Las terapias con células madre para los trastornos cerebrales como la enfermedad de Parkinson se están moviendo rápidamente hacia los ensayos clínicos. Sin embargo, antes de que estos tratamientos pueden salir del laboratorio, es de vital importancia ser capaces consistentemente de producir células madre de alta calidad para su trasplante en los pacientes. Ahora, los científicos de Suecia han identificado algunas ideas – además de un conjunto de marcadores – que debería ayudar a controlar la calidad de las células madre modificadas para su uso clínico en la enfermedad de Parkinson.

Los investigadores – incluyendo los equipos de la Universidad de Lund y el Instituto Karolinska de Estocolmo – informan de su trabajo en dos estudios relacionados, que se publican en la revista Cell Stem Cell.

En un estudio, los investigadores toman una mirada más cercana a las vías moleculares que participan en el viaje, a partir de una célula madre a una neurona de dopamina. En el otro estudio, descubren algunas características clave de desarrollo de las células de dopamina y lo que hace que estas células sean diferentes de otras neuronas similares y vecinas.

Los resultados tienen en cuenta que deben afinar la ayuda de ingeniería de células madre para producir poblaciones puras de las neuronas de dopamina de alta calidad.

La enfermedad de Parkinson es una enfermedad progresiva que afecta el movimiento por la atrofia cerebral. Los síntomas incluyen: temblores en las manos, piernas, mandíbula y cara; rigidez muscular; alteración de la postura, el equilibrio y la marcha; y problemas del habla.

La enfermedad afecta principalmente a las células cerebrales o neuronas productoras de dopamina en una parte del cerebro llamada sustancia negra. A medida que la enfermedad progresa, se observa el mal funcionamiento de estas células vitales mal y mueren, lo que lleva a niveles más bajos de dopamina, un mensajero químico esencial para el control del movimiento.

La necesidad de perfeccionar la ingeniería de células madre

A medida que la población de células de dopamina del cerebro disminuyen, no se reemplazan. Hay una gran esperanza de ingeniería de células madre que pueda ofrecer una manera de trasplantar un conjunto de células progenitoras en los cerebros de los pacientes y saber que harán nuevos suministros de células de dopamina.

De hecho, uno de los equipos detrás de los nuevos estudios pensó que habían llegado muy cerca de una solución de este tipo. En un avance de estudio publicado en 2014, mostró cómo es posible producir células de dopamina a partir de células madre embrionarias y trasplantarlas en el cerebro de ratas con enfermedad de Parkinson, para reemplazar las células perdidas.

Malin Parmar, profesor en la Facultad de Medicina en Lund, dirigió el estudio anterior y es también uno de los líderes de la nueva investigación. Ella explica el retraso inesperado como resultado de sus grandes esperanzas desde el primer avance:

“En nuestras evaluaciones pre-clínicas de las neuronas de dopamina derivadas de células madre nos dimos cuenta de que el resultado en modelos animales variaba de manera espectacular, a pesar de que las células fueron muy similares en el momento del trasplante. Esto ha sido frustrante y desconcertante, y significativamente ha retrasado el establecimiento de protocolos de producción de células clínicas”.

En uno de los documentos, los investigadores estudian la manera de complicación especial en el uso de células madre para tratar enfermedades cerebrales como el Parkinson, y dicen que uno no puede producir simplemente una población trabajadora de las células de dopamina en un plato y trasplantarlas en el cerebro.

Mientras que algunos tratamientos con células madre – como aquellos de prueba sometidos para el tratamiento de la degeneración macular – pueden utilizar células completamente maduras en el laboratorio, en el caso de enfermedades cerebrales como el Parkinson hay que implantar células inmaduras que sólo se diferencian y maduran después de que son trasplantadas en el cerebro.

Los modelos animales con la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades del cerebro, demuestran que puede tomar meses para que las células vengan a madurar y empezar a trabajar correctamente después del trasplante.

Asegurar la calidad de las células madre antes del trasplante

El desafío es cómo asegurar que las células son de la calidad adecuada antes del trasplante, ya que va a ser muy difícil mantener un ojo en su desarrollo una vez que estén dentro del cerebro.

En el primer estudio, los investigadores utilizaron modernas técnicas de expresión génica global y realizaron experimentos en más de 30 lotes de células madre embrionarias humanas injertadas derivado de progenitoras, para mirar los marcadores predictivos de rendimiento de células de dopamina de alta calidad.

Encontraron que muchos de los marcadores utilizados habitualmente no predecían con precisión el rendimiento deseado de los trasplantes de células de dopamina maduras en el cerebro de animales vivos. En su lugar, se identificó un conjunto específico de marcadores que ofrecen mucho más alto poder predictivo.

“Con el uso de estos marcadores, hemos desarrollado un protocolo de diferenciación de Buenas Prácticas de Fabricación (GMP en ingles) para la producción altamente eficiente y re-producible de progenitoras de dopamina trasplantables”, señalan los autores.

En el segundo estudio, los investigadores llevaron a cabo – con ayuda de técnicas de secuenciación de ADN de una sola célula en todo el transcriptoma – una investigación detallada de cómo las células de dopamina se desarrollan en el cerebro de ratones.

Entre otras cosas, se encontraron con un marcador que se puede distinguir entre células de dopamina en desarrollo y otras células vecinas similares. Sugieren que esto debería ayudar a perfeccionar los métodos de ingeniería de células madre actuales para aumentar la proporción de células precursoras de dopamina deseadas. Con el hallazgo, llegaron a la conclusión de que debe “tener importantes implicaciones para la terapia de reemplazo celular” en la enfermedad de Parkinson.

“Hemos identificado un conjunto específico de los marcadores que tiene correlaciones con un alto rendimiento de dopaminérgicas y la función del injerto después del trasplante en modelos animales con la enfermedad de Parkinson. Guiados por esta información, hemos desarrollado métodos mejores y más precisos para la producción de células de dopamina para uso clínico en un camino re-producible”, explicó el primer autor, Dr. Agnete Kirkeby, de la Universidad de Lund.

Datos básicos sobre la enfermedad de Parkinson:

  • Se estima que 1 millón de estadounidenses tienen Parkinson
  • Los hombres cuentan con 1,5 veces de más probabilidades de tener la enfermedad de Parkinson que las mujeres
  • El coste total de Parkinson en los EE.UU., incluyendo el tratamiento, los pagos de seguridad social, y la pérdida de ingresos, se estiman en cerca de U$$ 25 billones al año.

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