorno que tiene un origen genético, las células ES derivadas por trasplante nuclear de las propias células del paciente portarían el mismo defecto y tendrían que cultivarse y modificarse genéticamente antes de que pudieran usarse para trasplante terapéutico. Es más probable que sea factible usar otra fuente de células madre (aunque se requeriría inmunosupresión) que la tarea desafiante de corregir uno o más genes involucrados en la enfermedad en células madre adultas o en una línea de células madre derivadas de trasplante nuclear iniciada con un núcleo del paciente.
Además del trasplante nuclear, hay otros dos métodos mediante los cuales los investigadores podrían derivar células ES con una probabilidad reducida de rechazo. Una posibilidad es disponer de un banco de líneas de células ES que cubran muchos posibles maquillajes genéticos, aunque el informe de las Academias Nacionales titulado Stem Cells and the Future of Regenerative Medicine lo calificó de «difícil de concebir» . Alternativamente, las células madre embrionarias pueden ser diseñadas para eliminar o introducir ciertas proteínas de la superficie celular, lo que hace que las células sean invisibles para el sistema inmunitario del receptor. Al igual que con el uso propuesto de muchos tipos de células madre adultas en trasplantes, ninguno de estos enfoques lleva nada cerca de una promesa de éxito en este momento.
La preparación de células madre embrionarias mediante trasplante nuclear difiere de la clonación reproductiva en que no se implanta nada en el útero. La cuestión de si las células ES por sí solas pueden dar lugar a un embrión completo puede malinterpretarse fácilmente. Los títulos de algunos informes sugieren que los embriones de ratón pueden derivarse solo de células ES . En todos los casos, sin embargo, las células ES deben estar rodeadas de células derivadas de un embrión huésped, en particular trofoblastos y endodermos primitivos. Además de formar parte de la placenta, las células trofoblásticas del blastocisto proporcionan señales o señales de patrón esenciales al embrión que son necesarias para determinar la orientación de su futuro eje de cabeza y grupa (anterior-posterior). Esta información posicional no se determina genéticamente, sino que es adquirida por las células trofoblásticas a partir de eventos iniciados poco después de la fertilización o la activación de los óvulos. Además, es fundamental que las señales posicionales se transmitan a las células internas del blastocisto durante una ventana de tiempo específica de desarrollo . Las masas celulares internas aisladas de blastocistos de ratón no se implantan por sí solas, pero lo harán si se combinan con vesículas trofoblásticas de otro embrión . Por el contrario, los grupos aislados de células ES de ratón introducidos en las vesículas de los trofoblastos nunca dan lugar a nada remotamente parecido a un embrión posterior a la implantación, a diferencia de una masa desorganizada de trofoblastos. En otras palabras, la única manera de lograr que las células ES de ratón participen en el desarrollo normal es proporcionarles células embrionarias huésped, incluso si estas células no permanecen viables durante la gestación (Richard Gardner, comunicación personal). Se ha informado de que las células ES humanas y de primates pueden dar lugar a células trofoblásticas en cultivo. Sin embargo, estas células trofoblásticas presumiblemente carecerían de las señales posicionales que normalmente se adquieren durante el desarrollo de un blastocisto a partir de un óvulo. A la luz de los resultados experimentales con células ES de ratón descritos anteriormente, es muy poco probable que los grupos de células ES humanas colocados en un útero se implanten y se conviertan en un feto. Se ha reportado que grupos de células embrionarias humanas en cultivo, como grupos de células embrionarias de ratón, dan lugar a agregados desorganizados conocidos como cuerpos embrionarios .
Además de su uso para trasplante terapéutico, las células ES obtenidas por trasplante nuclear podrían utilizarse en laboratorios para varios tipos de estudios que son importantes para la medicina clínica y para la investigación fundamental en biología del desarrollo humano. Estos estudios no pudieron llevarse a cabo con células ES de ratón o mono y no es probable que sean viables con células ES preparadas a partir de blastocistos fertilizados normalmente. Por ejemplo, las células ES derivadas de seres humanos con enfermedades genéticas podrían prepararse mediante trasplante nuclear y permitirían analizar el papel de los genes mutados en el desarrollo de células y tejidos y en células adultas difíciles de estudiar de otro modo, como las células nerviosas del cerebro. Este trabajo tiene la desventaja de que requeriría el uso de óvulos de donantes. Pero para el estudio de muchos tipos de células puede no haber alternativa al uso de células ES; para estos tipos de células, la derivación de líneas celulares primarias a partir de tejidos humanos aún no es posible.
Si se puede comprender y controlar la diferenciación de las células embrionarias en tipos celulares especializados, el uso de trasplantes nucleares para obtener líneas de células embrionarias humanas genéticamente definidas permitiría la generación de líneas celulares genéticamente diversas que no se pueden obtener fácilmente a partir de embriones congelados o que superan las necesidades clínicas en clínicas de FIV. Estos últimos no reflejan la diversidad de la población general y están sesgados hacia los genomas de parejas en las que la mujer es mayor que el período de fertilidad máxima o una de las parejas es infértil. Además, podría ser importante producir células madre mediante trasplante nuclear de individuos que tienen enfermedades asociadas con predilecciones genéticas hereditarias simples y complejas (múltiples genes). Por ejemplo, algunas personas tienen mutaciones que las predisponen a la «enfermedad de Lou Gehrig» (esclerosis lateral amiotrófica, o ELA); sin embargo, solo algunos de estos individuos se enferman, presumiblemente debido a la influencia de genes adicionales. Muchas predilecciones genéticas comunes a enfermedades tienen etiologías complejas similares; es probable que, a medida que se aplique la información generada por el Proyecto Genoma Humano, se manifiesten más enfermedades de este tipo. Sería posible, mediante el uso de células ES preparadas con trasplante nuclear de pacientes y personas sanas, comparar el desarrollo de dichas células y estudiar los procesos fundamentales que modulan las predilecciones a las enfermedades.
Ni el trabajo con células ES, ni el trabajo que conduce a la formación de células y tejidos para trasplante, implica la colocación de blastocistos en un útero. Por lo tanto, no hay desarrollo embrionario más allá de la etapa celular de 64 a 200, y no hay desarrollo fetal.