La investigación con células madre se utiliza en Sudáfrica para desarrollar modelos de «enfermedad en una placa» que corrigen una mutación genética que provoca ceguera nocturna, visión en túnel y, finalmente, ceguera.
Si la investigación da resultados, las mutaciones podrían corregirse mediante un proceso llamado edición génica, que se lleva a cabo en células madre derivadas de la piel del paciente. Estas células madre se transforman en el tejido afectado por la enfermedad, que en este caso es la retina del ojo.
Es el primer paso para comprender cómo las mutaciones provocan enfermedades y si reparar el defecto en la célula puede revertir el proceso de la enfermedad en un modelo en placa.
Aunque estos trasplantes de células madre se han realizado en algunas partes del mundo, todavía se encuentran en la fase de ensayo clínico en América del Norte. La investigación se encuentra entre los desarrollos más avanzados en el tratamiento con células madre.
La ceguera nocturna, la visión en túnel y el eventual deterioro visual son síntomas de un trastorno llamado retinosis pigmentaria, una de varias enfermedades oculares hereditarias o trastornos degenerativos de la retina.
Los trastornos degenerativos de la retina afectan a uno de cada 3500 personas en todo el mundo. Sin embargo, estos trastornos son genética y clínicamente diversos. Esto se debe a que están asociados con mutaciones en más de 280 genes. Los trastornos pueden transmitirse de generación en generación a través de uno o ambos progenitores y pueden afectar a los hijos de manera distinta según su sexo. Al menos el 50 % de los casos son esporádicos.
Puede presentarse sin otros hallazgos clínicos o manifestarse como parte de otra enfermedad, como el síndrome de Usher, en el que se combina con pérdida auditiva. Esto está relacionado con anomalías neurosensoriales o del desarrollo. También puede aparecer como consecuencia de otras enfermedades sistémicas, como algunas formas de diabetes.
Comprender el gen
Nuestra investigación analiza los mecanismos de un gen que causa ceguera nocturna y pérdida de la visión periférica. Comprender el mecanismo es el primer paso para diseñar cualquier tratamiento de la enfermedad.
El gen, que identificamos en 2004 (PRPRF8), interviene en el funcionamiento normal de la maquinaria que traduce las proteínas en nuestro organismo. Se encuentra en todo el cuerpo, pero en las personas que presentan una mutación provoca un deterioro de la visión.
Idealmente, para encontrar la forma de tratar esta enfermedad, es decir, las mutaciones que causan ceguera nocturna y pérdida de la visión periférica, deberíamos trabajar con la retina del paciente. Sin embargo, este tejido no está disponible en personas vivas.
Aquí es donde entra en juego la investigación con células madre. Esta ha sido fundamental para el modelado de «enfermedad en una placa» con el fin de estudiar una enfermedad de interés o crear un entorno para probar tratamientos. Que una enfermedad pueda tratarse depende de la comprensión de su biología básica. El modelado de enfermedades permite a los científicos estudiar cómo funciona una enfermedad en el laboratorio, en lugar de hacerlo directamente en un paciente.
Una enfermedad en una placa
Un modelo de enfermedad representa la biología humana anómala de una enfermedad concreta. Aunque los ratones se han utilizado para el modelado de enfermedades, los investigadores avanzan hacia el uso de células en cultivo porque los ratones presentan limitaciones éticas y no pueden reproducir por completo las enfermedades humanas.
Existen tres tipos diferentes de células madre: células madre adultas, células madre mesenquimales multipotentes y células madre pluripotentes.
Las células madre pluripotentes inducidas son células madre adultas que se reprograman en el laboratorio para comportarse como las células madre embrionarias. Estas células pueden diferenciarse en muchos tipos de tejidos, que, en teoría, podrían utilizarse para tratar diversas enfermedades.
Al convertir las células madre pluripotentes inducidas en modelos celulares de las enfermedades, los investigadores pueden estudiar los efectos de determinados tratamientos sobre el tejido, lo que podría incluir estudios de edición génica o de terapia génica in vitro.
Una parte de nuestro estudio utiliza la tecnología de células madre para obtener tejido cutáneo de fácil acceso de pacientes o de sus hermanos no afectados, y después cultivarlo en líneas celulares de fibroblastos que pueden reprogramarse como células madre pluripotentes inducidas.
Estas células madre reprogramadas son muy similares al tejido embrionario, el cual tiene entonces el potencial de diferenciarse en fotorreceptores y en células del epitelio pigmentario de la retina.
Una vez que dispongamos de los fotorreceptores y de las células del epitelio pigmentario de la retina, realizaremos un análisis de expresión génica a escala genómica humana. Se trata del proceso en el que las instrucciones genéticas se utilizan para generar un análisis de productos génicos (transcriptoma). Este análisis arrojará luz sobre los efectos posteriores de la mutación y, posiblemente, permitirá comprender por qué las células de la retina manifiestan la enfermedad en lugar de otras células, tejidos u órganos del cuerpo.
El modelo debe reproducir aspectos de la enfermedad fuera del cuerpo. Esto resulta muy útil en enfermedades en las que es difícil obtener el tejido afectado del paciente, como las enfermedades de la retina.
Esto se debe a que el tejido retiniano u ocular no puede obtenerse mientras el paciente está vivo. Si la persona fallece, el plazo para recoger el tejido es limitado. El uso del modelo de enfermedad en una placa elimina estos inconvenientes.
La relación entre las células madre y la corrección génica
Si la mutación se corrige en un modelo de enfermedad en una placa, mediante una tecnología llamada edición génica, significa que el gen corregido, sin su mutación, podría, en teoría, trasplantarse al paciente.
Esta tecnología ofrece la promesa de tratar enfermedades genéticas mediante el trasplante de las propias células madre pluripotentes inducidas humanas genéticamente corregidas del paciente.
Los posibles beneficios de la terapia génica basada en células madre y de la corrección génica son:
eliminar la necesidad de inmunosupresión;
la capacidad de generar un suministro ilimitado de células trasplantables derivadas del paciente; y
la capacidad de editar genéticamente las mutaciones genéticas causantes de la enfermedad.
En Sudáfrica, los investigadores trabajan en la edición génica y en la tecnología de células madre. Sin embargo, esto no se encuentra en la fase de ensayos clínicos ni en la de terapéutica.
Aunque los ensayos clínicos han comenzado en algunos países, este tipo de investigación se encuentra todavía en sus inicios, ya que existen numerosos obstáculos antes de que la terapia génica basada en células madre llegue a la práctica clínica.
Entre estos desafíos figura determinar la seguridad y la eficacia de este tipo de tratamiento, ya que actualmente se desconocen los resultados a largo plazo.
El tejido retiniano específico del paciente en una placa de Petri nos ofrece la posibilidad de realizar trabajos sofisticados de edición génica. Aunque esto puede conducir a revertir una enfermedad celular en una placa, se espera que aporte conocimientos para nuestro objetivo a más largo plazo: desarrollar terapias basadas en la enfermedad en humanos.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. Lea el artículo original. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Stacey Moses, estudiante de doctorado, División de Genética Humana, University of Cape Town y Raj Ramesar, profesor y jefe de la División de Genética Humana, University of Cape Town
Imagen: Un niño indio ciego asiste a clase en una escuela para ciegos de la ciudad de Jammu, en el norte de la India. REUTERS/Amit Gupta (INDIA)
