Células, ovejas y premios Nobel

Shinya Yamanaka

Cuando la semana pasada el comité Nobel anunció el galardón de este año en la categoría de Medicina o Fisiología, comenzaron las carreras por informarse de la contribución científica de los investigadores premiados y por difundir sus hallazgos. Para otros, comenzó también la típica disquisición inevitable que se sucede cada año acerca de los nombres olvidados por la academia sueca. Muchos echaron en falta este año a un popular científico, el inglés Sir Ian Wilmut, “padre” de la oveja Dolly, la oveja más famosa del mundo.

Recordemos que el Nobel de este año lo comparten John B Gurdon y Shinya Yamanaka por “su descubrimiento de que las células maduras pueden ser reprogramadas para convertirse en pluripotentes” en palabras de los académicos. Esta idea de que las células maduras pueden ser reprogramadas hasta convertirse en pluripotentes es uno de los descubrimientos científicos más prometedores de las últimas décadas en medicina. Conceptualmente parte de los originales experimentos de John Gurdon allá por la década de los 60 del siglo pasado. En aquel momento no se tenía claro cómo partiendo de un única célula, el óvulo fecundado, se conseguía llegar a obtener toda la diversidad que muestra un organismo adulto, compuesto por más de 200 tipos celulares distintos, cada uno capaz de realizar una tarea específica muy especializada; pero únicamente esa tarea.

Gurdon transplantó el núcleo de una célula de intestino de rana a un huevo no fecundado (y al cual se le había desprovisto previamente de su propio núcleo). El resultado fue un huevo que se desarrolló en renacuajo. Esto quería decir que todas las células adultas poseen en su núcleo la información genética completa para ser cualquier cosa, pero que durante el desarrollo, cada célula se especializa en una labor particular. Sin embargo, este proceso es reversible y si ponemos ese núcleo de célula adulta especializada en el contexto adecuado (el de una célula indiferenciada) las instrucciones que llevaron a esa célula a convertirse en una máquina final con una función precisa se borran y la célula recupera todo su potencial original.

Durante años, este descubrimiento no tuvo continuidad con ejemplos en otras especies animales. Hasta 3 décadas después, cuando la revista Nature publicó la descripción de la creación de la oveja Dolly, el primer mamífero clonado. Este anuncio revolucionó sin duda este área científica. Conceptualmente no había nada nuevo, pero el hecho de que aquello que Gurdon había conseguido con ranas se pudiese también realizar con mamíferos era un empujón muy importante a las investigaciones que buscaban poder obtener células embrionarias humanas que pudiesen ser usadas en terapia celular. La oveja Dolly era la prueba de que la reprogramación de las células adultas hasta un estado primitivo de pluripotencialidad era también posible en mamíferos y, por qué no, también en humanos.

Pero la historia de la creación de la oveja Dolly está además rodeada de polémica y conductas cuestionadas por muchos. El artículo científico publicado en la revista Nature en 1997 que dio a conocer el nacimiento de Dolly se acreditó a nombre de Ian Wilmut del Roslin Institute como principal contribuyente, como coordinador del equipo de investigación y director del proyecto que había culminado con semejante espectacular resultado. Wilmut fue aclamado, su nombre y su foto acompañado de la oveja recorrieron todos los periódicos y televisiones del mundo, y hasta recibió el título de “Sir” de manos de la Reina de Inglaterra.

Pero al poco tiempo de la publicación, Keith Campbell, colaborador de Wilmut, denunció que en realidad él había sido el que había contribuido de manera principal en la obtención de Dolly y que fueron sus ideas las que permitieron tener éxito en el propósito de clonar una oveja. La cosa no quedó ahí, Wilmut se vio implicado en un asunto judicial debido a las denuncias que un antiguo empleado del Roslin Institute de origen hindú puso contra él, porque había sido despedido, según su versión, injustamente y tras ser acosado e insultado de manera racista por Wilmut. Durante el juicio, la pregunta de si se consideraba autor de la clonación de Dolly surgió y Wilmut contestó que no. Cuando se le interrogó por el papel de Campbell en el proceso de obtención de Dolly, Wilmut adjudicó a su colaborador una contribución del 66% (curiosa forma de tasar la contribución científica). Admitió que la autoría principal de ese artículo había recaído en él por un acuerdo previo a la publicación entre Campbell y él. Estas declaraciones causaron mucho revuelo y apoyándose en ellas y junto con otras acusaciones, algunos antiguos compañeros del Roslin Institute pidieron incluso que se le retirase el título de “Sir.

Puestas así las cosas, no es de extrañar que muchos rehúsen mencionar el nombre de Wilmut, incluso cuando hacen referencia a la creación de Dolly como hito en la carrera que llevó a galardonar a Gurdon y Yamanaka, como hizo recientemente la revista Nature al reseñar el premio. Tampoco es de extrañar que el comité Nobel, como ya hicieron otros comités, jurados y sociedades al considerar los nombres de aquellos científicos dignos de galardón por su contribución al desarrollo de este área, pasaran de puntillas por el nombre de Ian Wilmut. Y por encima del de Campbell quien, casualidades de la vida, falleció cuatro días antes del anuncio del premio Nobel de este año.

Pero olvidemos quién estuvo en realidad detrás de la creación de la oveja (quizás no debería haber usado esa expresión, ejem). Todo este turbio asunto deja también traslucir las luchas por el reconocimiento, las disputas profesionales y las rencillas entre colaboradores que muchas veces discurren entre las poyatas de los laboratorios, especialmente cuando está en juego algo tan deslumbrante como la rutilante gloria de un premio Nobel. Hasta qué punto es justo emborronar un nombre con una reclamación posterior a un acuerdo, en qué grado se es autor principal cuando se ha dirigido un proyecto y asegurado financiación para el mismo, etc., son preguntas siempre delicadas y nada fáciles de resolver y que pueden derivar en que el reconocimiento a una contribución científica quede en el olvido.

Pero continuemos con la carrera puramente científica por conseguir rebobinar el estado de diferenciación celular que inició Gurdon con la inserción del núcleo de una célula adulta en un huevo de rana. Una pega es que el proceso de reversión de la especialización de la célula mediante el transplante de núcleo no es nada práctico, puesto que es un proceso muy costoso, complicado técnicamente y muy poco eficiente, que implica la generación de montones de embriones fallidos, algo no aceptable en la escala ética de muchas personas. Por tanto parece evidente que no es la vía a seguir. La única posibilidad técnica de realizar un proceso semejante de desdiferenciación es muy poco práctica y consiste en inducir la fusión de la célula adulta con una célula embrionaria. De ese modo, los factores presentes en la célula embrionaria son capaces de reprogramar el núcleo de la célula adulta.

El proceso que llevó a Gurdon para insetar el núcleo de una célula adulta en un huevo de rana. | Nobel Prize

En ese contexto es en donde surge la idea de Yamanaka. Su visión fue que si existían factores en las células embrionarias capaces de devolver al estado de pluripotencia el genoma de una célula adulta, uno podría tratar de identificar exactamente qué factores son necesarios y con ellos inducir todo el proceso a voluntad. Yamanaka cogió papel y boli y fue apuntando una lista de genes conocidos como cruciales para la pluripotencialidad. La lista con 24 nombres de genes se la pasó a su estudiante de doctorado, Kazutoshi Takahashi, con el encargo de que introdujese cada uno de esos genes en fibroblastos de ratón, células diferenciadas como las de la piel. Ese primer intento fue un fracaso ya que cada uno de los genes por separado no fue capaz de revertir la especialización de las células adultas. Yamanaka encargó entonces a Takahashi que introdujese los 24 genes candidatos juntos de una sola vez en los fibroblastos. Esta vez, para su satisfacción, consiguieron obtener células con características de célula pluripotente, a las que denominaron células madre de pluripotencia inducida (iPS en inglés). A partir de ese instante fue una cuestión de eliminar genes uno a uno del grupo de 24 para dar con aquellos necesarios para el proceso, hasta dar con el cóctel mínimo capaz de hacer el truco de devolver al estado de pluripotencialidad embrionario las células adultas, los genes Sox2, Oct4, Klf4 y c-Myc (más tarde demostrado como prescindible). Más adelante la técnica se refinó y se hizo extensible a muy diversos tipos de células adultas y de varias especies.

La generación de células iPS humanas dio un impulso sin precedentes a la investigación en terapia celular. Reprogramar células adultas al estado de embrionarias hace innecesaria su obtención a partir de embriones, salvando dilemas éticos, y aporta una fuente de células propias derivadas del mismo organismo al que se pretenden transplantar, obviando los problemas de rechazo inmunológico, los mismos que se dan en el transplante de órganos. Tenemos por tanto ahora la posibilidad de extraer células de un paciente, modificarlas en el laboratorio para revertir su especialización hasta devolverlas al estado embrionario, y podemos reparar el defecto genético que puedan presentar (si se trata de una enfermedad genética) o simplemente diferenciarlas al tipo celular de interés, el que demande un paciente concreto. Así, una persona tendrá a su disposición un material procedente de su propio cuerpo capaz de formar cualquier tejido que demande en un momento dado.

Todo un sueño para el que aún queda un largo camino, cuyas puertas fueron abiertas con el esfuerzo de muchos investigadores, pero entre los cuales John Gurdon y Shinya Yamanaka brillaron con especial intensidad, como así lo ha reconocido la academia sueca premiándoles con el Nobel de Medicina o Fisiología del 2012.

14 Comentarios

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jgonzalezgjgonzalezg

Muy interesante tu artículo. Después de leerlo veo lógico que no le hayan dado el P. N. a Iam Wilmut.
Tengo una duda. El problema con la clonación de Dolly era que su espectativa de vida era corta. Los telólmeros de sus cromosomas eran más cortos que los de una oveja recién nacida por la vía normal. Supongo que este mismo problema existirá en en el método de Yamanaka. ¿Es así?
Slds.

Manuel Collado

Gracias jgonzalezg. Pues no, en un principio se especuló con esa posibilidad: que Dolly sufriese de envejecimiento prematuro debido a haber heredado de la célula adulta unos telómeros más cortos, debido a su erosión a causa del número de divisiones que ya sufrió. Pero un análisis posterior reveló que no fue así, los telómeros de Dolly eran normales.
Por otro lado, también se analizó si la tecnología de transferencia nuclear (la usada con Dolly) era capaz de “resetear” el reloj biológico de la célula. Para ello se analizó la capacidad replicativa de las células resultantes y se observó que el número de divisiones célulares de las células reprogramadas es idéntico al que tiene la célula adulta durante todo su periodo proliferativo. Es decir, una célula reprogramada por transferencia nuclear recupera la edad 0 de partida, típica de esa célula.
Dolly murió de un tumor pulmonar causado por la infección de un retrovirus, una enfermedad muy común en rebaños de ovejas como Dolly. Poco parece tener que ver con los telómeros o la edad.

Manuel Collado

La segunda parte de tu pregunta:
La reprogramación a la Yamanaka también restaura la edad de la célula. Se analizó la dinámica de los telómeros y se vio que el proceso de reprogramación implica la elongación de los telómeros. Si bien es cierto que las células una vez reprogramadas necesitan de su mantenimiento en cultivo durante un tiempo para permitirles alcanzar una longitud correcta (esto fue publicado por el grupo de María Blasco del CNIO en Madrid, Cell Stem Cell 2009 Feb 6;4(2):141-54. PMID: 19200803).
Eso sí, las células de organismos de mayor edad se reprograman menos eficientemente debido a que el proceso de envejecimiento conlleva el incremento de la expresión de un gen “supresor de tumores”, el gen INK4/ARF, que es una barrera frente a la reprogramación (esto lo publicó el grupo de Manuel Serrano, también del CNIO, Nature. 2009 Aug 27;460(7259):1136-9. Epub 2009 Aug 9. PMID: 19668188; trabajo en el que tuve la suerte de participar).
Finalmente, se ha visto que las células que ya han agotado su capacidad proliferativa (senescentes) así como las derivadas de centenarios, pueden ser reprogramadas y ello conlleva su “rejuvenecimiento” (esto lo publicó el grupo de Lemaitre de Montpellier, Genes Dev. 2011 Nov 1;25(21):2248-53. doi: 10.1101/gad.173922.111. PMID: 22056670).
Espero haber contestado a tu pregunta.
Un saludo,
Manuel

jgonzalezgjgonzalezg

Manuel, me has contestado perfectamente. La información que yo tenía no estaba actualizada.
Cuando se perfeccione la técnica, va a ocurrir una cosa curiosa, una persona con una edad avanzada puede tener órganos o tejidos con la edad de un recién nacido.
Un saludo, Julián

Manuel Collado

Bueno, lo curioso es que esa capacidad de regenerar los tejidos y órganos de manera constante para mantenerlos funcionales es algo que todos tenemos. De hecho, cuando somos jóvenes, el balance es incluso positivo a favor del crecimiento. Cuando llegamos a la edad adulta, esa regeneración constante nos permite mantenernos. Y cuando envejecemos es porque hemos perdido o ralentizado ese proceso y el balance se vuelve negativo o no tan eficiente, de ahí el decaimiento de nuestro cuerpo.
Por el momento, este proceso no se plantea como una manera de rejuvenecer todos nuestros tejidos envejecidos (aunque teóricamente esa idea pueda surgir), si no como una estrategia eficaz de realizar terapia celular, reemplazando nuestros tejidos dañados por una enfermedad con otros derivados de nuestro propio organismo, bien mediante simple substitución de lo que está dañado o realizando previamente una corrección del defecto si este es genético y posterior reemplazo del tejido dañado.
Pero para eso, aún tenemos que trabajar duro.

josejose

El gen c-myc no es conocido como un oncogen o un proto-oncogen? Eso explicaría muchas cosas, no sólo en cuanto a la pluripotencialidad sino también al desarrollo de células tumorales, lo que indica que su estudio puede llegar a ser fundamental en los avances contra el cáncer.

Manuel Collado

Efectivamente jose, el gen c-myc es un oncogén; pero la cosa no es tan sencilla. Pese a que inicialmente fue incluido en la combinación de genes necesarios para inducir pluripotencia, para reprogramar hasta obtener células iPS, trabajos posteriores demostraron que era prescindible. De hecho, lo que se observó es que el efecto aparentemente positivo de incluir c-myc en la combinación de genes de reprogramación era causado por una proliferación aberrante de las células que se estaban reprogramando hasta el punto de transformarlas oncogénicamente. Como resultado, cuando se incluye c-myc en reprogramación aparentemente se obtiene mayor número de colonias de iPS, pero en realidad son colonias “de mala calidad” que no tienen las características adecuadas y deseables de célula iPS.
La reprogramación sin incluir c-myc produce colonias de células iPS de “buena calidad”, pero una característica fundamental (de hecho es una característica que define el hecho de ser pluripotencial) de una célula iPS es la de dar lugar a un tumor particular denominado teratocarcinoma, que es un tumor constituido por células pluripotentes que se diferencian dentro de la masa tumoral en todo tipo celular.
Nadie quiere usar estas células iPS directamente en terapia, porque podrían formar un tumor y porque no están diferenciadas en el tipo celular que nos interesa. Lo que se busca es usar estas células como material de partida para generar el tipo celular necesario en una terapia concreta. Puesto que son pluripotentes, si necesitamos células de la retina o neuronas o de piel para un tratamiento en concreto, diferenciaremos estas células iPS a células de la retina, neurona o piel. Ese es el objetivo en la generación de células iPS.

jgonzalezgjgonzalezg

En el caso de la oveja Dolly aunque sus telómeros alcanzaran la longitud original, la donadora del nucleo habría sufrido mutaciones y cambios epigenéticos. ¿ Podría ser que estas mutaciones influyeran para que Dolly fuera mas susceptible a sufrir enfermedades?

Manuel Collado

En teoría, el proceso de reprogramación consiste precisamente en el borrado de las marcas epigenéticas. Eso es lo que permite a una célula volver al estado de pluripotencialidad. No existe ninguna evidencia de que Dolly fuese más susceptible a sufrir enfermedades, así que no tiene mucho sentido plantearse qué pudo causar algo que no se tiene certeza de que ocurriese. Desconozco la existencia de ningún tipo de estudio que trate de averiguar si existe una mayor o menor susceptibilidad a enfermedades en animales clonados.
Sí existe algún estudio sobre supervivencia de ratones derivados de células iPS tras reprogramación. Lo hizo Yamanaka y venía a decir que si no se incluía c-myc y si se seleccionaban las células con mejores características de pluripotencialidad, la supervivencia de los animales era idéntica a los no modificados. Requeriría de todos modos un estudio más amplio y con otras especies, etc.

jgonzalezgjgonzalezg

Si se borran las marcas epigenéticas entonces está claro que éstas no influyen en las enfermedades. Pero en el caso de las mutaciones genéticas, que supongo que no se eliminan y que en principio son perjudiciales, no lo tengo claro.

JerbbilJerbbil

Buenas,

Pues yo ya me lo estoy viendo venir: el surgimiento de una nueva generación de cosméticos a base de prometer que el cosmético en cuestión, por vaya_usted_a_saber qué artes genéticas de birlibirloque, reprogramará las células de la piel para que vuelvan a ser como las del culito de un bebé. Estoy por sacarlo yo al mercado, fíjate. Da igual que sea mentira, que en realidad una simple crema no puede inducir la reprogramación de una célula, al menos de momento je je je, pero oyes, eso los compradores de cosméticos no lo saben, sólo saben que les va a sonar que es posible coger una célula vieja y hacerle alguna virguería para que vuelva a ser joven, y ya.

Ruego disculpas por la frivolidad de mi comentario en una conversación que está siendo tan enriquecedora en este tema que abre tantas esperanzas, pero tiempo al tiempo.

¡Saludos amplios!

Manuel Collado

No es ninguna tontería Jerbbil y efectivamente yo también apostaría a que en breve empezaremos a oír el termino “reprogramar” en la publicidad de cosméticos y otras cosas. Desde luego el uso de “células madre” ya se ha dado y de términos como “regenerar” y demás, también.
Un saludo,
Manuel

María del Carmen Navarro MaldonadoMaría del Carmen Navarro Maldonado

Me pareció muy interesante el artículo porque desde hace tiempo he querido incursionar en la clonación de embriones de animales domésticos y silvestres, preocupada porque los productos derivados de ella, sean individuos normales y saludables. Si pudieran darme el dato de alguna Universidad o Centro de Investigación en Latinoamérica o en Europa (preferentemente de habla hispana) en donde yo pueda aprender dichas biotecnologías, he de agradecérselos mucho.

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