Tratamiento de Distrofia Muscular con células madre

Las células madre embrionarias de ratón se utilizaron para obtener fibras musculares funcionales sanas. En las imágenes que han mostrado este equipo de científicos se aprecia una mezcla de células madre embrionarias de ratón y distrofina, una proteína esencial para la función normal del músculo.

Estos investigadores del centro Médico Suroeste de la Universidad de Texas, habían usado células madre embrionarias derivadas de ratón para la obtención de células musculares. Estas mismas células se inyectaron en ratón con distrofia muscular leve y consiguieron reemplazar por fibras musculares funcionales y sanas el tejido deteriorado. Dichos científicos afirmaron que la investigación está aún en una etapa temprana pero puede sentar la base para una terapia celular en pacientes con distrofia muscular y otras afecciones musculares relacionadas. La investigación descrita ha sido recientemente publicada en la versión online de Nature Medicine.

De acuerdo con la asociación de Distrofia Muscular, alrededor de 250.000 personas tienen alguna forma de la enfermedad en los Estados Unidos. La más común, es la distrofia muscular de Duchenne, que está causada por una mutación que impide la formación de distrofina, una proteína involucrada en la formación de células musculares. En ausencia de distrofina, los músculos son incapaces de regenerarse y se van debilitando gradualmente y destruyéndose. A menudo, el área afectada se acaba reemplazando por tejido graso y conectivo.

Rita Perlingeiro, profesora de biología del desarrollo en la Universidad del Suroeste de Texas dijo que las células embrionarias pueden ser la clave para revertir los efectos del debilitamiento de la distrofia muscular. La ventaja radica en la pluripotencialidad de las células, su habilidad para transformarse en células maduras de hueso, músculo o cartílago. En ocasiones, científicos han encontrado que el paso más complicado es la transformación de la célula madre hacia un tipo determinado de célula en cultivo. Además. en los experimentos de laboratorio, a menudo se encuentran con una mezcla de células que cuando se lo inyectan al animal provocan la formación de tumores.

El equipo de científicos ha logrado dos objetivos fundamentales: encontrar el momento exacto para convertir las celulas madre en células musculares y la obtención de distintos métodos para aislar células musculares del resto del medio de cultivo para inyectar una dosis de células musculares puras en un modelo de ratón.

Durante el desarrollo embriológico normal, las células madre se diferencian en distintos tejidos y huesos dependiendo de una determinada combinación de señales genéticas y moleculares. En el caso de las células musculares, en investigaciones anteriores, han mostrado que el gen Pax-3 es esencial para que las células madre tomen la ruta de formación de músculo. Con estos conocimientos, el equipo de investigadores logró un cultivo de células musculares derivadas de células madre embrionarias en una placa de cultivo con una solución genéticamente manipulada para sobreexpresar Pax-3. Estos encontraron que comparado con mezclas sin Pax-3, un número significativo de células madre expuestas al gen activado formaron células msculares.

Sin embargo, no todas las células se convirtieron en músculo y cuando los investigadores inyectaron la solución en un ratón con una forma leve de distrofia muscular, la mezcla causó tumores. Entonces se focalizaron en desarrollar un proceso para identificar lo que hace que las células musculares estén fuera del resto de la solución. Una vez más, Perlingeiro buscó referencias sobre desarrollo y encontró que durante la formación normal del músculo en el embrión, las células madre que se convierten en versiones tempranas del músculo muestran ciertas moléculas de superficie o marcadores. El equipo de científicos repitió la primera fase del experimento exponiendo las células madre embrionarias a Pax-3, y mirando los marcadores que delatan células musculares. Los investigadores entonces aislaron estas células creando una solución que consistió únicamente en células musculares.

En la preparación para inyectar la nueva solución en un modelo de ratón, el equipo primero inyectó cardiotoxina en la pata del ratón. El efecto inhibió la producción de distrofina, causando un debilitamiento del músculo, un proceso parecido al que ocurre con la distrofia muscular. Perlingeiro y sus colegas, inyectaron al ratón la solución de células musculares. El equipo entonces cogió biopsias musculares, y tras hacer inmunomarcaje encontraron que comparado con el ratón que no recibió la solución, el ratón tratado exhibió más distrofina, indicando que había regeneración muscular.

Para confirmar estos resultados, los investigadores llevaron a cabo tratamiento de rutina a ambos grupos de ratones. Entonces encontraron que el ratón que recibió la solución sobrevivió al ratón que no tuvo tratamiento. Perlingeiro fue un paso mas allá: tras sacrificar ambos animales, ella y sus colegas extrajeron el músculo completo de la pata de ratón, del tratado y del no tratado, entonces colocaron ambos músculos en un baño y probaron su fortaleza exponiéndolo a un impulso eléctrico. El equipo encontró que las contracciones más fuertes venían de músculos tratados con la solución derivada de células madre.

Perlingeiro consideró los resultados del estudio muy positivos ya que es previsible que en el futuro se consiga una terapia basada en células madre para pacientes con distrofia muscular y otras enfermedades relacionadas. En cualquier caso, debe continuarse con más trabajos en este campo para que la técnica pueda aplicarse en humanos.

Recientemente, un equipo de investigadores fue capaz de convertir células de la piel en células con las mismas características que las céluas embrionarias, una técnica que evita el peliagudo problema ético actualmente centrado sobre el uso de células madre de origen embrionaro. Perlingeiro cree que combinando esta técnica con su método de derivación muscular, puede, en el futuro dar resultados efectivos, tratamientos eficientes para enfermedades como la distrofia muscular.

“Si podemos reprogramar células de la piel para que sean pluripotentes, y usar Pax-3 para hacer músculo, entonces seremos capaces de hacer células a partir del paciente para no hacer frente a los problemas éticos que se plantean con el uso de células embrionarias” dijo Perlingeiro.

Paul Muhlrad, coordinador del programa de investigación para la asociación de Distrofia Muscular dijo que los resultados del estudio son un paso prometedor hacia el tratamiento efectivo de enfermedades musculares. “Estos investigadores presentan una prueba de principio: que células madre embrionarias pueden ser transformadas en células musculares en el laboratorio y usadas para introducir células sanas en enfermos con distrofia muscular de Duchenne” dijo Muhlrad. “Por supuesto que estos experimentos se hicieron en ratón. Aún tenemos que ver cómo funcionarán en humanos, pero este estudio es muy esperanzador.” BM