Fabrican células madre 'invisibles' para el sistema inmune gracias el 'corta-pega' genético

El llamado 'corta-pega' genético o sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 ha servido para fabricar las primeras células madre pluripotentes que son funcionalmente 'invisibles' para el sistema inmunológico, una proeza de la ingeniería biológica que, en estudios de laboratorio, impidió el rechazo de los trasplantes de células madre. Debido a que estas células madre 'universales' pueden generarse más eficientemente que las células madre hechas a la medida de cada paciente, estos datos suponen un gran paso para la ansiada acercan medicina regenerativa. «A menudo se habla del potencial terapéutico de las células madre pluripotentes, que pueden madurar y convertirse en cualquier tejido adulto, pero el sistema inmunológico ha sido un impedimento importante para las terapias de células madre seguras y eficaces», afirma Tobias Deuse, de la Universidad de California-San Francisco (EE.UU.) y autor principal del estudio, publicado hoy en «Nature Biotechnology». El sistema inmunológico es un guardián implacable. Está programado para erradicar todo lo que percibe como extraño; de esta forma protege al organismo contra agentes infecciosos y otros invasores que podrían causar estragos si no se les controlara y eliminara. Pero este sofisticado sistema de vigilancia también hace que los órganos, tejidos o células extraños que son trasplantados sean vistos como ‘enemigos’ potencialmente peligrosos, lo que provoca una respuesta inmune vigorosa que conduce al rechazo del trasplante. Cuando esto ocurre se produce un ‘rechazo’ debido a falta de histocompatibilidad entre donante y huésped. Hoy día, la forma de evitar este rechazo son los fármacos inmunosupresores. «Podemos administrar medicamentos que suprimen la actividad inmunológica y hacen que el rechazo sea menos probable. Desafortunadamente, los inmunosupresores tienen muchos efectos secundarios y, además, hacen que los pacientes sean más susceptibles a las infecciones y al cáncer», explica Sonja Schrepfer, autora principal del estudio. El sistema inmunológico está programado para erradicar todo lo que percibe como extraño; de esta forma que protege al organismo contra agentes infecciosos y otros invasores que podrían causar estragos si no se les controlara y eliminara En el ámbito de los trasplantes de células madre, los científicos pensaron que el problema del rechazo se resolvía mediante células madre pluripotentes inducidas (iPS),que se fabrican a partir de células completamente maduras, como la piel o las células grasas, que se reprograman de manera que les permita para convertirse en cualquiera de las innumerables células que comprenden los tejidos y órganos del cuerpo. La idea era que, si las células derivadas de las iPS se trasplantaran al mismo paciente que donó las células originales, el cuerpo vería a las células trasplantadas como «propias» y no provocaría una respuesta inmunológica. Pero en la práctica, el uso clínico de iPS ha resultado complejo. Por razones que todavía no se comprenden, las células de muchos pacientes no son receptivas a la reprogramación. Además, es caro y lleva mucho tiempo producir iPS para cada paciente que se beneficiaría de la terapia con células madre. «Hay muchos problemas con la tecnología iPS, pero los mayores obstáculos son el control de calidad y la reproducibilidad. No sabemos qué hace que algunas células sean susceptibles a la reprogramación, pero la mayoría de los científicos están de acuerdo en que todavía no se puede hacer de manera segura –comenta Deuse-. De hecho, la mayoría de los enfoques a las terapias individualizadas de iPS se han abandonado debido a estas complicaciones». Universales Deuse y Schrepfer se preguntaron si sería posible evitar estos desafíos mediante la creación de iPS 'universales' que podrían usarse en cualquier paciente. En su artículo, describen cómo después de que se alteró la actividad de solo tres genes, las iPS pudieron evitar el rechazo después de ser trasplantadas a receptores no compatibles con sistemas inmunes completamente funcionales. «Esta es la primera vez que alguien ha diseñado células que pueden ser trasplantadas universalmente y pueden sobrevivir en receptores inmunocompetentes sin provocar una respuesta inmune», confirma Deuse. Esta es la primera vez que alguien ha diseñado células que pueden ser trasplantadas universalmente y pueden sobrevivir en receptores inmunocompetentes sin provocar una respuesta inmune Los investigadores utilizaron primero estas tijeras moleculares o CRISPR para eliminar dos genes que son esenciales para el coreccto funcionamiento de una familia de proteínas -el complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase I y II-. Las proteínas MHC se encuentran en la superficie de casi todas las células y muestran señales moleculares que ayudan al sistema inmunológico a distinguir un extraño de un nativo. Las células a las que les faltan genes MHC no presentan estas señales, por lo que no se registran como extrañas. Sin embargo, las células a las que les faltan proteínas MHC se convierten en dianas de las células inmunes conocidas o células 'natural killer' (NK). Tijeras moleculares - Archivo Junto con el profesor Lewis Lanier, el equipo de Schrepfer encontró que CD47, una proteína de la superficie celular que actúa como una señal de «n o me comas» contra las células inmunes llamadas macrófagos, también tiene un fuerte efecto inhibidor sobre las células NK. Así, considerando que CD47 podría ser la clave para detener completamente el rechazo, los investigadores cargaron el gen CD47 en un virus, el cual entregó nuevas copias del gen en laS células madre humanas y de ratón en las que se habían eliminado las proteínas MHC. Y en efecto: CD47 resultó ser la pieza faltaba del rompecabezas. Cuando los investigadores trasplantaron sus células madre de ratones en ratones con sistemas inmunitarios normales pero no compatinles no observaron ningún rechazo. A continuación, trasplantaron células madre humanas de ingeniería similar a ratones humanizados -ratones cuyo sistema inmunológico ha sido reemplazado por componentes del sistema inmunitario humano para imitar la inmunidad humana- y, de nuevo, no observaron ningún rechazo. Nuestra técnica resuelve el problema del rechazo de las células madre y los tejidos derivados de células madre, y representa un avance importante para el campo de la terapia con células madre Por último, los investigadores derivaron varios tipos de células cardíacas humanas a partir de estas células madre, que trasplantaron de nuevo en ratones humanizados. Y los resultados mostraron que las células cardíacas derivadas de células madre fueron capaces de lograr una supervivencia a largo plazo e, incluso, comenzaron a formar vasos sanguíneos y músculo cardíaco, lo que aumenta la posibilidad de que un día se puedan usar estas células madre para reparar los corazones defectuosos. «Nuestra técnica resuelve el problema del rechazo de las células madre y los tejidos derivados de células madre y representa un avance importante para el campo de la terapia con células madre», subraya Deuse. Además, añade, «puede beneficiar a una gama más amplia de personas con costes de producción más bajos que cualquier enfoque individualizado. Solo necesitamos fabricar nuestras células una vez y ya disponemos de un producto que se puede aplicar universalmente».
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El llamado 'corta-pega' genético o sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 ha servido para fabricar las primeras células madre pluripotentes que son funcionalmente 'invisibles' para el sistema inmunológico, una proeza de la ingeniería biológica que, en estudios de laboratorio, impidió el rechazo de los trasplantes de células madre. Debido a que estas células madre 'universales' pueden generarse más eficientemente que las células madre hechas a la medida de cada paciente, estos datos suponen un gran paso para la ansiada acercan medicina regenerativa. «A menudo se habla del potencial terapéutico de las células madre pluripotentes, que pueden madurar y convertirse en cualquier tejido adulto, pero el sistema inmunológico ha sido un impedimento importante para las terapias de células madre seguras y eficaces», afirma Tobias Deuse, de la Universidad de California-San Francisco (EE.UU.) y autor principal del estudio, publicado hoy en «Nature Biotechnology». El sistema inmunológico es un guardián implacable. Está programado para erradicar todo lo que percibe como extraño; de esta forma protege al organismo contra agentes infecciosos y otros invasores que podrían causar estragos si no se les controlara y eliminara. Pero este sofisticado sistema de vigilancia también hace que los órganos, tejidos o células extraños que son trasplantados sean vistos como ‘enemigos’ potencialmente peligrosos, lo que provoca una respuesta inmune vigorosa que conduce al rechazo del trasplante. Cuando esto ocurre se produce un ‘rechazo’ debido a falta de histocompatibilidad entre donante y huésped. Hoy día, la forma de evitar este rechazo son los fármacos inmunosupresores. «Podemos administrar medicamentos que suprimen la actividad inmunológica y hacen que el rechazo sea menos probable. Desafortunadamente, los inmunosupresores tienen muchos efectos secundarios y, además, hacen que los pacientes sean más susceptibles a las infecciones y al cáncer», explica Sonja Schrepfer, autora principal del estudio. El sistema inmunológico está programado para erradicar todo lo que percibe como extraño; de esta forma que protege al organismo contra agentes infecciosos y otros invasores que podrían causar estragos si no se les controlara y eliminara En el ámbito de los trasplantes de células madre, los científicos pensaron que el problema del rechazo se resolvía mediante células madre pluripotentes inducidas (iPS),que se fabrican a partir de células completamente maduras, como la piel o las células grasas, que se reprograman de manera que les permita para convertirse en cualquiera de las innumerables células que comprenden los tejidos y órganos del cuerpo. La idea era que, si las células derivadas de las iPS se trasplantaran al mismo paciente que donó las células originales, el cuerpo vería a las células trasplantadas como «propias» y no provocaría una respuesta inmunológica. Pero en la práctica, el uso clínico de iPS ha resultado complejo. Por razones que todavía no se comprenden, las células de muchos pacientes no son receptivas a la reprogramación. Además, es caro y lleva mucho tiempo producir iPS para cada paciente que se beneficiaría de la terapia con células madre. «Hay muchos problemas con la tecnología iPS, pero los mayores obstáculos son el control de calidad y la reproducibilidad. No sabemos qué hace que algunas células sean susceptibles a la reprogramación, pero la mayoría de los científicos están de acuerdo en que todavía no se puede hacer de manera segura –comenta Deuse-. De hecho, la mayoría de los enfoques a las terapias individualizadas de iPS se han abandonado debido a estas complicaciones». Universales Deuse y Schrepfer se preguntaron si sería posible evitar estos desafíos mediante la creación de iPS 'universales' que podrían usarse en cualquier paciente. En su artículo, describen cómo después de que se alteró la actividad de solo tres genes, las iPS pudieron evitar el rechazo después de ser trasplantadas a receptores no compatibles con sistemas inmunes completamente funcionales. «Esta es la primera vez que alguien ha diseñado células que pueden ser trasplantadas universalmente y pueden sobrevivir en receptores inmunocompetentes sin provocar una respuesta inmune», confirma Deuse. Esta es la primera vez que alguien ha diseñado células que pueden ser trasplantadas universalmente y pueden sobrevivir en receptores inmunocompetentes sin provocar una respuesta inmune Los investigadores utilizaron primero estas tijeras moleculares o CRISPR para eliminar dos genes que son esenciales para el coreccto funcionamiento de una familia de proteínas -el complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase I y II-. Las proteínas MHC se encuentran en la superficie de casi todas las células y muestran señales moleculares que ayudan al sistema inmunológico a distinguir un extraño de un nativo. Las células a las que les faltan genes MHC no presentan estas señales, por lo que no se registran como extrañas. Sin embargo, las células a las que les faltan proteínas MHC se convierten en dianas de las células inmunes conocidas o células 'natural killer' (NK). Tijeras moleculares - Archivo Junto con el profesor Lewis Lanier, el equipo de Schrepfer encontró que CD47, una proteína de la superficie celular que actúa como una señal de «n o me comas» contra las células inmunes llamadas macrófagos, también tiene un fuerte efecto inhibidor sobre las células NK. Así, considerando que CD47 podría ser la clave para detener completamente el rechazo, los investigadores cargaron el gen CD47 en un virus, el cual entregó nuevas copias del gen en laS células madre humanas y de ratón en las que se habían eliminado las proteínas MHC. Y en efecto: CD47 resultó ser la pieza faltaba del rompecabezas. Cuando los investigadores trasplantaron sus células madre de ratones en ratones con sistemas inmunitarios normales pero no compatinles no observaron ningún rechazo. A continuación, trasplantaron células madre humanas de ingeniería similar a ratones humanizados -ratones cuyo sistema inmunológico ha sido reemplazado por componentes del sistema inmunitario humano para imitar la inmunidad humana- y, de nuevo, no observaron ningún rechazo. Nuestra técnica resuelve el problema del rechazo de las células madre y los tejidos derivados de células madre, y representa un avance importante para el campo de la terapia con células madre Por último, los investigadores derivaron varios tipos de células cardíacas humanas a partir de estas células madre, que trasplantaron de nuevo en ratones humanizados. Y los resultados mostraron que las células cardíacas derivadas de células madre fueron capaces de lograr una supervivencia a largo plazo e, incluso, comenzaron a formar vasos sanguíneos y músculo cardíaco, lo que aumenta la posibilidad de que un día se puedan usar estas células madre para reparar los corazones defectuosos. «Nuestra técnica resuelve el problema del rechazo de las células madre y los tejidos derivados de células madre y representa un avance importante para el campo de la terapia con células madre», subraya Deuse. Además, añade, «puede beneficiar a una gama más amplia de personas con costes de producción más bajos que cualquier enfoque individualizado. Solo necesitamos fabricar nuestras células una vez y ya disponemos de un producto que se puede aplicar universalmente».