La medicina regenerativa ofrece la promesa de tratar enfermedades y lesiones reemplazando células dañadas. Tradicionalmente, crear estas células de reemplazo implicaba un proceso complejo de convertir células maduras en células madre, y luego guiar esas células madre para que se convirtieran en el tipo de célula deseado. Sin embargo, un nuevo avance en el MIT ofrece un enfoque más eficiente: convertir directamente un tipo de célula en otro, omitiendo por completo la etapa de la célula madre.
Un avance significativo en la medicina regenerativa ha surgido del MIT, ofreciendo un método potencialmente revolucionario para convertir células de la piel directamente en células cerebrales con una eficiencia notable. Esta nueva técnica evita el proceso tradicional, de múltiples pasos, que involucra células madre pluripotentes inducidas (iPSC), presentando un enfoque más simplificado y potencialmente más eficaz para la terapia celular. La innovación central reside en la conversión directa, eliminando la etapa intermedia de la célula madre y logrando un rendimiento sin precedentes de más del 1.000% – lo que significa que, por cada célula fuente, se producen diez o más células objetivo. Este avance promete acelerar el desarrollo de tratamientos para trastornos neurológicos y potencialmente expandirse a otros tipos de células.
Históricamente, la creación de células madre para fines terapéuticos ha planteado preocupaciones éticas debido a la dependencia del tejido embrionario. En 2006, un descubrimiento galardonado con el Premio Nobel por científicos japoneses ofreció una solución al identificar un método para revertir las células maduras de nuevo en iPSC. Estas iPSC, o células madre pluripotentes inducidas, luego podrían ser inducidas a convertirse en varios tipos de células necesarios para tratamientos específicos. Sin embargo, este proceso aparentemente revolucionario no estaba exento de limitaciones. Un desafío importante fue la ineficiencia del proceso de conversión, con estudios iniciales que demostraron que menos del 0,1% de las células completaron con éxito la transformación. Si bien se han realizado mejoras en los casi dos décadas transcurridas, con algunos métodos que alcanzan el 100% de eficiencia, el proceso siguió siendo complejo y a menudo produjo resultados subóptimos.
La innovación del equipo del MIT aborda directamente estas limitaciones empleando la conversión directa. Esta técnica omite el intermediario iPSC, convirtiendo las células de la piel directamente en el tipo de célula deseado – en este caso, neuronas motoras. Katie Galloway, autora principal de los estudios publicados en *Cell Systems*, enfatizó el desafío de que las células se “quedan atrapadas en estados intermedios” durante la reprogramación, un problema que la conversión directa evita elegantemente. El notable rendimiento de más del 1.000% destaca el potencial de este enfoque, ofreciendo una mejora sustancial con respecto a los métodos anteriores. Este alto rendimiento es crucial para las aplicaciones prácticas, ya que reduce el número de células fuente necesarias para generar una cantidad suficiente de células terapéuticas.
El proceso original de conversión de iPSC se basaba en la administración de un conjunto de cuatro genes, que codifican proteínas llamadas factores de transcripción, empaquetados en vectores virales. Estos vectores se utilizaron luego para administrar los genes a las células de la piel, iniciando la conversión en iPSC. La investigación del equipo del MIT se basó en esta comprensión, pero buscó simplificar y optimizar el proceso. A través de una extensa experimentación, investigaron diferentes combinaciones de seis factores de transcripción de trabajos anteriores, con el objetivo de identificar los pocos que aún podrían realizar eficazmente la conversión. Este meticuloso proceso finalmente condujo a la identificación de un trío – NGN2, ISL1 y LHX3 – capaz de convertir directamente las células de la piel en neuronas motoras.
Crucialmente, la identificación de esta combinación de tres factores permitió que todos fueran empaquetados en un único vector viral, asegurando la dosis precisa alcanzara cada célula. Para mejorar aún más la eficiencia, el equipo utilizó un segundo virus para administrar dos genes adicionales que inicialmente desencadenan la proliferación celular. Galloway explicó que expresar factores de transcripción en células no proliferativas resultó en “tasas de reprogramación realmente bajas”, mientras que las células hiperproliferativas demostraron una mayor receptividad a los factores. Lo comparó con un estado “potenciado”, donde las células se vuelven “mucho más receptivas a los niveles de los factores de transcripción”. Este enfoque estratégico de la proliferación celular demostró ser instrumental para maximizar la eficiencia de la conversión.
Para validar su técnica, los investigadores inicialmente la probaron en células de la piel de ratón, convirtiéndolas con éxito en neuronas motoras con un rendimiento superior al 1.000%. Las neuronas motoras resultantes exhibieron características funcionales clave, incluyendo actividad eléctrica detectable y señalización de calcio, indicando su viabilidad y función adecuada. Demostrando aún más el potencial de la técnica, el equipo injertó estas nuevas neuronas motoras generadas en los cerebros de ratones vivos. Estos injertos parecieron formar conexiones con las células cerebrales existentes, sugiriendo el potencial de integración e impacto terapéutico.
Reconociendo la aplicabilidad más amplia de su enfoque, el equipo también desarrolló una versión de la técnica adecuada para células humanas. Si bien la eficiencia en células humanas es actualmente menor, oscilando entre el 10 y el 30%, representa una mejora significativa con respecto a la tasa de conversión del 0,1% del método original de iPSC. Los investigadores están trabajando activamente para aumentar aún más esta eficiencia, confiados en que la optimización continua producirá resultados aún más impresionantes. Los niveles de eficiencia actuales ya proporcionan un punto de partida sólido para un mayor desarrollo y posibles aplicaciones clínicas.
Las implicaciones terapéuticas potenciales de este avance son sustanciales. Una de las aplicaciones iniciales y más prometedoras radica en el tratamiento de enfermedades como la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), donde la degeneración de las neuronas motoras conduce a una parálisis progresiva. Cultivar nuevas neuronas para reemplazar las perdidas en pacientes con ELA podría mejorar potencialmente el control motor y mejorar la calidad de vida. Más allá de la ELA, la versatilidad de la técnica sugiere que podría adaptarse para generar otros tipos de células necesarias para tratar una amplia gama de enfermedades y lesiones. Esta adaptabilidad subraya el potencial transformador de la conversión directa en el campo de la medicina regenerativa.
Científicos del MIT han logrado un avance al convertir directamente células de la piel en células cerebrales con una eficiencia superior al 1000%, omitando la etapa previa de células madre – una mejora significativa. Esta técnica, que utiliza una combinación de tres factores de transcripción, tiene un gran potencial para tratar enfermedades neurológicas como la ELA y podría ampliarse para generar diversos tipos de células. Investigaciones futuras para mejorar la eficiencia de la conversión de células humanas prometen una nueva era en la medicina regenerativa.
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