Imagen: kelly marken. Fuente: PhotoXpress.
Por primera vez, se ha conseguido transformar células madre de embriones humanos en células nerviosas que han permitido que ratones con pérdida cognitiva infringida recuperen su capacidad de aprender y de recordar.
El estudio de la Universidad de Wisconsin-Madison de Estados Unidos ha demostrado por vez primera que las células madre humanas se pueden implantar con éxito en el cerebro para sanar deficiencias neurológicas, afirma el autor principal de la investigación, Su-Chun Zhang, en un comunicado de dicha Universidad.
Una vez dentro del cerebro del ratón, las células madre implantadas formaron dos tipos de neuronas comunes y vitales que se comunican con unas sustancias químicas llamadas GABA (aminoácido que se encuentra en el sistema nervioso central y que funciona como neurotransmisor) y acetilcolina.
"Estos dos tipos de neuronas están involucradas en muchos tipos de comportamiento humano: las emociones, el aprendizaje, la memoria, la adicción y muchos otros problemas psiquiátricos", explica Zhang.
Las células madre embrionarias usadas en el experimento fueron cultivadas en el laboratorio, usando sustancias químicas que se sabe promueven el desarrollo de las células nerviosas. Zhang se ha dedicado a este campo de investigación durante 15 años. Los ratones fueron de un tipo especial que no rechaza los trasplantes procedentes de otras especies.
Después del trasplante, los animales obtuvieron una puntuación significativamente superior en pruebas comunes de aprendizaje y de memoria. Por ejemplo, fueron más hábiles en la prueba del laberinto de agua, para la que se precisa recordar la ubicación de una plataforma escondida en una piscina.
El estudio de la Universidad de Wisconsin-Madison de Estados Unidos ha demostrado por vez primera que las células madre humanas se pueden implantar con éxito en el cerebro para sanar deficiencias neurológicas, afirma el autor principal de la investigación, Su-Chun Zhang, en un comunicado de dicha Universidad.
Una vez dentro del cerebro del ratón, las células madre implantadas formaron dos tipos de neuronas comunes y vitales que se comunican con unas sustancias químicas llamadas GABA (aminoácido que se encuentra en el sistema nervioso central y que funciona como neurotransmisor) y acetilcolina.
"Estos dos tipos de neuronas están involucradas en muchos tipos de comportamiento humano: las emociones, el aprendizaje, la memoria, la adicción y muchos otros problemas psiquiátricos", explica Zhang.
Las células madre embrionarias usadas en el experimento fueron cultivadas en el laboratorio, usando sustancias químicas que se sabe promueven el desarrollo de las células nerviosas. Zhang se ha dedicado a este campo de investigación durante 15 años. Los ratones fueron de un tipo especial que no rechaza los trasplantes procedentes de otras especies.
Después del trasplante, los animales obtuvieron una puntuación significativamente superior en pruebas comunes de aprendizaje y de memoria. Por ejemplo, fueron más hábiles en la prueba del laberinto de agua, para la que se precisa recordar la ubicación de una plataforma escondida en una piscina.
Cómo se hizo
El estudio, detallado en la revista Nature Biotechnology, se inició infringiendo a los ratones daños en una parte del cerebro que está implicada en el aprendizaje y la memoria.
Luego, a los ratones se les trasplantaron las células, cuya diferenciación en células neuronales fue dirigida químicamente por Zhang y su colaborador, Yan Liu. En concreto, las células fueron ubicadas en el hipocampo de los animales, que es un centro del cerebro fundamental para la memoria.
En esta región, las células trasplantadas comenzaron a especializarse y a conectarse con otras células, en respuesta a señales químicas.
Una de las claves del éxito de este trabajo parece ser la dirección del desarrollo celular previa al trasplante: la especialización parcial de las células madre impidió la formación de tipos celulares no deseados en los ratones a posteriori. Como explica Zhang: asegurarse de que casi la totalidad de las células trasplantadas se convirtieran en células neuronales era esencial.
"Eso supone que se pueda predecir lo que va a ser la progenie celular. Para cualquier uso futuro de este tipo de terapia, se reduciría así la posibilidad de que la inyección de células madre pueda producir tumores. En muchos otros experimentos de trasplante, la inyección de células progenitoras tempranas ha dado lugar a masas de células nocivas. Esto no ha sucedido en este caso debido a que las células trasplantadas estaban ya comprometidas hacia un desarrollo particular, por lo que no generaron otra cosa. Así estamos seguros de no inyectar semillas de cáncer con este método”, añade el científico.
Aplicaciones terapéuticas
La sanación del cerebro mediante sustitución celular es un Santo Grial del trasplante de células madre, y los dos tipos de células usados son fundamentales para el funcionamiento del cerebro.
"Las neuronas colinérgicas están involucradas en la enfermedad del Alzheimer y en el síndrome de Down, pero las neuronas GABA están implicadas en muchos trastornos adicionales, como la esquizofrenia, la epilepsia, la depresión y la adicción”, explica el investigador.
Aunque tentadora, es poco probable que la terapia de células madre resulte beneficiosa de inmediato. Además, "con muchos trastornos psiquiátricos, no se sabe qué parte del cerebro está funcionando mal”, dice Zhang. Pero, gracias a este nuevo estudio, afirma, aumentan las probabilidades de que veamos una aplicación inmediata en la creación de modelos para la detección y el descubrimiento de medicamentos.
El estudio, detallado en la revista Nature Biotechnology, se inició infringiendo a los ratones daños en una parte del cerebro que está implicada en el aprendizaje y la memoria.
Luego, a los ratones se les trasplantaron las células, cuya diferenciación en células neuronales fue dirigida químicamente por Zhang y su colaborador, Yan Liu. En concreto, las células fueron ubicadas en el hipocampo de los animales, que es un centro del cerebro fundamental para la memoria.
En esta región, las células trasplantadas comenzaron a especializarse y a conectarse con otras células, en respuesta a señales químicas.
Una de las claves del éxito de este trabajo parece ser la dirección del desarrollo celular previa al trasplante: la especialización parcial de las células madre impidió la formación de tipos celulares no deseados en los ratones a posteriori. Como explica Zhang: asegurarse de que casi la totalidad de las células trasplantadas se convirtieran en células neuronales era esencial.
"Eso supone que se pueda predecir lo que va a ser la progenie celular. Para cualquier uso futuro de este tipo de terapia, se reduciría así la posibilidad de que la inyección de células madre pueda producir tumores. En muchos otros experimentos de trasplante, la inyección de células progenitoras tempranas ha dado lugar a masas de células nocivas. Esto no ha sucedido en este caso debido a que las células trasplantadas estaban ya comprometidas hacia un desarrollo particular, por lo que no generaron otra cosa. Así estamos seguros de no inyectar semillas de cáncer con este método”, añade el científico.
Aplicaciones terapéuticas
La sanación del cerebro mediante sustitución celular es un Santo Grial del trasplante de células madre, y los dos tipos de células usados son fundamentales para el funcionamiento del cerebro.
"Las neuronas colinérgicas están involucradas en la enfermedad del Alzheimer y en el síndrome de Down, pero las neuronas GABA están implicadas en muchos trastornos adicionales, como la esquizofrenia, la epilepsia, la depresión y la adicción”, explica el investigador.
Aunque tentadora, es poco probable que la terapia de células madre resulte beneficiosa de inmediato. Además, "con muchos trastornos psiquiátricos, no se sabe qué parte del cerebro está funcionando mal”, dice Zhang. Pero, gracias a este nuevo estudio, afirma, aumentan las probabilidades de que veamos una aplicación inmediata en la creación de modelos para la detección y el descubrimiento de medicamentos.
Referencia bibliográfica:
Yan Liu, Jason P Weick, Huisheng Liu, Robert Krencik, Xiaoqing Zhang, Lixiang Ma, Guo-min Zhou, Melvin Ayala, Su-Chun Zhang. Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits. Nature Biotechnology (2013). DOI: 10.1038/nbt.2565.
Yan Liu, Jason P Weick, Huisheng Liu, Robert Krencik, Xiaoqing Zhang, Lixiang Ma, Guo-min Zhou, Melvin Ayala, Su-Chun Zhang. Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits. Nature Biotechnology (2013). DOI: 10.1038/nbt.2565.