Uno de los grandes beneficios de la reprogramación celular—la conversión de células adultas en células madre—reside en la capacidad de capturar la diversidad genética de un individuo. En la actualidad los científicos están utilizando esta tecnología, conocida como reprogramación de células madre pluripotentes inducidas (iPS), para crear bancos de células madre de distintas personas. Los bancos se utilizarán para probar la toxicidad de diferentes fármacos utilizando células de personas de distintas etnias, y potencialmente algún día podrían suministrar células para terapias de reemplazo de tejidos. Los investigadores presentaron los detalles de su trabajo esta semana en la conferencia de la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre en San Francisco.

Shinya Yamanaka, científico de células madre en el Instituto Gladstone, en San Francisco, y en la Universidad de Kyoto, en Japón, creó por primera vez células iPS en 2007 mediante la adición de sólo cuatro genes a células de adultos que normalmente sólo están activados en los embriones. (James Thomson y Junying Yu en la Universidad de Wisconsin, en Madison, publicaron simultáneamente un método similar.) Las células pueden reproducirse muchas veces, y pueden convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo humano, las dos características definitorias de las células madre embrionarias. Además, dado que no están hechas a partir de embriones humanos, las células iPS no se ven afectadas por las dificultades éticas y técnicas asociadas con las células madre embrionarias.

Desde ese momento, los científicos han creado células iPS a partir de pacientes con distintas enfermedades, incluyendo la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la enfermedad de Parkinson, y estas células se están utilizando en la actualidad para estudiar dichas enfermedades. Una serie de startups están desarrollando formas de utilizar las células para analizar fármacos, tanto para la toxicidad en células humanas como para su eficacia en el alivio de los signos moleculares de la enfermedad. Jeanne Loring, directora fundadora del Centro de Medicina Regenerativa en el Instituto de Investigación Scripps, en La Jolla, California, está desarrollando un banco de células madre que se utilizará para llevar a cabo pruebas de toxicidad, concentrándose inicialmente en africanos y afroamericanos, dos grupos conocidos por poseer un alto nivel de diversidad genética. Loring y sus colaboradores están analizando una serie de variantes genéticas en las células que recolectan, prestando especial atención a las variaciones en aquellas enzimas metabolizantes de fármacos que puedan afectar al modo en que los pacientes responden a fármacos específicos, incluyendo los antidepresivos, los analgésicos y los medicamentos para las enfermedades del corazón.

El objetivo a largo plazo es que las células IPS se usen para reparar o reemplazar tejidos dañados o enfermos. Al igual que los trasplantes de órganos, los transplantes de células madre deben ser compatibles con el receptor. Sin embargo, Yamanaka señala que la creación de células personalizadas para cada persona que las necesite probablemente lleve demasiado tiempo y sea algo demasiado caro como para ser práctico. Se puede tardar de dos a seis meses en crear una línea de células madre a partir de un individuo, y alguien que sufra de daños en la médula espinal, por ejemplo, probablemente necesite un trasplante de células a los pocos días de la lesión. (Los tratamientos con células madre para lesiones en la médula espinal aún no han sido aprobados por la Administration de Alimentos y Medicamentos de EE.UU., aunque una empresa espera poder probar células madre embrionarias para este propósito en breve.)

El equipo de Yamanaka, en su lugar, está trabajando para crear un banco de líneas de células madre que resultaría apropiado para un gran porcentaje de la población japonesa. Aunque el concepto de un banco de células madre como éste se propuso por primera vez hace varios años dentro del trabajo con células madre embrionarias, la tecnología de células iPS ha facilitado enormemente su creación.

Para estudiar la viabilidad de la creación de un banco de células madre, el equipo de Yamanaka hizo pruebas con el tipo de tejido de 107 voluntarios japoneses. La gente varía mucho en cuanto a los genes que codifican las moléculas de superficie celular conocidos como antígenos leucocitarios humanos (HLA), y cuanto más cerca estén estos antígenos entre el donante y el receptor, menos probabilidades habrá de que el sistema inmunitario del receptor rechace el tejido trasplantado. Los investigadores descubrieron que dos de los voluntarios eran homocigóticos—lo que significa que llevaban dos copias iguales—de cada uno de tres genes HLA. Debido a la rareza de este genotipo, estas personas podrían servir como donantes para cualquier otra persona con esos tres antígenos—casi un tercio del grupo de voluntarios. Según los cálculos de un colaborador, sólo 50 tipos diferentes de HLA podrían cubrir el 90 por ciento de la población japonesa. Desde entonces los investigadores han creado células iPS a partir de estos individuos, y han demostrado que se comportan normalmente y que pueden diferenciarse en numerosos tipos de células.

Roger Pederson, biólogo de células madre en la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, advierte que incluso este nivel de concordancia requiriría algún tipo de inmunosupresión, debido a ligeros desajustes en los HLA. "Sin embargo, es preferible crear líneas para todo aquel que necesite una", afirma Pederson, que propuso la idea de un banco de células madre en 2005.

Todavía no está claro lo difícil que sería crear un banco similar de tejidos concordantes para poblaciones más diversas. "Los japoneses son una población particularmente homogénea, y me pregunto si sería posible llevar a cabo un análisis similar en los EE.UU.", señala Loring. Dado que los estadounidenses son étnicamente heterogéneos, probablemente existen menos homocigotos, afirma.

En 2005, el equipo de Pederson analizó tipos de HLA de donantes de órganos cadáver y de las personas en la lista de espera de donación de órganos en el Reino Unido, calculando que 150 líneas de células madre podrían ofrecer una concordancia beneficiosa para el 85 por ciento de las personas de la lista. Diez donantes homocigotos de tipos comunes de HLA proporcionarían una concordancia beneficiosa para cerca del 67 por ciento. Los investigadores no van a crear todavía un tipo de banco como ese, aunque están analizando la mejor forma de crear un banco de células de utilidad clínica.

La banca de células madre basada en la población se encuentra aún en su fase más inicial. (Los bancos de sangre del cordón umbilical de recién nacidos, a menudo almacenados en instalaciones privadas por los padres, representan un tipo de banca distinto. Las células madre de esta sangre son útiles para un conjunto limitado de enfermedades raras, y no se pueden ampliar o diferenciar como lo hacen las células iPS.) Aunque los científicos están estudiando formas de usar las células iPS como tratamientos contra enfermedades, ninguno de ellos ha sido probado en ensayos clínicos. Además, estas células no son todavía aptas para trasplantes humanos; la forma en que se producen actualmente podría conllevar un cierto riesgo de cáncer. "Todavía no hemos determinado qué tipo de inducción es la mejor, pero después de resolver las cuestiones técnicas, la creación de este tipo de banco sería factible", asegura Yamanaka.