Células madre de cordón umbilical, una puerta abierta al tratamiento de la diabetes tipo I
Josep-Maria Pujal, PhD
Investigador en medicina regenerativa. Área de investigación científica Sevibe Cells
28 Diciembre 2011
El objetivo de la medicina regenerativa es la obtención de células que puedan reemplazar tejidos que han sido dañados por diversos procesos patológicos. En este campo, un claro ejemplo sería el de la Diabetes Mellitus de Tipo I, ya que se conoce con exactitud el tipo de células diana que han sido dañadas (las células ß del páncreas), así como su función y localización. En consecuencia, son diversas las investigaciones que se han centrado en conseguir un protocolo que permita obtener células productoras de insulina a partir de células madre de diversos orígenes.
El primer problema al que se enfrenta la investigación es el de seleccionar el tipo de células madre a utilizar. A priori, las células embrionarias podrían constituir una buena fuente debido a su capacidad totipotente (capacidad para formar todos los tipos de células), pero los problemas éticos así como las complicaciones técnicas derivados de su uso dificultan su obtención. Consecuentemente, se ha optado por recurrir a las células madre adultas de tejidos fetales, concretamente a las células madre procedentes de tejidos extraembrionarios como el cordón umbilical, el amnios y el líquido amniótico y, entre otros, la placenta. Esta opción presenta ventajas significativas con respeto a las “fuentes clásicas” de obtención de células adultas.
Asimismo, presentan una pluripotencialidad (capacidad para formar varios tipos de células, pero no todos) más amplia que la de las células provenientes de tejidos adultos, así como la posibilidad de disponer de una muestra en abundancia y de forma totalmente inocua y sin riesgo para el donante.
Ensayos clínicos prometedores
Uno de los ensayos clínicos en esta materia, el del equipo dirigido por el Dr. Kuo Ching Chao1, obtuvo células mesenquimales a partir de la Gelatina de Wharton (tejido gelatinoso del cordón umbilical) con el objetivo de reemplazar los islotes pancreáticos no funcionales. Para ello realizó un cultivo en un medio específico llamado NCM (Neural Conditioned Medium). El resultado mostró 4 estadios de diferenciación que fueron evaluados a través del estudio de la expresión de genes específicos de células ß pancreáticas, mostrando en uno de los estadios una producción significativa de insulina. En el estudio se inyectaron estas células diferenciadas a unas ratas a las que previamente se había inducido químicamente diabetes insulino-dependiente. Tan sólo tres días más tarde, las ratas comenzaron a controlar sus valores de azúcares en sangre y superaron con éxito los tests de tolerancia a la glucosa.
De forma similar, el equipo del Dr. Hwai-Shi Wang2, también empleó células mesenquimales obtenidas a partir de tejido de cordón umbilical para obtener células con capacidad secretora de insulina. En este caso, se estudió la producción de otro componente llamado Péptido C como medida de evaluación y las células fueron implantadas en ratones NOD (estirpe de ratones modificados genéticamente para desarrollar diabetes insulinodependiente). De este modo, se comprobó que estos ratones adquirían la capacidad de controlar sus valores de glucosa en sangre tras el implante de estas células diferenciadas.
Investigaciones de este tipo han permitido demostrar la posibilidad de extraer células humanas, de diferenciarlas ex vivo y de reimplantarlas en un organismo (inicialmente ratones) para corregir una patología. Asimismo, también cabe destacar que estos animales de experimentación no precisaron medicación inmunosupresora para evitar el rechazo al trasplante de células humanas (llamado xenotrasplante), lo que sugiere una baja capacidad inmunogénica de estas células.
Recientemente, un estudio del Dr. Bhandari3 y su equipo probó que la obtención de células productoras de insulina a partir de células mesenquimales de tejido de cordón se podía realizar de forma eficaz y más rápida que en otros estudios anteriores en los que se necesitaban al menos 4 fases de diferenciación y que suponían una demora de varias semanas. En esta última investigación se consiguió obtener células productoras de insulina que reaccionaban a la estimulación por glucosa, en tan sólo una semana.
Debido a los crecientes y recientes avances científicos, las células madre provenientes de tejido de cordón se han situado en el centro de atención de la biomedicina al abrir una vía esperanzadora para el tratamiento de múltiples enfermedades como por ejemplo la diabetes tipo I. Sus ventajas en cuanto a su origen fetal (edad y pluripotencialidad) y su obtención (extracción inocua, indolora y sin riesgo) las sitúan como grandes candidatas para la medicina regenerativa. La conservación de una muestra de sangre y tejido del cordón umbilical constituye, actualmente, una oportunidad única y la manera más sencilla de disponer de una reserva de células madre cuyo enorme potencial de futuro sólo alcanzamos a imaginar.
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
1. Chao KC, Chao KF, Fu YS, Liu SH (2008) “Islet- Like clusters derived from mesenchymal stem cells in Wharton’s Jelly of the human umbilical cord for transplantation to control type 1 diabetes” PLoS ONE 3(1): e1451. doi:10.1317/journal.pone.0001451
2. Hwai-Shi Wang, Jia-Fwu Shyu, Wen-Sheng Shen, Hsin-Chi Hsu, Torng-Chien Chi, Chie-Pein Chen, Seng- Wong Huang, Yi-Ming Shyr, Kam-Tsun Tang, Tien-Hua Chen (2010) “Transplantation of insulin-producing cells derived from umbilical cord stromal mesenchymal stem cells to treat NOD mice” Cell Transplantation, vol.20 pp. 455-466. doi: 10.3727/096368910X522270 E-ISSN 1555-3892
3. Dilli Ran Bhandari, Kwang-Won Seo, Bo Sun, Min-Soo Seo, Hyung-Sik Kim, Yoo-Jin Seo, Jurga Marcin, Nicolas Forraz, Helene Le Roy, Denner Larry, McGuckin Colin, Kyung-Sun Kang (2011) “The simplest method for in vitro ß-cell production from human adult stem cells” Differentiation, vol.82, issue 3, pp.144-152. doi:10.1016/j.diff.2011.06.003Differentiation, vol.82, issue 3, pp.144-152. doi:10.1016/j.diff.2011.06.003
Opinion A fondo - Josep-Maria Pujal PhD - Celulas madre de cordon umbilical una puerta abierta al tratamiento de la diabetes tipo I - JANO.es - ELSEVIER
El primer problema al que se enfrenta la investigación es el de seleccionar el tipo de células madre a utilizar. A priori, las células embrionarias podrían constituir una buena fuente debido a su capacidad totipotente (capacidad para formar todos los tipos de células), pero los problemas éticos así como las complicaciones técnicas derivados de su uso dificultan su obtención. Consecuentemente, se ha optado por recurrir a las células madre adultas de tejidos fetales, concretamente a las células madre procedentes de tejidos extraembrionarios como el cordón umbilical, el amnios y el líquido amniótico y, entre otros, la placenta. Esta opción presenta ventajas significativas con respeto a las “fuentes clásicas” de obtención de células adultas.
Asimismo, presentan una pluripotencialidad (capacidad para formar varios tipos de células, pero no todos) más amplia que la de las células provenientes de tejidos adultos, así como la posibilidad de disponer de una muestra en abundancia y de forma totalmente inocua y sin riesgo para el donante.
“Debido a los crecientes y recientes avances científicos, las células madre provenientes de tejido de cordón se han situado en el centro de atención de la biomedicina al abrir una vía esperanzadora para el tratamiento de múltiples enfermedades como por ejemplo la diabetes tipo I”.
Ensayos clínicos prometedores
Uno de los ensayos clínicos en esta materia, el del equipo dirigido por el Dr. Kuo Ching Chao1, obtuvo células mesenquimales a partir de la Gelatina de Wharton (tejido gelatinoso del cordón umbilical) con el objetivo de reemplazar los islotes pancreáticos no funcionales. Para ello realizó un cultivo en un medio específico llamado NCM (Neural Conditioned Medium). El resultado mostró 4 estadios de diferenciación que fueron evaluados a través del estudio de la expresión de genes específicos de células ß pancreáticas, mostrando en uno de los estadios una producción significativa de insulina. En el estudio se inyectaron estas células diferenciadas a unas ratas a las que previamente se había inducido químicamente diabetes insulino-dependiente. Tan sólo tres días más tarde, las ratas comenzaron a controlar sus valores de azúcares en sangre y superaron con éxito los tests de tolerancia a la glucosa.
De forma similar, el equipo del Dr. Hwai-Shi Wang2, también empleó células mesenquimales obtenidas a partir de tejido de cordón umbilical para obtener células con capacidad secretora de insulina. En este caso, se estudió la producción de otro componente llamado Péptido C como medida de evaluación y las células fueron implantadas en ratones NOD (estirpe de ratones modificados genéticamente para desarrollar diabetes insulinodependiente). De este modo, se comprobó que estos ratones adquirían la capacidad de controlar sus valores de glucosa en sangre tras el implante de estas células diferenciadas.
Investigaciones de este tipo han permitido demostrar la posibilidad de extraer células humanas, de diferenciarlas ex vivo y de reimplantarlas en un organismo (inicialmente ratones) para corregir una patología. Asimismo, también cabe destacar que estos animales de experimentación no precisaron medicación inmunosupresora para evitar el rechazo al trasplante de células humanas (llamado xenotrasplante), lo que sugiere una baja capacidad inmunogénica de estas células.
Recientemente, un estudio del Dr. Bhandari3 y su equipo probó que la obtención de células productoras de insulina a partir de células mesenquimales de tejido de cordón se podía realizar de forma eficaz y más rápida que en otros estudios anteriores en los que se necesitaban al menos 4 fases de diferenciación y que suponían una demora de varias semanas. En esta última investigación se consiguió obtener células productoras de insulina que reaccionaban a la estimulación por glucosa, en tan sólo una semana.
“Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Bhandari obtuvo recientemente células productoras de insulina que reaccionaban a la estimulación por glucosa, en tan sólo una semana”.
Debido a los crecientes y recientes avances científicos, las células madre provenientes de tejido de cordón se han situado en el centro de atención de la biomedicina al abrir una vía esperanzadora para el tratamiento de múltiples enfermedades como por ejemplo la diabetes tipo I. Sus ventajas en cuanto a su origen fetal (edad y pluripotencialidad) y su obtención (extracción inocua, indolora y sin riesgo) las sitúan como grandes candidatas para la medicina regenerativa. La conservación de una muestra de sangre y tejido del cordón umbilical constituye, actualmente, una oportunidad única y la manera más sencilla de disponer de una reserva de células madre cuyo enorme potencial de futuro sólo alcanzamos a imaginar.
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
1. Chao KC, Chao KF, Fu YS, Liu SH (2008) “Islet- Like clusters derived from mesenchymal stem cells in Wharton’s Jelly of the human umbilical cord for transplantation to control type 1 diabetes” PLoS ONE 3(1): e1451. doi:10.1317/journal.pone.0001451
2. Hwai-Shi Wang, Jia-Fwu Shyu, Wen-Sheng Shen, Hsin-Chi Hsu, Torng-Chien Chi, Chie-Pein Chen, Seng- Wong Huang, Yi-Ming Shyr, Kam-Tsun Tang, Tien-Hua Chen (2010) “Transplantation of insulin-producing cells derived from umbilical cord stromal mesenchymal stem cells to treat NOD mice” Cell Transplantation, vol.20 pp. 455-466. doi: 10.3727/096368910X522270 E-ISSN 1555-3892
3. Dilli Ran Bhandari, Kwang-Won Seo, Bo Sun, Min-Soo Seo, Hyung-Sik Kim, Yoo-Jin Seo, Jurga Marcin, Nicolas Forraz, Helene Le Roy, Denner Larry, McGuckin Colin, Kyung-Sun Kang (2011) “The simplest method for in vitro ß-cell production from human adult stem cells” Differentiation, vol.82, issue 3, pp.144-152. doi:10.1016/j.diff.2011.06.003Differentiation, vol.82, issue 3, pp.144-152. doi:10.1016/j.diff.2011.06.003
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