Células madre para reparar lesiones cerebrales

Un grupo de científicos de la Universidad Libre de Bruselas ha logrado reparar por primera vez una lesión del córtex cerebral mediante el implante de neuronas generadas a partir de células madre. Uno de los responsables de la investigación, publicada en la revista Neuron, es la española Sandra Acosta Verdugo (Barcelona, 1981). “En el experimento, desarrollado en ratones, las neuronas trasplantadas se han integrado en el 100% de los casos, con lo que se ha logrado la curación de lesiones del córtex cerebral”, explica Acosta. Este trabajo abre la puerta, a largo plazo, a terapias que podrían aplicarse en humanos para tratar lesiones cerebrales producidas por ictus, hematomas cerebrales o traumatismos.

La científica española explica que los investigadores han seguido el estado de los ratones durante más de doce meses y, en todos los casos, "seguían en perfecto estado, y ninguno de los que alcanzaron esta edad desarrolló un proceso tumoral”, una de las consecuencias negativas inherentes a las terapias celulares.

El córtex es una parte del cerebro que sólo poseen los mamíferos, por eso resulta tan interesante para los biólogos de desarrollo como Acosta Verdugo. La investigadora de Barcelona es bióloga de formación y ha centrado su trayectoria en el estudio del desarrollo del sistema nervioso y las enfermedades asociadas al desarrollo del cerebro, como autismo o cáncer infantil.

“Muchas lesiones neurológicas están relacionadas con daños en el córtex cerebral, como los ictus, la epilepsia, hematomas cerebrales o ciertos procesos neurodegenerativos”, explica.

“A pesar de su plasticidad, el córtex cerebral adulto tiene una capacidad para autorrepararse muy pobre”, señala el artículo de Neuron. Esto supone una barrera clave ante la posibilidad de tratar dicho tipo de lesiones mediante terapias celulares basadas en el autotrasplante de neuronas extraídas del propio paciente.

“No tendría sentido quitarle neuronas a un paciente y luego tratarlas para implantarlas de nuevo porque las neuronas que se extraigan el córtex se habrán perdido para siempre, el córtex del paciente no puede regenerarlas por sí mismo”, indica Acosta.

Esta es una de las dificultades de trabajar con neuronas, unas células muy diferentes al resto. Esta limitación dirigió la mirada de este grupo de científicos de la Universidad Libre de Bruselas hacia el uso de células madre inducidas (conocidas en inglés como iPSC) como la única alternativa que podía sortear este problema.

El hallazgo de las células inducidas en 2006 ha sido un paso de gigante que ha abierto enormes puertas a las posibilidades de las terapias celulares. Fue el japonés Yamanaka quien las descubrió ese año y sólo seis años después, en 2012, fue galardonado por ello con el Premio Nobel de Medicina. La primera investigación en humanos con estas células llegó un año después, en agosto de 2013.

“Esto abre las puertas a estudios en los que neuronas derivadas de las células de la piel del propio paciente se trasplanten en el córtex dañado"

El punto fuerte de las células iPSC es que se obtienen a partir de células madre adultas, generalmente de la piel, del propio paciente. Lo que halló Yamanaka fue un modo para que dichas células madre adultas se autotransformaran en células madre pluripotentes (el equivalente a las células madre embrionarias), que tienen la característica de que pueden convertirse en una célula de cualquier organismo del cuerpo. En esta investigación, en neuronas.

“De este modo, tanto las células de la piel como las neuronas generadas conservan el mismo ADN, de modo que se evita cualquier posibilidad de rechazo del trasplante en el paciente”, explica Acosta. Y eso es lo que ha sucedido en este experimento con ratones.

El cerebro adulto, todo un reto

Otro reto que tenía que superar este experimento era, como señala el artículo de Neuron, el hecho de que “trabajos anteriores similares habían obtenido resultados muy limitados, lo que sugería que el cerebro adulto apenas permitía el crecimiento axonal de las neuronas del córtex”, es decir, la conexión entre neuronas.

Aquí ha estado, precisamente, otro de los importantes hallazgos de este trabajo. “Se ha descubierto en esta investigación que hay que afinar mucho en cuanto a qué células poner y en qué sitio del córtex; hay que generar las neuronas adecuadas e implantarlas en la zona adecuada en cada caso porque si no, las neuronas trasplantadas no logran conectarse y funcionar”, argumenta la científica.

Este hallazgo es, al mismo tiempo, una dificultad añadida puesto que “hay muchos tipos de neuronas y no se sabe cómo conseguir cada tipo. Además, y, este es otro descubrimiento que se ha realizado en este trabajo, en estas terapias habrá que tener en cuenta que en el cerebro no sólo hay neuronas, hay además otros dos tipos de células que comparten el mismo origen que las neuronas, y son básicas para para el correcto funcionamiento cerebral. Por lo tanto”, explica Acosta Verdugo, “no sólo hay que trasplantar neuronas sino también esas otras células”.

Otro de los riesgos que han afrontado los científicos ha sido la posibilidad de que surgieran tumores en el cuerpo receptor. Sin embargo, esto, que es inherente al empleo de terapias con células madre, se ha revelado como un riesgo mucho más reducido cuando se trata del córtex cerebral.

“Del total de ratones con los que hemos trabajado, sólo un 10% ha desarrollado teratomas”, indica Acosta Verdugo. “Se trata de un porcentaje muy reducido [si se compara con estudios similares en otros órganos del cuerpo] y esto se debe seguramente al hecho de que como los tejidos cerebrales y las neuronas no se replican son menos propensas a desarrollar estos tumores”, aclara.

Cuando terminé en Bruselas busqué contratos en España y en Europa pero la situación ahora es muy difícil"

Los teratomas, además, si bien pueden alcanzar un gran tamaño y crecer muy rápido, son tumores que no suelen metastatizar y la tasa de supervivencia es muy elevada.

“Sin duda, es una limitación pero se podría hacer un screening para eliminar las células madre que se cuelan en el trasplante y que son las que acaban generando el teratoma. Este trabajo no tenía ese objetivo y por eso no lo hemos hecho, pero sería algo factible de hacer, no sería demasiado complicado”, sugiere la investigadora.

Desde Memphis

Aunque en el artículo de Neuron que acaba de publicarse Sandra Acosta Verdugo aparece como investigadora de la Universidad Libre de Bruselas, la científica española trabaja desde el año pasado en el Hospital Saint Jude de Memphis, el mayor hospital del mundo en investigación de cáncer infantil. 

En Memphis, la bióloga española investiga ahora “las primeras etapas del desarrollo del cerebro y del ojo, que son órganos que derivan del mismo origen, un tejido neural precursor”. El desarrollo del sistema nervioso es la pasión científica de Acosta. Y sobre eso versó su tesis doctoral, que presentó en el Hospital de Sant Joan de Déu, tras haberse licenciado en Biología por la Universidad de Barcelona. “Versó sobre cáncer infantil y encontramos unas células precursoras en tumores neuroblásticos [un tipo de tumor infantil]”, dice.

A pesar de estar al otro lado del charco, espera poder volver a España en el futuro. “Cuando terminé en Bruselas busqué contratos en España y en Europa pero la situación ahora es muy difícil y no hay muchas opciones”, se lamenta. “Sí que hay becas y oportunidades parecidas, pero no contratos para realizar una investigación propia”.