Ya está disponible el audio de mi sección ¡Eureka! en el programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Sigue este enlace para disfrutarlo. Como siempre una transcripción libre.
La noticia de la semana ha sido la clonación de células madre humanas. Desde que se clonó la oveja Dolly en 1996 muchos investigadores han tratado de clonar células humanas por sus aplicaciones en medicina regenerativa. ¿Por qué ha costado tanto tiempo clonar células humanas? La oveja Dolly fue clonada a partir de una célula adulta mediante una técnica llamada transferencia nuclear somática. Se tomó el núcleo de una célula de la glándula mamaria de una oveja y se introdujo en un óvulo no fecundado y sin núcleo. Fueron necesarios 277 embriones fallidos para producir un nacimiento y en 2003, la oveja Dolly murió de vejez prematura (vivió la mitad que una oveja normal).
Todas las células tienen el mismo ADN en su núcleo, pero son muy diferentes entre sí (basta comparar una neurona y una célula de la piel). Pero todas las células pueden nacer a partir de células troncales pluripontentes, las llamadas células madre, capaces de diferenciarse en cualquier otra célula del cuerpo. Shoukhrat Mitalipov (del Centro Nacional de Investigación en Primates de Oregón, en EEUU) y sus colegas, entre ellos la embrióloga española Nuria Martí, emigrada a EEUU por los recortes en ciencia en España, han logrado aplicar la técnica utilizada con la oveja Dolly a células humanas.
Algunos oyentes recordarán que un científico surcoreano, el Dr. Hwang, experto en células madre, afirmó haberlo logrado en marzo de 2004, pero en diciembre de 2005 se descubrió había falsificado los datos de sus experimentos sobre la clonación de embriones humanos. Se levantó un gran escándalo y fue condenado a dos años de cárcel por un tribunal de Seúl. Ha costado casi 10 años de intenso trabajo lograr la clonación humana y lo más curioso es que la clave ha sido utilizar la cafeína.
Recomiendo leer a Gretchen Vogel, «Human Stem Cells From Cloning, Finally,» News & Analysis, Science 340: 795, 17 May 2013, y a David Cyranoski, «Human stem cells created by cloning. Breakthrough sets up showdown with induced adult lines,» Nature 497: 295–296, 16 May 2013. El artículo técnico es Masahito Tachibana et al., «Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer,» Cell, AOP, 15 May 2013. La cafeína se introdujo en la clonación de monos en S.M. Mitalipov, «Reprogramming following somatic cell nuclear transfer in primates is dependent upon nuclear remodeling,» Human Reproduction 22: 2232-2242, 2007.
En español recomiendo leer a Nuño Domínguez, «La clonación humana, cuestión de cafeína,» esMateria, 17 mayo 2013, y a Alfredo Pascual, «Nuestra generación no verá un órgano clonado, y mucho menos un ser humano,» El Confidencial, 17 mayo 2013.
La cafeína es un estimulante consumido por muchas personas en infusiones extraídas del café y del té. ¿Para qué se ha usado la cafeína en este estudio? La técnica utilizada en la clonación de la oveja Dolly no funciona en monos y humanos (aunque sí en ratones, cerdos y otros mamíferos). Mitalipov descubrió en 2007 que dicha técnica podía funcionar en monos añadiendo cafeína al medio que baña los ovocitos (óvulos inmaduros) durante la extracción del núcleo y la fusión celular. La cafeína estabiliza las moléculas clave en el citoplasma del ovocito que ayudan a reprogramar las células fusionadas en un estado embrionario, e impide que se active el óvulo antes de tiempo dando al traste con el proceso.
En humanos también ha sido clave la calidad de los óvulos usados. Con los más sanos, las posibilidades de éxito son del 50%, que con otros se reduce al 12% y con algunos es imposible generar células madre. Mitalipov y su grupo han descubierto que sin usar cafeína, sólo el 11% de los ovocitos humanos se desarrollan hasta la fase de blastocisto y ninguno de ellos produce células madre embrionarias. El blastocisto humano es un embrión entre 5 y 6 días de desarrollo que presenta una estructura celular formada por unas 200 células en forma de esfera hueca. Usando cafeína, el 23% de los embriones forman blastocistos y el 50% de ellos produce células madre embrionarias. Todavía no se entiende en detalle la bioquímica del efecto de la cafeína y serán necesarios futuros estudios para clarificarlo.
¿Exactamente en qué consiste la técnica de transferencia nuclear celular? Se introduce el material genético de la célula a clonar en un ovocito (un óvulo inmaduro) de la misma especie, que ha sido enucleado (se ha eliminado su núcleo, donde se encuentra su propio material genético). El ovocito tiene la capacidad de reprogramar el programa de expresión génica celular, reiniciándolo de alguna manera, de forma que la célula nueva resultante será capaz de dar lugar a cualquier otro tipo celular.
En concreto, se utiliza un proceso en tres etapas, que simplificando detalles técnicos es el siguiente. La primera etapa es la enucleación del ovocito: eliminar el material genéitco del óvulo inmaduro receptor. Suele usarse micromanipulación o métodos químicos. La segunda etapa es la transferencia del núcleo, fusionando el cariosoma (el núcleo celular envuelto por una pequeña porción de citoplasma) con el citoplasma del ovocito; se pueden utilizar estimulación eléctrica (electrofusión) o el uso de virus fusogénicos; también se puede realizar una microinyección intracitoplásmatica (similar a cómo el espermatozoide entra en el óvulo) pero esto es menos habitual en la clonación. Y finalmente se realiza la activación del ovocito: a diferencia del espermatozoide, las células adultas no son capaces de activar el ovocito, por lo que debe inducirse la activación una vez realizada la transferencia del núcleo para que el ovocito reprograme el genoma introducido y empiece el programa de desarrollo embrionario; para ello se utilizan estímulos químicos; el papel de la cafeína es retrasar este proceso al momento adecuado.
La nueva técnica lleva aparejados problemas bioéticos. ¿Se podrán clonar humanos con la nueva técnica? Mitalipov y sus colegas afirman que, por ahora, no hay que temer nada. Ellos, a pesar de más de 100 intentos, no han conseguido que los embriones de mono clonados por su técnica e implantados en una madre de alquiler hayan prosperado. Estas células troncales pluripotentes embrionarias se desarrollan hasta llegar al estado de blastocisto, pero a partir de este momento, las células que dan origen a la placenta no se desarrollan bien y aparecen anomalías que impiden que prosperen los embriones. El objetivo de esta investigación no es clonar seres humanos y, aunque lo fuese, nos encontramos lejos de conseguirlo.
¿Qué ventajas tiene la clonación respecto al uso de las células reprogramadas, método que recibió el Premio Nobel de Medicina en 2012? La nueva técnica de clonación está todavía en pañales y a día de hoy no tiene ninguna ventaja respecto a las células reprogramadas o células iPSC que el japonés Yamanaka descubrió en 2006. Estas células permiten tratar lesiones y enfermedades de un paciente con sus propias células sanas reprogramadas, evitando el rechazo que generan los trasplantes tradicionales. Pero no debemos olvidar que aún falta mucho tiempo para que se usen las células iPSC en ensayos clínicos.
Hay muchas cuestiones no resueltas, como el borrado de las marcas epigenéticas del ADN de la célula donante que aún no se han resuelto. La nueva técnica de clonación de células humanas tampoco resuelve estos problemas, más bien los agrava. Ahora mismo se necesitan entre 5 y 15 óvulos sanos, según la donante, para lograr tener éxito. Con las células reprogramadas tomadas de la piel, no se necesitan óvulos, ni mujeres donantes y también pueden generar casi cualquier tipo de tejido u órgano del cuerpo sin rechazos.
¿Qué aplicaciones terapéuticas puede tener la nueva técnica de clonación? Las células madre embrionarias tienen potencial para dar lugar a cualquier órgano. Las aplicaciones en medicina regenerativa son conocidas por la mayoría de los oyentes. Pero aún falta mucho tiempo para que estas aplicaciones vean la luz, pues aún no se ha demostrado que las nuevas células clonadas sean inocuas y no produzcan cáncer. Como estas células tienen gran capacidad para multiplicarse y diferenciarse, tiene como efecto secundario la aparición de cáncer. Hay que realizar mucha investigación básica para descubrir cómo impedirlo. Por ello, a corto plazo, la nueva fuente de células madre embrionarias de Mitalipov y su equipo será utilizada sobre todo en investigación básica en genética y biología.
Como siempre, si aún no has escuchado el audio, sigue este enlace para disfrutarlo.
El problema era que el ovocito humano permanece en un estado de espera, sin terminar de convertirse en una célula germinal, con la meisosis detenida en metafase II. Si el ovocito es fecundado la división meiótica prosigue hasta el final, en caso contrario la célula degenera 24 horas después. En ese estado de detención meiótica, o MII, el ovocito conserva las capacidades de reprogramarse en caso de hacer una transferencia de un núcleo somático. Pero ese estado es inestable, y la manipulación mecánica de los óvulos impedía que, tras el trasplante del nucleo somático, el óvulo se reprogramase correctamente. Ahora han conseguido estabilizar esa fase para que se produzca la reprogramación correctamente.
Gracias, Daniel.