Los científicos han descubierto una nueva manera de convertir las células de la piel humana en células cerebrales, un gran avance de la medicina y la salud humana al ofrecer una nueva esperanza para la medicina regenerativa y el descubrimiento de nuevos fármacos personalizados.

En un artículo que se publicado en la revista científica Cell Stem Cell, se reveló un método eficiente y robusto para transformar las células adultas de la piel en neuronas que son capaces de transmitir las señales del cerebro, marcando uno de los primeros experimentos documentados para la transformación de células adultas de un ser humano en células funcionales del cerebro.

Este trabajo podría tener implicaciones importantes para los pacientes y las familias que sufren de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson y la enfermedad de Huntington. Estas investigaciones ofrecen una nueva esperanza para el proceso de desarrollo de medicamentos para estas enfermedades, así como la posibilidad de la terapia de células de reemplazo para reducir el trauma de millones de personas afectadas por estas devastadoras e irreversibles enfermedades.

El descubrimiento de una forma de convertir las células adultas de la piel en células que actúan como células madre embrionarias ha mejorado radicalmente los campos de la biología celular y la investigación con células madre.

Las células madre embrionarias “pluripotentes”, son células que pueden convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo humano. Estas constituyen una enorme promesa para la medicina regenerativa, en la que los órganos y tejidos dañados pueden ser reemplazados o reparados por nuevas células. Muchos en la comunidad científica consideran clave el uso de células madre para los futuros tratamientos y la erradicación de varias enfermedades, incluyendo las enfermedades cardíacas y la diabetes.

Este trabajo ofrece otro método para evitar el uso de células madre embrionarias y la creación de una plataforma completamente nueva para los estudios fundamentales de las enfermedades humanas. Por ejemplo en el futuro se podrán reprogramar las células de la piel podrían para ser utilizadas para poner a prueba tanto la seguridad como la eficacia en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer.

Esta tecnología permitirá crear un modelo para las enfermedades neurodegenerativas de forma muy rápida en el laboratorio, obteniendo las células nerviosas de los pacientes individuales en cuestión de días, en lugar de los meses requeridos anteriormente.

En los experimentos publicados se utilizaron dos genes y un microARN para convertir una muestra de piel de una mujer de 55 años de edad, directamente en las células del cerebro. Los microARN son pequeñas hebras de material genético que regulan casi todos los procesos en cada célula del cuerpo.

Las células neuronales creadas fueron funcionales pues intercambiaron los impulsos eléctricos necesarios para que las células del cerebro puedan comunicarse. El uso de microARN para reprogramar las células es una manera más segura y más eficiente que la manipulación de genes. En experimentos posteriores, los autores esperan que depender únicamente de los microARN y de los compuestos farmacéuticos para convertir las células de la piel a las células cerebrales, lo que debería conducir a la generación más eficiente de células para su análisis y propósitos de regeneración.

Referencia

Rajesh Ambasudhan, Maria Talantova, Ronald Coleman, Xu Yuan, Saiyong Zhu, Stuart A. Lipton, Sheng Ding.Direct Reprogramming of Adult Human Fibroblasts to Functional Neurons under Defined Conditions. Cell Stem Cell, 28 July 2011 DOI: 10.1016/j.stem.2011.07.002

Lo más increíble del experimento es que logran hacer células sanguíneas a partir de la piel sin requerir el paso intermedio de cambiar la piel en una célula madre pluripotentes que tiene la capacidad de hacer muchos otros tipos de células humanas, entre ellos la sangre.

“Hemos demostrado que esto funciona con la piel humana. Sabemos cómo funciona y creo que aún puede mejorar en el proceso”, dijeron los autores. “Ahora vamos a trabajar en el desarrollo de otros tipos de células humanas a partir de la piel, ya que tenemos pruebas alentadoras.”

El descubrimiento fue repetido varias veces durante dos años con la piel humana de jóvenes y adultos para demostrar que funciona para personas de cualquier edad.

Este descubrimiento es muy gratificante para los pacientes con cáncer, cuyas vidas fueron salvadas por los trasplantes de médula ósea. Para muchos pacientes y sus familias, la enfermedad llega a ser más frustrante cuando se les impide dar un trasplante de médula ósea porque no se encuentra un donante compatible perfectao en el familia o la comunidad. Este descubirimiento podría ayudar a este importante grupo de pacientes.

Este artículo resfuerza otros que han demostrado que las células de piel humana puede reprogramarse en células pluripotenciales que tienen el potencial de convertirse en todos los tipos celulares.

En este descubrimiento son los primeros en demostrar que las células de la piel humana se pueden convertir directamente en las células de la sangre, a través de un proceso de programación que no pasa por la fase pluripotente. La producción de las células la sangre de un paciente a partir de su propia piel, tiene el potencial de hacer un trasplante de médula ósea.

Este método mejora la eficiencia de conversión celular y también tiene la gran ventaja de producir el tipo de glóbulos adultos en lugar de las células sanguíneas del feto, una gran ventaja en comparación con los intentos hasta ahora decepcionantes para producir las células de la sangre humana.

Referencia

Eva Szabo, Shravanti Rampalli, Ruth M. Risueño, Angelique Schnerch, Ryan Mitchell, Aline Fiebig-Comyn, Marilyne Levadoux-Martin, Mickie Bhatia. Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors. Nature, 2010; DOI: 10.1038/nature09591

Un equipo de la Universidad de Yale describió cómo una copia mutada de un gen llamado queratina 10 causa una enfermedad severa de la piel conocida como Ictiosis con confeti. Sin embargo, en medio de la piel enferma, estos pacientes también tienen cientos de miles de puntos donde la piel aparece de forma normal.

Este fenómeno los investigadores descubrieron que se produce por la recombinación de los cromosomas antes de la división celular. En vez de producir una copia normal del gen y uno dominante, la enfermedad que causa la mutación, el intercambio entre los cromosomas en las células da como resultado ya sea con dos copias mutantes o ninguna copia del mutante. Si esto último ocurre, las manchas de la piel aparecen normal y libre de la enfermedad. Los investigadores utilizaron estos eventos de recombinación en los lugares de la piel normal para asignar y, finalmente, identificar el gen de la enfermedad.

“Por lo general, se tiene una mutación causante de una enfermedad pero hemos demostrado que en esta enfermedad, hay una frecuencia inusualmente alta de la aparición de clones libres de la mutación de las células”. La razón que estas mutaciones particulares para volver a la normalidad con tanta frecuencia no está claro.

Los investigadores dicen que el conocimiento de que estas mutaciones en particular puedan revertir con alta frecuencia les da la esperanza que se encuentre una manera de imitar este proceso para desarrollar tratamientos para otras enfermedades genéticas.

“Tal vez no directamente corregir las mutaciones que causan las enfermedades pero podría ser capaz de recombinar a distancia, similar a lo que ocurre en esta enfermedad”.

Referencia

Keith A. Choate, Yin Lu, Jing Zhou, Murim Choi, Peter M. Elias, Anita Farhi, Carol Nelson-Williams, Debra Crumrine, Mary L. Williams, Amy J. Nopper, Alanna Bree, Leonard M. Milstone, and Richard P. Lifton. Mitotic Recombination in Patients with Ichthyosis Causes Reversion of Dominant Mutations in KRT10. Science, 2010; DOI: 10.1126/science.1192280

El estudio que se publicó anticipadamente en la edición en línea de Nature Medicine el 22 de noviembre, se realizó en ratones y en cultivos de células humanas. “Las implicaciones emocionante de este trabajo es que proporciona una base molecular para entender la ‘hipótesis de la higiene” y ha puesto de manifiesto los elementos de la respuesta para la reparación de las heridas que antes eran desconocidas. Esto puede ayudarnos a diseñar nuevos enfoques terapéuticos para las enfermedades inflamatorias de la piel.

La llamada “hipótesis de la higiene”, introducida por primera vez a finales de 1980, sugiere que la falta de exposición a los agentes infecciosos y los microorganismos durante la primera etapa de la infancia aumenta la susceptibilidad a la enfermedad de las personas, cambiando cómo el sistema inmune reacciona a estos “invasores bacterianos”. La hipótesis fue desarrollada para explicar por qué las alergias como fiebre del heno y eczema fueron menos frecuentes en los niños de la familias numerosas, que fueron presumiblemente más expuestos a agentes infecciosos que otros. También se usa para explicar la mayor incidencia de las enfermedades alérgicas en los países industrializados.

La microflora normal de la piel, es decir, las bacterias inofensivos que habitualmente que viven en la piel incluyen algunas especies de bacterias del género estafilococos. Los científicos encontraron que estas bacterias inducen una respuesta inflamatoria cuando se introducen debajo de la superficie de la piel, pero no cuando inician la inflamación presentes en la epidermis, o la capa externa de la piel.

En este estudio, Lai, Gallo y sus colegas revelan un mecanismo previamente desconocido por el que un producto del estafilococos inhibe la inflamación de la piel. Esta inhibición está mediada por una molécula llamada ácido estafilococos lipoteicoicos (LTA), que actúa en los queratinocitos, las células primarias que se encuentran en la epidermis.

Los investigadores también encontraron que la activación de un receptor (TLR3) es necesario para la inflamación normal después de la lesión de la piel.

A nuestro entender, “estos resultados muestran por primera vez que el epitelio de la piel requiere TLR3 para la inflamación normal después de herir y que la microflora bacteriana ayuda a modular esta respuesta.”

Referencia

Yuping Lai, Anna Di Nardo, Teruaki Nakatsuji, Anke Leichtle, Yan Yang, Anna L Cogen, Zi-Rong Wu, Lora V Hooper, Richard R Schmidt, Sonja von Aulock, Katherine A Radek, Chun-Ming Huang, Allen F Ryan & Richard L Gallo. Commensal bacteria regulate Toll-like receptor 3–dependent inflammation after skin injury. Nature Medicine Published online: 22 November 2009 | doi:10.1038/nm.2062