Científicos de las Universidades de León y Granada han desarrollado un estudio en el que han comprobado que células madre aisladas de cordón umbilical humano regeneran el hígado en ratas de laboratorio a las que se les indujo una enfermedad hepática aguda. Es la primera vez que se ha demostrado la utilidad de este tipo de transplante en un modelo experimental que no utiliza animales modificados genéticamente (atímicos o con inmunodeficiencia combinada), sino que reproduce las condiciones de la enfermedad en humanos. Los resultados de la investigación se publican en Cell Transplantation.
Según explica a DiCYT Javier González-Gallego, catedrático de Fisiología de la Universidad de León y responsable de la participación leonesa en el estudio, "las patologías hepáticas agudas pueden llevar a la muerte en pocos días. La única alternativa es el transplante, que cuenta con inconvenientes como la escasez de órganos y el posible rechazo". Así, se experimentan nuevas terapias que actúen como medidas de soporte del enfermo o que, directamente, busquen la regeneración del hígado. Una de éstas es la terapia celular.
Los investigadores partieron de células madre hematopoyéticas pluripotentes aisladas de cordón umbilical (CMC) para estudiar si se podrían diferenciar en células con características de hepatocitos, una de las células fundamentales del hígado. Los científicos aislaron y cultivaron las CMC con diversos factores de crecimiento (sustancias que permiten que las células adquieran características de interés) durante un periodo de 21 días. "A lo largo de estas tres semanas", comenta González-Gallego, "se identificaban de forma progresiva marcadores característicos de los hepatocitos (como la albúmina, una proteína sintetizada por el hígado, la citoqueratina 18 o el citocromo P450 3A4), que no estaban en las células antes del cultivo. A la vez se observó cómo se reducía la expresión de marcadores de células mononucleares".
Parecido a una situación clínica
Estos cambios se estudiaron midiendo los niveles de ARN mensajero y de proteína producida, y utilizando técnicas de inmunofluorescencia (compuestos fluorescentes que señalan marcadores específicos)."Las tres técnicas confirmaron la diferenciación de las células, que pierden características de mononucleares y adquieren las propias de hepatocitos", asegura el investigador. Posteriormente, los científicos trasplantaron estas células madre aisladas del cordón umbilical humano a ratas de laboratorio (en lo que se denomina "xenotransplante") a las que se les había provocado una enfermedad hepática aguda. "Como los experimentos 'in vitro' muestran la capacidad de estas células para diferenciarse en hepatocitos, la hipótesis es que si consiguen llegar al hígado, el entorno molecular hará que se transformen en células con un fenotipo hepatocitario", explica.
El modelo experimental de daño agudo en rata se produjo mediante un tóxico, D-galactosamina, "fatal al cabo de pocos días". Pero, a diferencia de otros estudios sobre la aplicación de células madre para regenerar enfermedades hepáticas, estos animales no estaban modificados genéticamente para inhibir sus mecanismos de inmunosupresión (responsables del rechazo cuando se realiza un transplante). "El modelo se aproxima más a una situación clínica en humanos porque a los animales se les administraban inmunosupresores como la ciclosporina, un fármaco clásico para evitar el rechazo", justifica el investigador.
Regeneración del hígado
A través de la vena porta del animal se transplantaron las células aisladas del cordón umbilical, realizando un seguimiento durante tres días en un complejo diseño (que incluía animales control y otros con diferentes tratamientos inmunosupresores). De esta manera, los científicos observaron que las células madre llegaban al hígado y se transformaban en células hepáticas, regenerando el órgano tanto a nivel de tejidos como funcional. "Hay varias características como la esteatosis (acumulación de grasa) o el infiltrado inflamatorio que indican una lesión importante del hígado. En los animales tratados estas alteraciones se reducen y a los tres días su situación está muy mejorada".
Además, el estudio de la bioquímica del hígado confirmó que los marcadores típicos del funcionamiento hepático (transaminasas o bilirrubina, entre otros) se acercaban a los valores de los animales control, sin daño hepático. "Hemos conseguido que las células madre lleguen al hígado y empiecen a funcionar como hepatocitos cuando las propias células están muy dañadas. Estas células empiezan a regenerar el órgano y conseguir que tenga una función normal", resume el experto. Ahora, los científicos prueban esta técnica en una patología hepática crónica como es la cirrosis, octava causa de muerte de varones en España.
El proyecto ha sido coordinado por el investigador de la Universidad de Granada Luis Fontana. En cuanto a la de León, además de Javier González-Gallego, también han participado Sonia Sánchez Campos y María Victoria García Mediavilla, todos ellos pertenecientes al Instituto de Biomedicina de dicha Universidad. El estudio ha contado con financiación de la Federación de Cajas de Ahorro de Castilla y León, la consejería de Sanidad de la Junta de Castilla y León y la consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía.
“Hay que considerar otras alternativas terapéuticas”
En este tipo de transplante, denominado xenotransplante por ser de humano a animal, "las células llegan al hígado, empiezan a diferenciarse en hepatocitos y se mejora el daño agudo hepático inducido", comenta el director del Instituto de Biomedicina de la Universidad de León Javier González-Gallego, "por lo que pensamos que puede ser una alternativa terapéutica interesante, aunque hay otras". El investigador reconoce que el objetivo final de este tipo de estudios "sería llegar a un transplante en humanos". Sin embargo, primero "es necesario profundizar en los estudios experimentales tanto en patologías agudas como crónicas". En opinión del científico, pasar a la fase clínica requiere considerar numerosos factores y valorar la utilidad potencial de otras alternativas terapéuticas. Así, por ejemplo, "existe la posibilidad de utilizar células progenitoras endoteliales que si se inyectan en la sangre tienden a ubicarse en zonas con daño, facilitando el proceso regenerativo", explica González Gallego. "A estas células se les pueden introducir genes terapéuticos convirtiéndolas en un método muy efectivo para dirigir la expresión transgénica al tratamiento de la lesión". Otra posibilidad, muy reciente, son las células madre pluripotentes inducidas, células adultas a las que se puede reprogramar para que 'vuelvan atrás' en su estado de diferenciación. "En terapia celular y medicina regenerativa hay cada vez más opciones disponibles que se están explorando en la actualidad", explica el investigador.
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