En nuestro cerebro hay cientos de trillones de sinapsis, las conexiones entre los varios billones de neuronas que lo componen. Esta enorme red se deteriora y modifica en muchas enfermedades como en el Alzheimer, el Parkinson, el autismo y la esquizofrenia. Se han hecho muchos esfuerzos por entender por qué estas conexiones fallan y por tratar de restablecerlas en pacientes. Sin embargo, si tomáramos el cerebro de un paciente, habría en él tantas células y conexiones que seria un objeto demasiado complejo de estudiar. Esta complejidad, además de razones éticas, orilla a los investigadores a usar modelos lo suficientemente simples para poder manipularlos y entenderlos, pero que permiten extrapolar las observaciones al ser humano. Por ejemplo, se usan ratas y ratones, e incluso moscas y gusanos, para imitar enfermedades humanas y entender lo que puede estar pasando en el cerebro de un enfermo. Aunque mucha de la información obtenida en estos modelos ha sido esencial para comprender al cerebro, se siguen buscando formas de estudiar al humano y sus enfermedades más directamente.
Una de las soluciones consiste en aprovechar un proceso por el cual pasamos todos entre el cuarto y el décimo día de nuestro desarrollo, es decir, a partir de unas pocas células troncales (o células madre) en el embrión se forman todos los tejidos de un ser humano. Estas células troncales se dividen infinidad de veces, y en cada división van diferenciándose y perdiendo su capacidad para generar cualquier tipo de célula. Así que si tomamos una célula troncal de un embrión y la ponemos en las condiciones adecuadas podemos por ejemplo obtener una red de neuronas humanas en un laboratorio.
Debido a que las células troncales se encuentran principalmente en el embrión su utilización en el humano ha sido muy regulada e incluso prohibida en la mayoría de los países. Sin embargo, esta polémica desató una serie de descubrimientos con un potencial aún mas grande, como compartir un premio Nobel en el 2012. El punto de partida de los experimentos de Shinya Yamanaca y su equipo fue el hecho de que todas las células de nuestro cuerpo tienen la misma información genética pero que en el curso de su diferenciación van modulando esta información para convertirse en piel, intestino, o cerebro. Así, Shinya Yamanaca identificó los factores necesarios para que células bien diferenciadas como la piel volvieran a ser células troncales. El resultado fue tan sorprendente que el propio investigador dijo no habérselo creído al principio. Con la ayuda de sólo 4 ingredientes las células de la piel hacen “borrón y cuenta nueva”, de forma que la modulación de sus genes vuelve a parecerse al de una célula troncal. Después, basta con poner estas células en las condiciones adecuadas para que al dividirse produzcan células de hígado, páncreas, hueso, o cerebro. Este proceso se conoce como generación de células pluripotentes inducidas (IPSc) porque se induce artificialmente en células diferenciadas la capacidad de generar células de cualquier tejido (pluripotencialidad). En muchos casos se ha encontrado que las neuronas de pacientes tienen las mismas características que las neuronas de ratones en los que se imitó la enfermedad, y varias empresas ya están utilizando las virtudes de esta técnica para probar los efectos de medicamentos en neuronas humanas.
«Induction of iPS cells» por Y tambe – Y_tambe‘s file. Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.
Hoy en día parece sencillo obtener neuronas a partir de las células de la piel de un paciente pero por el momento es un proceso costoso y largo (muy largo, varía entre varios meses y años). Las neuronas de pacientes son un modelo más, con limitaciones pero con un potencial terapéutico y de investigación enorme que desde el 2006 ha seducido a un gran número de investigadores en todo el mundo, incluyendo colegas míos.
Mientras las neuronas derivadas de IPSc no puedan dar respuesta a todas la preguntas, los ratones, las moscas, los gusanos y los peces seguirán siendo nuestros aliados para descifrar un cerebro tan complejo y tan extraordinario como el nuestro.
El dilema para revertir muchas enfermedades sería comprender como podemos internamente o de manera exógena cambiar o detonar la modulación dirigida de las células para generar el cambio necesario, para por ejemplo regenerar una extremedad o un órgano.
El dilema para revertir muchas enfermedades sería comprender como podemos internamente o de manera exógena cambiar o detonar la modulación dirigida de las células para generar el cambio necesario, para por ejemplo regenerar una extremedad o un órgano.