La idea es bien sencilla: nuestro organismo no es otra cosa que un conglomerado de células, pequeñas fábricas en miniatura productoras de proteínas, que siguen las instrucciones codificadas en el genoma. La clave de la multicelularidad radica en que esta unidad estructural llamada célula es capaz de amoldarse a infinidad de tareas distintas, partiendo de un único manual de instrucciones (el genoma). Durante el desarrollo embrionario, esas instrucciones son diseccionadas de manera secuencial para que cada nueva división del embrión produzca células que a su vez sean precursoras de una estirpe celular concreta y no otra. Más adelante, el destino de esas células quedará sellado de manera irreversible para que los huesos sean siempre huesos, las neuronas se queden en su sitio correspondiente, estableciendo conexiones concretas con otras neuronas y sin dividirse de nuevo… y así sucesivamente. Este proceso se llama diferenciación celular.

Como se puede apreciar, poco hay de “maternidad” en esto, y la idea de una célula que tras sucesivas divisiones pueda dar multitud de linajes diferentes, es más parecida a un tronco principal del que parten las ramitas representadas por cada tipo celular. Tal vez lo de tronco no sea tan molón o quede muy mesetario, pero es una traducción literal del inglés “stem cell” (en inglés stem significa «tallo» o «tronco», pero también se usa para definir la línea original de un determinado linaje). En cualquier caso, en este artículo asumiremos el término como adecuado pues es el que se ha impuesto con el paso del tiempo.

¿Por qué saltó a la palestra el descubrimiento de las células madre? Por una cuestión que ya hemos mencionado: se asumía en un principio que para que una célula tuviese la capacidad de generar distintos destinos, debía hallarse en un estado embrionario. Por lo tanto, cuando alguien planteó por primera vez utilizar este tipo de células para regenerar tejidos adultos – su aplicación más atrayente desde un punto de vista terapéutico -, sólo parecía existir la opción de utilizar las células producidas en una fase temprana de embriogénesis. Evidentemente, a nadie se le ocurrió ponerse a fabricar embriones “de usar y tirar”, sino más bien utilizar embriones descartados en procesos de fecundación asistida o circunstancias similares; y aquí es cuando la ética se mezcla con la ciencia, y como todos sabemos es éste un terreno peliagudo; la cosa pintaba fea para las células madre como herramienta reparadora de tejidos. Por suerte, la ciencia es un proceso imparable, y la polémica sirvió más que nada para que muchos grupos se centrasen en seguir estudiando los procesos de diferenciación celular en busca de células madre adultas sin necesidad de molestar a ningún embrión por congelado que estuviese.

Podría parecer que esto fuese dar palos de ciego, mas en absoluto. Hay estructuras adultas que siguen dividiéndose, incluso son capaces de producir distintos tipos de células: no sólo hay una renovación continua en muchos tejidos adultos (la piel, sin ir más lejos; si no que se lo digan a los que se pelan todos los veranos), sino que además en otras existe una producción de tipos celulares diversos: en la médula ósea se fabrican las células de la sangre, que pueden ser tan distintas como lo son un linfocito o un hematíe. Así que allí se lanzaron los científicos (a buscar células madre adultas, no a la médula ósea), y allí que encontraron multitud de células tronco adultas incluso en tejidos tan inesperados, en principio, como el cerebro.

En muy pocos años se fue matizando, concretando y definiendo el repertorio de células adultas con mayor o menor pluripotencialidad. Pero la revolución en los últimos años viene de la mano de los avances en cultivos celulares combinados con el conocimiento que tenemos hoy día del genoma y sus instrucciones: se están desarrollando técnicas diversas para inducir esta plasticidad – entendida como capacidad de convertir una célula en un tipo distinto del original – en células ya diferenciadas. Es éste un proceso muy complejo que pasa por forzar a una célula como un fibroblasto (muscular) a que deje de serlo; una vez conseguida esta “regresión” a un estado indiferenciado, se puede inducir a esa célula a que se deje de gaitas y no sea más fibroblasto, sino… célula de la piel, de hueso, neurona… inicialmente se conseguía utilizando vectores de origen vírico, pero se está refinando la técnica para llegar a este mismo objetivo mediante una reprogramación, modulando los patrones de expresión génica, inactivando o activando determinados genes sin necesidad de aplicar demasiados factores externos. Actualmente este es el frente de batalla más prometedor para la manipulación de células humanas en cultivo, que produce diversos tipos celulares de manera controlada y a partir de células adultas. Se conocen como iPSCs, del inglés induced pluripotent stem cells (células tronco de pluripotencia inducida), y podrían suponer una manera fácil y controlada de regenerar tejidos evitando problemas de incompatibilidad que produzcan un rechazo inmunológico. El mayor problema a que se enfrenta esta tecnología es el mismo que ha venido sufriendo cualquier terapia basada en implantes celulares en organismos vivos: la posibilidad de que la población celular introducida se descontrole y pase a proliferar de manera arbitraria e irreversible: sí, hablamos de cáncer, de nuevo uno de los mayores retos a los que se enfrenta la biomedicina moderna.

Y para terminar, un toque de ciencia ficción: hemos hablado en este artículo de “reprogramar” y modificar las características de células para que produzcan estirpes concretas. Pues bien, hay un proyecto en la Universidad de Nottingham (Reino Unido) que pretende, mediante una estrategia multidisciplinar en la que participan biólogos, químicos e informáticos, establecer protocolos de reprogramación sencillos que permitan conferir a organismos unicelulares las propiedades deseadas, aplicando los protocolos de programación informática a todo lo que sabemos de las instrucciones del genoma. Este proyecto pretende dar un paso más en la biología de sistemas, disciplina que estudia los organismos como un todo, desde una aproximación mayormente matemática, teniendo en cuenta no sólo dichas instrucciones del genoma sino las interacciones entre todas las proteínas celulares y los efectos que producen. Los avances informáticos actuales permiten una capacidad de cálculo y simulación que podrían atajar el estudio de estas complejas interacciones, con lo que una correcta aplicación podría llegar, según los implicados de este ambicioso y sorprendente proyecto, a permitirnos crear organismos con las particularidades que deseemos. Objetivos aún esquivos, como conseguir microorganismos que degraden sustancias nocivas para el medio ambiente de manera rápida y barata, por ejemplo, podrían estar más cerca que nunca.

La conclusión de todo lo resumido en este artículo podría ser la siguiente: hace años que tenemos en nuestras manos el libro de instrucciones que utilizan todos los seres vivos; cada vez estamos más cerca de completar el catálogo de proteínas que este libro permite construir, y cada vez reunimos más datos y de manera más rápida acerca de cómo estos productos interaccionan entre sí hasta regular las funciones de los organismos. Ahora ha llegado el momento en que podríamos empezar a utilizar todo este conocimiento para, de una manera controlada y sin riesgo, construir herramientas biológicamente adecuadas para solventar problemas que han atenazado a la humanidad desde su mismo origen.

Aunque también es muy probable que de nuevo surja la polémica, y la gente salga a la calle protestando ante la posibilidad de crear vida artificial, alertando acerca del peligro de jugar a ser dioses… ¿viviremos algo así? ¿será realmente esta tecnología el primer paso hacia una nueva medicina más eficiente y personalizada? Lo mejor será que no pretendamos correr antes de aprender a andar: simplemente, parece que vamos andando por el camino adecuado.

Fuente de las imágenes: (1) (2) (3)

Lecturas recomendadas: 

– Uno de los primeros repasos a la neurogénesis en individuos adultos:

Alvarez-Buylla A, García-Verdugo JM, Tramontin AD. A unified hypothesis on the lineage of neural stem cells. Nat Rev Neurosci. 2001 Apr;2(4):287-93. doi:10.1038/35067582

– Sobre las primeras caracterizaciones de iPSCs:

Baker, Monya (2007-12-06). «Adult cells reprogrammed to pluripotency, without tumors».Nature Reports Stem Cells. doi:10.1038/stemcells.2007.124

Zhou H, Wu S, Joo JY, et al. (May 2009). «Generation of Induced Pluripotent Stem Cells Using Recombinant Proteins». Cell Stem Cell 4 (5): 381–4. doi:10.1016/j.stem.2009.04.005.

 Carlos Romá Mateo