Nuevos modelos para estudiar y producir órganos: Introduciendo a las quimeras humano-animal

En la mitología una quimera es un animal que posee cabeza de león, cuerpo de cabra y cola de dragón. Como concepto, muchas veces se utiliza para describir a un objeto o herramienta que posee características o partes de otras. En esta misma línea, en biología se utiliza el concepto de quimera para denominar a aquellos organismos que poseen células de diferentes cigotos o de organismos diferentes ¿Qué loco verdad? Pese a que al leerlo puede sonar como un concepto sacado de los libros de ciencia ficción más psicodélicos y atrevidos, la generación de quimeras podría ser de gran ayuda a la biomedicina moderna.

Dr. Juan Carlos Izpisua Belmonte
Dr. Juan Carlos Izpisua Belmonte

El pasado 26 de enero se publicó un artículo en la revista Cell  dirigido por el grupo del Dr. Juan Carlos Izpisua Belmonte del Salk Institute for Biological Studies (La Jolla, E.E.U.U) en colaboración con la Universidad de Murcia,  la Universidad de California en Davis y la Universidad de Barcelona donde los investigadores demuestran haber creado por primera vez fetos híbridos humano-cerdo y rata-ratón.
Antes de que se espanten, primero es importante entender cómo se generaron estos animales híbridos (o quimeras). Para lograr una quimera entre especies, primero se inyectan células madres pluripotenciales (las cuales pueden generar cualquier tipo de órgano) de una especie a un embrión en desarrollo temprano de la segunda especie. En teoría, las células de la primera especie deberían diferenciarse en distintos tejidos y expandirse por el embrión en desarrollo, sin embargo, en la práctica llevar a cabo la completa formación de órganos y tejidos en un organismo quimérico es bastante complicado. Pensemos por un momento en el contexto genético e inmunológico en el cual se enmarcan la formación de órganos y de tejidos. Primero, siguiendo esta línea no tenemos que sorprendernos que muchas veces las células exógenas al embrión en desarrollo sean rechazadas por no cumplir con la impronta propia de la especie y el organismo. Segundo, los dos tipos de células (del organismo exógeno y del embrión en desarrollo) competirían para desarrollar órganos en el mismo espacio, por lo que afectaría a la arquitectura de los tejidos y promoviendo el fallo del sistema.
Un gran acierto del reciente trabajo del Dr. Izpisua Belmonte fue »silenciar» a los genes que promueven la formación de órganos solamente en el embrión receptor de células utilizando el sistema de edición de genes CRISPR/Cas9 (Ver nuestro artículo ¿Qué es CRISPR/Cas9?). De esta forma al inyectar las células del nuevo organismo, por ejemplo células madres pluripotenciales de rata a un embrión de ratón, no existía la competencia de ambos tipos celulares para formar órganos en el mismo embrión y el nuevo embrión tenía órganos que provenían solamente de células de rata. Según los resultados del estudio, los »ratones-rata» vivieron por dos años sin problemas de salud ni comportamiento, lo cual corresponde al tiempo normal de vida de un ratón. Un gran logro al parecer.
Los investigadores no quisieron quedarse ahí e intentaron algo más ambicioso: hacer quimeras cerdo-humano. Probaron con 1400 embriones de cerdo y con 3 tipos distintos de células humanas: células normales diferenciadas, células madres pluripotenciales y células madres »intermedias» (las cuales están en etapas de diferenciación entre pluripotencial y normal diferenciada). Todos estos tipos celulares humanos fueron modificados para producir la proteína fluorescente verde (o GFP por sus siglas en inglés) e identificar la presencia de células humanas en la formación de órganos de los cerdos.

Modelo de generación de quimeras (Wu y cols. 2017)
Modelo de generación de quimeras (Wu y cols. 2017)

Los embriones de cerdo que fueron inyectados con las células »intermedias» fueron los que mejor incluyeron las células humanas en la formación de sus órganos, sugiriendo que posiblemente sea mejor utilizar células madres en esta etapa de diferenciación que en etapas más tempranas y menos diferenciadas. Un consejo claro para estudios previos donde se intentó hacer lo mismo en otros modelos. Pese al optimismo de este resultado, solamente 1 de cada 100.000 células en las quimeras cerdo-humano eran humanas, aclaró Jun Wu en una entrevista con Nature News, por lo que queda trabajo por hacer.
Por otro lado, Hiromitsu Nakauchi, un famoso investigador de células madres en la Universidad de Stanford en California, mencionó para Nature News que el bajo número de células humanas en las quimeras significaría que queda mucho por mejorar antes de utilizar estas quimeras para el transplante de órganos humanos. Según Nakauchi esto es más bien un resultado negativo que debe analizarse con mejor detalle en futuras investigaciones.
La idea de utilizar quimeras para el transplante de órganos es simple: extraer células desde el mismo paciente, desdiferenciarlas en células madres pluripotenciales, inyectarlas en un embrión de cerdo y retirar el órgano funcional y no rechazable por el cuerpo para ser transplantado una vez que el cerdo haya crecido. Parece ciencia ficción o sacado del libro Frankestein, no obstante es algo que cada día se hace más cercano a la realidad y su uso en la clínica.
Sin lugar a dudas esto merece un análisis bioético duro, no podemos dejarnos llevar tampoco en la inconsciente utilización de animales para la extracción de órganos y dejar que se pasen a llevar la ética y los derechos animales. Como toda nueva tecnología ésta debe ser pasada por el filtro ético, en especial si se utilizan animales.
Mucho queda por avanzar en el campo de la generación de órganos humanos para transplante o estudio. El avance en este campo podría significar mejoras en el tratamiento de la diabetes tipo I, las fallas hepáticas, los problemas pulmonares y en muchas patologías de alto impacto a nivel mundial.
Fuentes:
Wu y cols. Cell (2017)
Nature News
]]>