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Los científicos buscan las claves de la regeneración de órganos

Algunos organismos conservan las células madre que se movilizan cuando hace falta

Los tritones desarrollan nuevas patas y la hidra nuevas cabezas. Si se parte un platelminto en pedazos, cada uno de los trozos es capaz de formar un gusano nuevo. ¿Encierran estas extraordinarias habilidades alguna pista para desarrollar terapias celulares humanas? Los científicos buscan genes y proteínas responsables de la regeneración.

Coja un platelminto, córtelo en 279 trozos y déjelo dos semanas. Aliméntelo de vez en cuando. El resultado: 279 gusanos nuevos y perfectos. La capacidad de los platelmintos (planarios) para regenerar un cuerpo entero a partir de un puñado de células parece casi milagrosa. Salamandras, estrellas de mar, pólipos que ondean sus tentáculos y peces cebra... los organismos capaces de regenerar nuevas cabezas, miembros, órganos internos u otras partes del cuerpo si los originales se pierden o sufren daños son muchos y variados.

Las personas, lamentablemente, no pueden hacer lo mismo. Pero en los últimos años los investigadores están descubriendo los genes, proteínas y vías de comunicación celular que subyacen en la capacidad regeneradora de las criaturas, y el abismo que nos separa de ellas no es tan grande. 'Tenemos los genes que utilizan los planarios para regenerar su cerebro, sus músculos y su cabeza al completo', dice Alejandro Sánchez Alvarado (Universidad de Utah, EE UU).

Ahora hay fuertes inversiones destinadas a la investigación de células madre humanas, con la esperanza de poder usarlas para reproducir tejidos perdidos por lesiones o enfermedades. Sánchez Alvarado y otros científicos que se ocupan de los organismos que se regeneran naturalmente alegan que las pistas moleculares que surgen en su investigación podrían impulsar el desarrollo de terapias celulares humanas.

Los organismos regeneradores siguen dos caminos posibles para sustituir una parte del cuerpo perdida. Algunos, como los platelmintos y la hidra, un pólipo, conservan poblaciones de células madre durante toda su vida, que se movilizan en caso de necesidad. A diferencia de las células madre adultas que se encuentran en muchos de los tejidos humanos, y que tienen una capacidad relativamente limitada para desarrollarse y convertirse en distintos tipos de células, estas células conservan la capacidad de volver a desarrollar muchos de los tejidos del cuerpo.

Otros organismos, los tritones, gusanos segmentados y peces cebra, vuelven a convertir células adultas diferenciadas -que han dejado de dividirse y forman parte de la piel, del músculo o de otro tejido- en células madre. El proceso se llama desdiferenciación.

Los científicos investigan ambos tipos de organismos para averiguar de dónde reciben las células implicadas sus instrucciones y qué genes y proteínas son responsables de la regeneración. Los planarios son un punto de arranque ideal. Un platelminto transparente de un centímetro de largo contiene células madre latentes por todo el cuerpo. Cuando sufre una lesión, estas células averiguan el lugar en que se encuentra en el cuerpo y hacen reparaciones locales muy específicas.

Kiyokazu Agata, del Centro Riken para Biología de Desarrollo (Japón), ha demostrado que las células madre de los planarios usan las señales de los tejidos dañados cercanos para averiguar su posición y las reparaciones necesarias. Agata y sus colegas mataron las células madre de un gusano Dugesia japonica con rayos X. Luego tomaron una sección del gusano irradiado y lo injertaron en un segundo gusano, sustituyendo la sección correspondiente de éste.

Las células madre situadas alrededor del tejido injertado produjeron tipos celulares de repuesto en el tejido injertado que eran coherentes con la orientación del segmento insertado. Los resultados convencieron a Agata de que las señales de las células diferenciadas en el entorno local son fundamentales para dar a las células madre la instrucción de que se regeneren correctamente. Cree que esto será válido en las células madre de los mamíferos: el dirigirlas para que fabriquen los tipos de tejido deseados dependerá de que se les diga en qué lugar del cuerpo están.

Thomas Holstein (Universidad de Tecnología de Darmstadt, Alemania), así como otros grupos de investigación, demuestran que las moléculas responsables de informar a las células de su localización en la hidra realizan tareas similares en animales superiores. Sin embargo, en los mamíferos son activas principalmente durante el desarrollo embrionario.

Las hidras son tubos huecos de células que envuelven un estómago, con una cabeza de tentáculos que capturan alimento. La hidra puede regenerar una cabeza nueva tras la decapitación. Las paredes de su cuerpo están compuestas de de células madre que se dividen constantemente; las células recién nacidas se mueven lentamente hacia arriba para formar los tentáculos urticantes, hacia abajo para formar el pie, o brotan hacia los lados para fabricar réplicas animales. 'Los procesos básicos de crecimiento y diferenciación se desarrollan constantemente', dice Holstein. Pero para desarrollarse bien, las células errantes tienen que estar informadas de su posición en el organismo.

Los científicos están viendo que las moléculas que emiten señales o las proteínas reguladoras implicadas en el desarrollo de los animales superiores, incluidos los mamíferos, también participan en la regeneración de la hidra. 'Da igual que se fabrique un tentáculo o un diente', comenta Brigitte Galliot (Universidad de Ginebra). 'La pregunta es parecida: ¿cómo se puede fabricar una estructura tridimensional a partir de una reserva de células madre?'

Hacia una revolución en la medicina

Jeremy Brockes, del University College (Londres) describe a los anfibios urodelos -tritones y salamandras- como 'adalides de la regeneración'. Son los únicos vertebrados capaces de volver a producir una gran variedad de partes del cuerpo perdidas o lesionadas, como miembros, colas, partes del ojo, e incluso secciones del corazón. Lo consiguen desdiferenciando primero las células vecinas. En los últimos años, los biólogos interesados en la medicina regenerativa han empezado a experimentar para intentar inducir una reprogramación de desarrollo parecida en las células de los mamíferos. Si pudieran transformar cualquier célula adulta en una célula madre capaz de dividirse y reparar, podrían desencadenar una revolución en la medicina. Hasta ahora no han tenido mucho éxito, pero el pasar del trabajo con los tritones a la investigación con ratones ha generado un gran revuelo. Unos investigadores han intentado inducir la desdiferenciación en el músculo del ratón. Durante la formación del músculo adulto desdiferenciado, las células individuales dejan de dividirse y se funden para formar un miotúbulo, que es una larga fibra muscular que contiene muchos núcleos celulares. Los miotúbulos de los tritones pueden invertir este proceso y dar lugar a células madre capaces de regenerar un miembro. Mark Keating y sus compañeros de la Facultad de Medicina de Harvard (Boston) se han centrado en el gen msx1, que produce una proteína que controla la actividad de otros genes en el músculo, y que participa tanto en la regeneración del muñón de la pata seccionada de un tritón como en la de los miembros embrionarios del ratón. Los investigadores manipularon las células musculares para poder desactivar el gen msx1 administrando un antibiótico, y después las permitieron desarrollarse para convertirse en miotúbulos. Al eliminar el antibiótico, activando con ello el gen msx1, se desactivaron en orden inverso los genes que normalmente se expresan durante la diferenciación de los miotúbulos de los ratones, y las células empezaron a desprenderse de los miotúbulos y a dividirse. Estas células desdiferenciadas, con los factores de crecimiento adecuados, podrían formar grasa, hueso y cartílago, además de músculo.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 28 de noviembre de 2001

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