Reprogramación Celular

La prestigiosa revista Science acaba de nominar el año 2008 como “El año de la reprogramación celular”, convirtiendo de esta manera las importantes investigaciones en este área biomédica en el máximo exponente de la investigación actual.

Es tiempo de puesta en marcha de proyectos, de planificación de actividades y también de recapitulación de actividades en el mundo de la ciencia. El cambio de año es el punto de partida y a la vez la meta de muchos proyectos de investigación y de esto es de lo que vamos a hablar en este primer artículo de la “ventana de la ciencia” que nos sirve para estrenar año, y que dedicaremos a la reprogramación celular.
Empezaremos recordando que las células embrionarias son las que forman parte de las primeras etapas de formación del individuo y tienen una capacidad enorme de multiplicación, encontrándose en un momento en el que no tienen rasgos característicos de ningún tejido u órgano concreto. Durante el proceso de crecimiento del embrión, las células que lo forman comienzan un proceso de diferenciación que convierte en diferentes a células que durante un momento del desarrollo fueron iguales. En estas células diferenciadas van surgiendo rasgos característicos en su forma y en sus funciones bioquímicas que las convierten en parte de un órgano o tejido de orden superior a ellas.

Para entenderlo podemos decir que el embrión contiene en si todas las herramientas para desarrollar un individuo, utilizando para ello los datos contenidos en el código genético.
El embrión definitivamente formado, tiene una cantidad enorme de tipos celulares distintos derivados todos de aquellas primeras células que eran aparentemente iguales. Esas células diferenciadas son el producto final de la expresión sucesiva de genes en momentos concretos del proceso de desarrollo. Su aspecto final, sus funciones y sus características bioquímicas están condicionados por la expresión de un determinado número de genes que son expresados en ellas. Esas células están así "programadas" para ejercer eficazmente su función.

¿Qué es la reprogramación celular? La reprogramación se produce cuando el perfil de genes concretos que se expresan en un determinado tipo celular, se altera, y genes que dejaron de expresarse en una determinada etapa del desarrollo, vuelven a expresarse, modificando la forma y la biología de la célula reprogramada que, como en el caso de este trabajo experimental, adquieren un nuevo potencial de diferenciación y duplicación que parecía definitivamente perdido. La técnica permite que una célula de la piel o de un cabello se convierta en una neurona o en cualquiera de los 220 tipos celulares que componen el organismo.

El catedrático de microbiología César Nombela explicaba en un artículo publicado en ABC que la reprogramación celular es una estrategia de investigación con muchas aplicaciones, poniendo de manifiesto que existen multitud de hallazgos para ilustrarlo. Así, por ejemplo, el estadounidense Craig Venter, promotor del genoma humano y director del instituto californiano Venter Institute de San Diego, California llegó a transplantar el genoma entero de una bacteria a otra. En nuestro laboratorio -afirma el profesor Nombela- se ha podido acoplar una ruta de señalización de células humanas (basada en proteína-quinasa B) en levadura, para diversas aplicaciones. La reprogramación alcanza también a mamíferos como el ratón; los galardonados este año con el Nobel de Medicina crearon razas modificadas para reproducir algo parecido a las patologías humanas que necesitamos estudiar.

La Medicina Regenerativa en la que tantas esperanzas están puestas, depende de la posibilidad de reprogramar células para reparar órganos o tejidos alterados. Es nuestro conocimiento de los programas -abiertos al ambiente- de los sistemas biológicos, el que los hace reprogramables.
¿Cómo se consigue la reprogramación celular?, la cosa parece bastante lógica si bien es cierto que el proceso no esta exento de riesgos. La gran novedad es que no se necesita experimentar con embriones, en este caso los científicos utilizan células adultas, como las de la piel, y les insertan genes mediante un virus. Éste hace de vehículo y transporta a esos 'pasajeros' al ADN celular para iniciar el proceso de cambio. Poner a cero el reloj y empezar la maduración de nuevo. A través de diferentes cultivos, se puede generar un tejido u otro, ya que estas células son similares a las células madre embrionarias y tienen capacidad para transformarse.

¿Es seguro el método?, aquí es donde se encuentra el principal escollo. Conviene no olvidar que la introducción en una célula de un virus, aunque éste haya sido manipulado para anular sus efectos negativos, implica un importante riesgo, dado que pudiera ser que a parte de los efectos que buscamos se produzcan otros no previsto que entrañen un cierto nivel patogénico. No olvidemos que el mecanismo para que se produzca la activación de determinados genes se expresen (activen) provocando la formacion de las corespondientes proteinas que serán las que estimulen y dirijan el crecimiento y la reproducción celular en hacia el tipo de células buscado. Expresar o inhibir un gen trae como consecuencia la fabricación o no de una determinada proteína y a la vez la presencia o no de una proteína, marca el destino final o la especialización de esa célula.

¿Qué aplicaciones inmediatas tiene esta línea de investigación biomédica? En la actualidad, existen muchos grupos científicos que están trabajando con esta tecnología que forma parte del sueño de todo aquel que se dedica a buscar una salida para enfermedades incurables como la diabetes, la distrofia muscular, el Alzheimer, la esclerosis...

Un problema a resolver como apuntábamos anteriormente es conseguir la seguridad de la reprogramación y eliminar el riesgo de los efectos colaterales derivados de la aplicación de las técnicas o las interacciones que pudieran darse como consecuencia de los vectores utilizados (virus) en el proceso. En este sentido el científico japonés Shinya Yamanaka ha dado un importante paso sustituyendo los virus como vectores por un plásmido (los plásmidos (también llamados plasmidios) son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico.), haciendo más seguro el proceso de reprogramación. Otro investigador, Douglas Melton, ha empleado dos genes distintos del 'set' habitual para evitar la formación de tumores. Sin embargo, estas dos mejoras no son gratuitas sino que se hacen a expensas de una disminución de la eficacia del proceso. No obstante, otro de los trabajos presentados este año por Juan Carlos Izpisúa podría solucionar esta barrera.

Finalmente, diremos que el investigador del Laboratorio de Expresión Genética del Instituto Salk, en La Jolla (California, EEUU) y director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, ha logrado mejorar 100 veces la eficiencia de la técnica y acortar el tiempo necesario para transformar las células. Y lo ha hecho utilizando queratinocitos, células presentes en el cabello, que, gracias a la reprogramación, se convirtieron en neuronas y otro tipo de células.
Sean pues bien venidas estas noticias que nos llegan desde el mundo de la ciencia. Con ellas se abre una nueva esperanza para el tratamiento de enfermedades temibles que hasta ahora parecen incurables.