Incluso para las personas que no necesitan un trasplante inmediato, enfermedades crónicas que afecten a los órganos pueden causar problemas que podrían evitarse mediante la sustitución del órgano dañado o enfermo. Por ejemplo, en las personas con diabetes, la dificultad de la gestión de los niveles de insulina y de azúcar en la sangre puede llegar a provocar ceguera o la pérdida de extremidades. Pero, aparte de la baja disponibilidad de órganos por la falta de donantes, existe el riesgo de que el sistema inmune del receptor rechace el nuevo órgano.

Los resultados que publica la revista Nature desvelan que en un futuro sería posible hacer crecer células humanas, tejidos y órganos en animales para reemplazar aquellos que estuvieran dañados por enfermedades como la diabetes, las insuficiencias hepática y cardíaca o por enfermedades renales. Juan Carlos Izpisúa-Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Génica en el Salk Institute de La Jolla (California), dirige este estudio.

Hasta ahora, las células madre utilizadas en los estudios científicos se clasificaban según su etapa durante el desarrollo embrionario. En este trabajo los investigadores han encontrado un tipo de células madre que se caracterizan por su localización en el embrión, es decir, que son específicas de una zona en concreto, y han visto que son más fáciles de cultivar en el laboratorio. Así, han utilizado esta nueva característica espacial para integrar células madre humanas en un embrión de ratón mediante su alineación con la posición correspondiente en el embrión de destino.

En este trabajo los investigadores han encontrado un tipo de células madre que se caracterizan por su localización en el embrión

La diferencia más prometedora entre estas células orientadas en el espacio, llamadas rsPSCs (por sus siglas en inglés), y las células madre tradicionales es su capacidad para formar una quimera humano-ratón, una combinación de células a partir de las dos especies. La capacidad de hacer crecer en tejidos humanos en otras especies –probablemente en cerdos- podría conducir a la creación de órganos de reemplazo para aquellos dañados por una lesión o enfermedad.

"Cuando se han intentado trasplantar tejidos animales en humanos, la incompatibilidad entre ellos ha llevado al rechazo", señala Izpisúa-Belmonte. "Si pudiéramos hacer crecer órganos a través de una quimera utilizando propias células madre del paciente, habría una mayor probabilidad de que los órganos se trasplantaran con éxito".

Esta posibilidad se ha acercado más a la realidad con los últimos avances en la generación de células madre a partir de células somáticas de los pacientes, que son aquellas que ya han dado lugar a un tipo específico de tejido, como la piel.

Ofrecen una nueva esperanza para el cultivo de tejidos y órganos humanos en un animal huésped

Gracias a estos avances, los investigadores pueden ahora tomar células de la piel de una persona, transformarlas en células madre y luego convencerlas para convertirse células específicas de un tejido distinto, tales como las del cerebro, el músculo o el páncreas. Debido a que las células tienen el mismo ADN que la célula original de la piel, los tejidos nuevos, en teoría, serían aceptados si se les devuelve al cuerpo como un órgano de reemplazo.

En estudios previos se habían intentado combinar en el laboratorio células madre humanas con embriones de ratón, tratando de hacer coincidir las etapas del desarrollo. Sin embargo, los resultados sugieren esta metodología no es lo suficientemente fiable para la integración de las células humanas en embriones de ratón.

Un cóctel de señales químicas

El equipo de Izpisúa Belmonte tomó un enfoque diferente al centrarse en la ubicación en vez de en el momento de la incorporación de las células humanas en el embrión temprano de ratón.

Así, los investigadores desarrollaron un cóctel de señales químicas que consiguió que las células madre embrionarias humanas en una placa de laboratorio se orientaran en el espacio y, en concreto en este caso, se identificaran como parte de la región posterior del embrión. Entonces las insertaron en embriones tempranos de ratón. Para poder comparar esta nueva metodología con las ya existentes, también insertaron, por separado, células madre humanas cultivadas usando métodos convencionales.

Mientras las células madre humanas derivadas a través de métodos convencionales no se integraron en el embrión de ratón, las rsPSCs humanas sí que lo consiguieron e iniciaron el proceso de diferenciación a las células de las tres principales capas embrionarias conocidas como ectodermo, mesodermo y endodermo. Cada capa da lugar a tejidos y órganos específicos en el embrión en desarrollo.

"Cuando se han intentado trasplantar tejidos animales en humanos, la incompatibilidad entre ellos ha llevado al rechazo", señala Izpisúa-Belmonte

Así, los resultados no solo proporcionan una nueva forma de estudiar el desarrollo humano temprano, sino que también ofrecen una nueva esperanza para el cultivo de tejidos y órganos humanos en un animal huésped.

Josep Maria Campistol, director Médico del Hospital Clínic, investigador del IDIBAPS y coautor del estudio, señala que esta técnica "es completamente novedosa en el cultivo de células madre en un laboratorio y ofrece información muy relevante sobre cómo las células madre humanas podrían incorporarse a un embrión de una especie diferente. Toda este conocimiento podría ser crucial para generar diferentes tipos de células funcionales y maduras para la medicina regenerativa".

También han participado en el estudio Pedro Guillén, presidente de la Clínica CEMTRO de Madrid e investigador de la Universidad Católica de Murcia, y Jerónimo Lajara, profesor de la UCAM.