CLONACIÓN DE MAMÍFEROS:
Algo
más que una simple oveja
Desde que en 1997 se hiciera público el caso de Dolly,
la clonación por transferencia nuclear ha despertado un enorme interés en los
medios de comunicación. Pero los comentaristas se han preocupado más de
especular sobre posibles ejércitos de dictadores o deportistas clonados, y
aplicaciones secundarias, como la sustitución de mascotas. En este ensayo
queremos situar la transferencia nuclear en un contexto más amplio y destacar
las consecuencias más sutiles y a la vez profundas del trabajo.
Así que empezamos por preguntarnos por qué surgió una
forma tan complicada de producir animales. Quienes visiten Escocia pronto se
darán cuenta de que no hay escasez de ovejas. De hecho, tras el experimento de
Dolly se esconden dos motivos. Uno era estrictamente comercial y consistía en
desarrollar una herramienta para la producción rápida de animales idénticos
para la biotecnología. El segundo motivo, mucho más profundo, era la simple
curiosidad científica y una oportunidad de tratar un dilema biológico muy
antiguo. En su calidad de animales complejos, las ranas, los ratones, las
ovejas y los seres humanos proceden de una única célula a partir de la cual se
forman muchos tipos diferentes de células. ¿Cómo alcanzan sus destinos y cómo
conservan o cambian de identidad?
Primeras investigaciones y
principios fundamentales
Los expertos han debatido la cuestión del desarrollo
animal desde la
Antigüedad. En el siglo iii a.C., Aristóteles reconoció la
importancia de la reproducción sexual y propuso dos modelos alternativos. O la
estructura del animal completo ya estaba preformada en miniatura dentro del
óvulo o el embrión, o nuevas estructuras iban surgiendo poco a poco.
Aristóteles se inclinó por la segunda idea, pero al carecer de la tecnología
adecuada la cuestión siguió siendo durante siglos objeto de interminables
debates filosóficos. El preformismo se convirtió en la doctrina más extendida
en la Europa
de los siglos xvii y xviii, tal y como ilustra el grabado del siglo xvii . Animado por el descubrimiento de los espermatozoides, o «animálculos»
como se les llamaba entonces, el físico y microscopista Nicholas Hartsoeker
propuso que en su interior podía estar la estructura de un diminuto feto.
Hartsoeker conjeturó que la cabeza del espermatozoide crecía hasta formar el
feto y que la cola se transformaba en el cordón umbilical, mientras la función
del óvulo sólo consistía en proporcionar un nido para facilitar el desarrollo
del nuevo ser.
Pero hasta después de 1830 no se pudieron realizar
estudios fiables. Fue entonces cuando el naturalista británico aficionado
Joseph Jackson Lister inventó el microscopio compuesto. Los instrumentos con
más de una lente proporcionaban suficiente resolución para distinguir por
primera vez la estructura detallada de tejido vivo. Podría decirse que la
biología moderna nació en 1839, cuando Theodor Schwann y Matthias Schleiden
demostraron que los seres vivos se componían de células. Poco después, Albrecht
von Kölliker demostró que los espermatozoides y los ovocitos (huevos) también
son células, pero la forma en que interactuaban para constituir un nuevo
organismo seguía siendo un misterio. El eminente químico Justus von Liebig
sugirió que el espermatozoide transmite sus cualidades masculinas al ovocito a
través de la vibración enérgica de sus colas. En 1854, George Newport describió
sus estudios de fertilización en ranas y sugirió que el espermatozoide realiza
su aportación penetrando el huevo. Hacia la misma fecha, las investigaciones
microscópicas revelaron que nuevas células surgían de la división del huevo
fertilizado, por lo que resultaba inverosímil que el desarrollo se produjera
por preformación.
A Oskar Hertwig se le atribuyen los inicios del
estudio sobre fertilización y desarrollo embrionario temprano del erizo de mar,
un campo muy productivo que proporcionó gran parte de la información que se
aplicó posteriormente a otras especies. Los erizos de mar son idóneos para los
estudios microscópicos porque sus huevos son muy claros. En 1876, Hertwig
describió sus observaciones tras añadir esperma a los huevos. En particular,
observó la presencia de dos núcleos dentro del huevo, uno de los cuales
provenía del espermatozoide, e indicó cómo se fusionaban. Ésta fue la primera
explicación del papel de los dos padres en la reproducción. También destacó la
importancia del núcleo, y de los cuerpos coloreados en su interior que pudieron
apreciarse al utilizar los tintes de anilina y que en la década de 1880 pasaron
a llamarse «cromosomas».
Se puede decir que el biólogo alemán August Weismann
va inmediatamente detrás de Charles Darwin en cuanto a aportaciones a la
biología teórica. En 1892 Weismann propuso una idea atrevida: los núcleos de
los ovocitos y del espermatozoide contenían una sustancia hereditaria, que
además constituía la única continuidad orgánica entre generaciones (Weismann
1892). Este principio sentó los cimientos de toda la genética y la biología
evolutiva. La teoría del «plasma germinal» de Weismann establece que las
células germinales tienen un linaje muy distinto del resto de las células del
cuerpo, las células somáticas, y que las características que el cuerpo adquiere
a lo largo de la vida no se transmiten a las células germinales. Esto contradecía
de forma explícita las teorías de Jean-Baptiste Lamarck, muy aceptadas en la
época incluso por Darwin. En los siguientes 20 años, la corriente de
pensamiento iniciada por Weismann pasó a convertirse en la ciencia moderna
sobre genética y desarrollo. En 1900 se redescubrieron los trabajos de Gregor
Mendel sobre híbridos de guisantes y con ellos su concepto de segregación de
caracteres independientes. Dos años más tarde Theodor Boveri y Walter Sutton
habían descubierto que los elementos que determinan los caracteres
identificados por Mendel se encuentran en los cromosomas. En 1907, Boveri
demostró que la presencia de un juego de cromosomas normal es necesaria para el
desarrollo embrionario del erizo de mar. En 1915, Thomas Morgan descubrió la
localización física de los genes en los cromosomas de la mosca de la fruta en
su obra maestra The Mechanism of Mendelian Heredity (El mecanismo de la
herencia mendeliana) (Morgan et al. 1915).
En la actualidad, estas ideas conforman la base de la
biología, pero durante el siglo xx se consideraron «degeneradas y fascistas».
Los ideólogos de la Rusia
soviética rechazaron violentamente la teoría del plasma germinal. A partir de
los primeros años de la década de 1930 hasta 1964, la política soviética
oficial rechazó las ideas de Weismann y la genética en su totalidad. Desde
luego, Stalin no será recordado por su interés en la biología del desarrollo y
todo indica que actuó por motivos políticos. La herencia de caracteres
adquiridos hacía posible que la raza humana se perfeccionara gracias a la
política «materialista progresista». De esta forma, los líderes soviéticos
podían justificar las penurias que tenía que soportar la gente al considerarlas
necesarias para la producción de futuras generaciones de perfectos comunistas.
El ambiente político también favoreció el ascenso del conocido agrónomo
soviético Trofim Lysenko. En un acalorado discurso en la Academia de Ciencias
Agrícolas pronunciado en agosto 1948, Lysenko denunció extensamente a Weismann
y se burló de la «seudociencia burguesa» de sus seguidores. Sin ser consciente
de ello, Lysenko realizó una descripción bastante acertada del concepto del
genoma y de una sustancia que acabaría llamándose ADN:
Weismann negó la capacidad de heredar los caracteres
adquiridos y elaboró una idea sobre una sustancia hereditaria especial que
debía buscarse en el núcleo. Afirmó que la herencia estaba contenida en el
cromosoma. […] Una sustancia hereditaria e inmortal, independiente de los
rasgos cualitativos presentes en el desarrollo del cuerpo vivo, y que permanece
en el cuerpo mortal […] éste es el concepto denodadamente idealista y
profundamente místico de Weismann (Lysenko 1948).
Pero la naturaleza se muestra brutalmente indiferente
a la teoría política. Los métodos de Lysenko fueron responsables de repetidos
fracasos de cosechas de la URSS
y, cuando China adoptó políticas agrícolas similares en 1958 en la época del
«Gran Salto Adelante», contribuyeron a la mayor hambruna conocida de la
historia, la de 1959-1961.
Clonación e identificación de
las células
Junto con su concepto de plasma germinal, Weismann
propuso la primera teoría experimental del desarrollo animal, un proceso
denominado desarrollo en mosaicos. Afirmó que la célula única embrionaria, el
cigoto, contiene factores o determinantes localizados en regiones
diferenciadas. Al escindirse, los determinantes se distribuyen de forma
desigual en células hijas y controlan su desarrollo futuro. El proceso continúa
mientras los diferentes tipos de células se forman por «diferenciación», a
medida que el embrión se desarrolla. Este modelo predice de forma clara que las
células individuales del embrión en desarrollo no deberían compartir el mismo
potencial. Sin embargo, en 1982, Hans Driesch proporcionó la primera prueba que
desmentía la teoría de Weismann (Driesch 1892). Las células de los embriones
tempranos de erizos de mar podían separarse y formar cada uno de ellos una
larva completa. La división en la fase bicelular llevaba a la formación de dos
larvas normales y las células individuales de la fase tetracelular producían
cuatro larvas normales. De hecho, éstos fueron los primeros animales clonados
de forma experimental.
En un discurso pronunciado en la Universidad de Londres
en octubre de 1913, Driesch afirmó que el embrión es un «sistema equipotencial
armónico […] donde cada elemento es capaz de desempeñar diferentes funciones.
La verdadera función que desempeña en cada caso en particular depende de su
posición». Desde entonces se han realizado muchas demostraciones que confirman
que los embriones de muchos vertebrados, incluyendo los mamíferos, pueden
reorganizarse al cambiar la configuración del número de células, para después
recuperarse y formar un animal completo normal.
Al principio, la clonación por transferencia nuclear
se presentó como un método adicional para probar que los núcleos de las células
embrionarias tempranas y adultas tenían un potencial de desarrollo equivalente,
y es una idea más antigua de lo que se cree. Yves Delage, un olvidado biólogo
marino francés, hizo la primera referencia a este procedimiento en 1895,
arguyendo que «siempre que no se produzcan daños, si el núcleo del óvulo puede
sustituirse con el núcleo de una célula embrionaria común, entonces ese óvulo
podría desarrollarse sin cambios» (Beetschen y Fischer 2004). Sin embargo, no
se sabe si Delage llegó a completar este experimento. Este honor suele recaer
en Hans Spemann, un antiguo alumno de Boveri. En 1928 Spemann realizó la
primera transferencia nuclear en un notable estudio de microcirugía (Spemann 1928). Con ayuda de unas
micropinzas y un mechón de pelo de su hija pequeña, escindió un embrión
unicelular de salamandra en dos partes, una de las cuales contenía el núcleo de
la célula al desarrollarse, esta parte se dividió y formó un
embrión, mientras que la otra permaneció como una bolsa clara de citoplasma . El embrión siguió desarrollándose hasta alcanzar la fase de 16 células. En ese
momento, se devolvió un solo núcleo al citoplasma vacío . Esta célula
única se convirtió en un embrión de salamandra normal en una fase ligeramente
anterior. Esto puso de manifiesto que los núcleos de células
embrionarias eran capaces de formar un animal completo.
No se sabe si Spemann conocía el estudio anterior de
Delage, pero en 1936, ya jubilado, Spemann propuso lo que llamó «un experimento
de clonación propio del mundo de la fantasía» (Spemann 1936). Si se podían
transferir los núcleos de las células en fases más avanzadas de desarrollo para
devolverlos a huevos fertilizados, sería factible identificar de forma
sistemática el momento en el que las células conservan o pierden su capacidad
para formar un organismo completo, una cualidad que en la actualidad se
denomina «totipotencia celular».
En las siguientes décadas un gran número de biólogos
del desarrollo centraron sus estudios en erizos de mar y anfibios ya que eran
relativamente fáciles de criar y manipular. Los ovocitos de rana son células de
gran tamaño, de 1 a
2 milímetros
de diámetro, y bastante visibles ya que forman esferas de color gris oscuro o
marrón dentro de una capa protectora de gelatina. A principios de la década de
1950, Robert Briggs y Thomas King pusieron en práctica el experimento
«fantasioso» de Spemann con ranas (Briggs y King 1952). Extrajeron el núcleo de
un ovocito activado valiéndose de una aguja de cristal. Después, una célula
única diseccionada a partir de un embrión en una fase posterior se introdujo en
una pipeta de cristal muy fina conectada por un tubo de goma a una jeringa. La
célula se rompió al introducirse en la pipeta y el núcleo liberado se inyectó
en el huevo enucleado. Tras hacer un cultivo con los embriones reconstruidos,
descubrieron que los núcleos celulares de los embriones en fase blastular
podían desarrollarse de forma normal para convertirse en larvas en fase de
alimentación. Tanto los núcleos como los embriones en una fase más tardía, en
los que los linajes de células embrionarias más importantes, como mesodérmicos
o endodérmicos, ya estaban establecidos, eran incapaces de hacerlo.
Más tarde John Gurdon y Ron Laskey ampliaron el
estudio utilizando núcleos de tejidos juveniles y adultos, como la membrana
interdigital de las ranas, y descubrieron que esos animales sobrevivían hasta
la fase de renacuajos, pero no mucho más. Gurdon consiguió obtener ranas
adultas a partir de tejido intestinal de renacuajos en 1962 (Gurdon 1962), pero
la posibilidad de que en su tejido estuvieran presentes células germinales puso
en duda los resultados. En aquel momento la consideración más relevante fue que
la capacidad de desarrollo de los núcleos trasplantados disminuía con la edad y
el ámbito de diferenciación de la célula donante. Los núcleos en la fase más
temprana del embrión pueden ser equivalentes, pero en algún momento su destino
queda determinado, «activado» por un cambio concreto, como la pérdida o la
modificación irreversible del ADN contenido en el núcleo.
Pero esta consideración resulta difícil de conciliar
con algunos fenómenos muy conocidos, sobre todo las capacidades regenerativas
de la mayoría de los peces y anfibios, como los tritones y las salamandras. Si
un tritón pierde una extremidad, las células de los tejidos circundantes como
la piel migran a la herida y realizan un proceso de «desarrollo inverso»
diferenciador para formar un blastema. Es un conjunto de células embrionarias
que se dividen rápidamente. Las células del blastema se diferencian y se
reorganizan para formar una extremidad de sustitución. Esto probaba que algunas
células diferenciadas adultas no tienen un destino determinado y pueden cambiar
de identidad de forma radical. ¿Era la regeneración de la extremidad tan
diferente de la generación de un animal completo mediante transferencia
nuclear? ¿O el fracaso de la transferencia nuclear era consecuencia de
limitaciones técnicas antes que las biológicas? Estos interrogantes bastaron
para que algunos investigadores siguieran experimentando con la determinación
celular.
Las ovejas abrieron el camino
Puesto que los biólogos son mamíferos, es lógico que
les interese más investigar especies a las que están próximos que erizos de mar
o anfibios. Pero durante muchos años ello entrañaba grandes dificultades
técnicas. Los embriones mamíferos crecen dentro de las condiciones controladas
del tracto reproductivo femenino y no en un estanque o en agua de mar, y aunque
son grandes si los comparamos con otras células de una décima de milímetro
aproximadamente, lo cierto es que son prácticamente invisibles sin ayuda del
microscopio. Hasta las décadas de 1970 y 1980 los cultivos embrionarios y las
técnicas de micro manipulación no mejoraron lo suficiente para que la
transferencia de núcleos de mamíferos fuese factible. La idea básica es
prácticamente la misma que concibió Spemann: se extrae material genético de un
huevo y después se sustituye con el núcleo de otra célula, casi siempre
fusionando toda la célula con el ovocito.
Las investigaciones se centraron en el mamífero
favorito del laboratorio, el ratón. Sin embargo, los intentos de repetir el
experimento de Briggs y Kings con ratones seguían fracasando. En 1981, Karl
Illmensee y Peter Hoppe afirmaron que habían clonado ratones mediante la
transferencia de núcleos a partir de embriones en fase de blastocito (Illmensee
y Hoppe 1981). Sin embargo, más tarde se averiguó y se llegó a la conclusión de
que sus conclusiones eran falsas, a pesar de que nunca se probó que se tratara
de un fraude intencionado. Después, en 1984, pareció que James McGrath y Davor
Solter habían encontrado una solución a la transferencia nuclear en mamíferos.
Transfirieron de forma sistemática núcleos de embriones en fase de blastocito
de una, dos, cuatro y ocho células a cigotos enucleados, embriones en fase
unicelular. Los núcleos de embriones unicelulares lograron desarrollarse y
convertirse en blastocitos; el éxito fue mucho menor en los núcleos en la fase
bicelular y fracasó estrepitosamente en fases más avanzadas. Lo atribuyeron a
una pérdida rápida de totipotencia durante el desarrollo. Su estudio concluye
con una afirmación rotunda: «La clonación de mamíferos por transferencia
nuclear es biológicamente imposible». (McGrath y Solter 1984)
En retrospectiva, es de lamentar que muchos de los
primeros intentos se realizaran con ratones. Desde entonces se ha averiguado
que son una de las especies más difíciles de clonar por transferencia nuclear.
Por esta razón, por muy extraña que parezca, la mayor parte de los
descubrimientos se hicieron utilizando ganado. Los primeros mamíferos clonados
por transferencia nuclear fueron tres ovejas de Suffolk. Steen Willadsen
fusionó células únicas extraídas de embriones octocelulares con huevos
enucleados sin fertilizar (Willadsen 1986). Paradójicamente, estas ovejas
nacieron en 1984, tan sólo unos meses antes de que McGrath y Solter afirmaran
que la clonación de mamíferos era imposible. El motivo de esta discrepancia era
de tipo técnico. McGrath y Solter habían utilizado cigotos enucleados porque
los ovocitos de ratón son demasiado frágiles para sobrevivir a la transferencia
nuclear. Willadsen pudo utilizar ovocitos sin fertilizar, que son más
resistentes en las ovejas. Desde entonces, años de trabajo han demostrado que
en gran número de especies, los ovocitos sin fertilizar pueden recibir con
éxito transferencias nucleares, mientras que los cigotos sólo pueden utilizarse
en una fase muy concreta. Hemos tenido que esperar hasta este año para tener un
modelo que explicara esta diferencia, del que hablaremos más adelante (Egli,
Birkhoff y Eggan 2008).
Durante la siguiente década, la transferencia nuclear
se llevó a cabo en distintos mamíferos, pero, al igual que ocurrió con la rana,
sólo uno tuvo éxito utilizando células obtenidas de embriones muy tempranos, o
cultivados durante periodos de tiempo muy cortos.
A principios de la década de 1990, Keith Campbell e
Ian Wilmut del Roslin Institute, cerca de Edimburgo, empezaron a estudiar cómo
la elección del ovocito receptor y la fase del ciclo celular del donante
nuclear afectaban al resultado de la transferencia nuclear. Fue una aportación
determinante para el consiguiente éxito de la transferencia nuclear en
mamíferos. Destacamos aquí los principales puntos.
Los ovocitos mamíferos se forman a partir de células
germinales mediante un proceso llamado meiosis, que deja a cada ovocito sólo
con una copia de cada cromosoma, cuya abreviatura suele ser «1n». Cuando la
cabeza del espermatozoide entra, provoca que el ovocito termine la meiosis e
inicie el desarrollo, . Los dos agrupamientos de
cromosomas masculino y femenino se forman primero en pronúcleos separados, y
después se unen para crear un único núcleo, en lo que es ahora el embrión
unicelular o cigoto. Después, todos los cromosomas se replican mediante la
síntesis del ADN preparada para la primera división de células embrionarias.
Esta primera división y todas las posteriores
divisiones de células que forman y mantienen el cuerpo del animal se realizan
mediante un proceso denominado mitosis. La mitosis es parte de un ciclo que
garantiza que las células divididas conservan el número correcto de cromosomas.
Este «ciclo celular» se divide de forma convencional en cuatro fases. La primera fase se denomina gap1 (G1) en la que
la célula tiene dos copias de cada cromosoma (2n). En la fase siguiente, la
síntesis (S), la célula replica todo su ADN. Después viene la fase gap2 (G2) en
la que cada cromosoma se presenta en cuatro copias (4n). En la mitosis (M), el
núcleo se escinde, los cromosomas duplicados se condensan, se alinean en una
estructura llamada huso y después se separan en dos nuevas células hija. Cada
nueva célula contiene 2n cromosomas y el proceso se repite. Al dividirse
rápidamente, el ciclo no lleva más de un día.
Esto tiene profundas implicaciones en la transferencia
nuclear. Cuando un núcleo celular se transfiere a un ovocito no fertilizado
tiene que ser activado, por ejemplo, por pulsación eléctrica, para desencadenar
el inicio de su desarrollo. Esto pone en marcha la síntesis del ADN lista para
la primera división celular. Sin embargo, esto ocurre con independencia de la
fase del ciclo celular del núcleo donante. Si el núcleo entrante estaba en la
fase S o G2 cuando el ADN ya se había replicado de forma parcial o total, su
ADN se volverá a replicar, lo que provocará un número equivocadamente alto de
cromosomas, o un daño cromosómico grave. El descubrimiento clave de Campbell y
Wilmut fue que sólo las células donantes en fase G1 (antes de la replicación
del ADN) soportarían un desarrollo normal en ovocitos no fertilizados.
El método que desarrollaron, y que se sigue
utilizando, consiste en privar a las células donantes de factores de
crecimiento reduciendo la cantidad de suero en el medio de cultivo durante unos
días. Esto bloquea el ciclo celular antes de la fase S, que es exactamente lo
que se quiere. Es importante destacar que la privación efectiva de suero exige
que las células se cultiven durante varios días.
En 1995 nacieron Megan y Morag en el Roslin Institute,
dos corderas creadas por transferencia de los núcleos a partir de células de un
embrión de oveja de nueve días cultivadas por Jim McWhir y sometidas a entre 3
y 16 pases (Campbell et al. 1996). Estas ovejas no tardaron en suscitar un
debate entre los coautores sobre cuál era el factor que propició el éxito del
experimento. Según Campbell y Wilmut fue que la privación de suero antes de la
transferencia nuclear no sólo coordinó el ciclo celular, sino que también
indujo a un estado inactivo en el núcleo que lo hizo especialmente susceptible
para la reprogramación por parte del ovocito. McWhir sostuvo que la clave
residía en algunas propiedades de las células que había producido.
La transferencia nuclear en la oveja está dictada por
la época natural de reproducción así que la pregunta no podía resolverse hasta
el año siguiente. El plan original de 1996 consistía en volver a utilizar
células embrionarias y también comprobar si la técnica podía ampliarse a
células en una fase de desarrollo más avanzado, fibroblastos de un feto de 26
días. En ese momento estábamos trabajando con PPL Therapeutics, una compañía de
biotecnología dedicada a producir proteínas farmacéuticas en la leche de ovejas
transgénicas, y que estaba muy cerca del Roslin Institute. En el curso de una
conversación durante una comida sugerimos un experimento más audaz y propusimos
incluir células adultas en la época de transferencia nuclear de 1996. Esta idea
fue acogida con escepticismo. Se dijo que era prematuro y que de todas formas
no había fondos suficientes para ampliar el experimento. Sin embargo, si el
trabajo adicional podía justificarse en términos comerciales, era posible que
la compañía para la que trabajáramos aportara los fondos necesarios. Y así fue.
Nos pusimos a investigar introduciendo transgenes de leche en células
epiteliales mamarias de oveja que indujo Colin Wilde, del Hannah Research
Institute de Ayr, como un medio para probar su expresión. Combinar ambos
proyectos constituía una oportunidad idónea. Si las células mamarias podían
convertirse en animales vivos, PPL tendría el potencial de producir «rebaños
instantáneos» de ovejas que se sabía expresaban un transgén particular. Y, lo
que es más interesante, utilizar células adultas para la transferencia nuclear
abordaría la cuestión de la determinación celular, pendiente desde hacía mucho
tiempo. Se presentó el caso a los directores de gestión e investigación de PPL,
Ron James y Alan Colman, y la compañía se arriesgó a financiar el experimento.
En febrero de 1996, se privó de suero a cultivos de células mamarias de oveja y
también a células embrionarias cultivadas y se transportaron al Roslin
Institute. Después, Bill Ritchie, el experto técnico de Wilmut, los transfirió
a ovocitos enucleados de una oveja de raza Blackface (de cara negra) escocesa.
El 5 de julio nació una única cordera a la que su
cuidador, John Bracken, llamó Dolly, en homenaje a Dolly Parton y a su gran
talento como cantante. También nacieron dos corderas a partir de los
fibroblastos fetales y cuatro de células embrionarias. De esta forma se demostró
que el éxito del experimento no se debía a ningún tipo de célula especial; la
idea de que la inactividad había desempeñado también un papel se descartó
posteriormente. Lo que se puso de manifiesto fue la importancia de la
sincronización celular.
El 27 de febrero de 1997 se publicó una descripción
del experimento (Wilmut et al. 1997). Más de una década después, podemos
afirmar con tranquilidad que la transferencia nuclear a partir de una célula
adulta descartó el concepto de determinación celular irreversible. Sin embargo,
esto significaría pasar por alto la polémica que se prolongó hasta 17 meses
después de su publicación. La idea de la determinación celular estaba tan
asentada que varios prestigiosos científicos en Estados Unidos y Europa
rechazaron el trabajo por considerarlo un fraude, recordando quizás la polémica
de Illmensee. Un artículo del New York Times del 29 de julio de 1997 nos da una
idea de la situación: «¿Cómo sabemos que todo eso no es más que un engaño? ¿Por
qué, preguntan algunos, el resto del mundo se muestra tan dispuesto a aceptar
la escandalosa noticia de que se ha clonado un animal adulto?».
Otros analistas defendieron la ineficacia de la
transferencia nuclear adulta arguyendo que Dolly era una excepción, una
aberración experimental. Muchos científicos eminentes sugirieron que no se
había clonado a partir de una célula adulta, sino de material contaminante
embrionario o fetal. Alguien dijo que las células fetales presentes en la
circulación sanguínea de la oveja utilizadas para proporcionar las células
mamarias habían penetrado de alguna manera los cultivos de células mamarias.
Parecía que cualquier explicación alternativa, por poco plausible que
resultara, era preferible a acabar con la doctrina de la determinación celular.
La revista Time publicó un artículo el 2 de marzo de 1988 con el siguiente
título «¿Fue Dolly un error?» que concluía diciendo: «En otras palabras, Dolly
puede ser una casualidad y no un fraude. Pero sea lo que sea, cada vez es más
probable que dentro de poco veamos clones de Bill Gates o Michael Jordan».
Mientras tanto, nosotros, y otros más, ya habíamos
advertido de la existencia de más animales clonados (Schnieke et al. 1997),
pero que se habían originado a partir de células fetales cultivadas y por tanto
no confirmaban la clonación adulta.
Afortunadamente, las acusaciones y las especulaciones
acabaron el 23 de julio de 1998. La edición de ese día de Nature publicaba dos
destacados artículos. Uno ofrecía los resultados de un análisis independiente
de huellas dactilares de ADN que confirmaban que el ADN nuclear de Dolly era
idéntico a las células mamarias cultivadas (Signer et al. 1998). El segundo era
un informe de Ryuzo Yanagimachi y Teruhiko Wakayama, de la Universidad de Hawai,
en el que se describía otro animal clonado a partir de células adultas, un
ratón al que se llamó «Cumulina» por las células del cumulus (folículo ovárico)
utilizadas como donantes (Wakayama et al. 1998). La realidad de la clonación
adulta se aceptaba por fin. Ha pasado más de una década y es tiempo de pasar
revista a los experimentos que se han realizado desde entonces.
Clonación con fines
reproductivos
Inevitablemente, gran parte de los debates públicos,
políticos y éticos se han centrado en la clonación para la reproducción de
seres humanos y el resultado es que se promulgan en todo el mundo nuevas leyes
y normativas. Es conveniente señalar que, en contra de lo que afirman algunos
grupos religiosos y otros que buscan publicidad, ninguno de los científicos que
trabajan en este campo consideró jamás llevar a cabo una clonación reproductiva
en humanos.
Como suele ser el caso, una vez que el método está
bien establecido, es difícil ver por qué una vez se consideró imposible. Se ha
empleado con éxito una variedad de diferentes tipos de células, tanto fetales
como adultas, como donantes nucleares y se han clonado más de 20 especies,
incluyendo peces, ranas, moscas de la fruta y los mamíferos que recoge la
tabla. Sin embargo, la eficiencia es bastante reducida en la mayoría de las
especies, ya que sólo entre el 1 y el 5% de los embriones reconstruidos
llegaron a nacer. Los animales nacidos por transferencia nuclear pueden sufrir
enfermedades, pero sus crías no, como es el caso de Bonny, el cordero de Dolly.
La mayoría de los experimentos de transferencia
nuclear se siguen realizando en ganado. Los avances obtenidos son graduales más
que espectaculares, aunque han alcanzado índices de éxito de alrededor del 15%
en ganado. Un factor a destacar son los progresos en las técnicas de maduración
de los ovocitos. Todos los ovocitos bovinos se obtienen ahora a partir de
ovarios que se recogen en los mataderos en vez de extraerse del tracto
reproductivo de animales vivos. Se obtiene así un suministro abundante de
ovocitos que reduce en gran medida el número de animales que se necesitan.
También permite la viabilidad comercial de la transferencia nuclear
independientemente de que funcione o no, sobre todo en la reproducción de
animales de élite con características muy atractivas, como es el caso de los
caballos de carreras o toros para concursos. En Estados Unidos, compañías como
ViaGen ofrecen clonación de ganado como parte de sus servicios de reproducción
asistida. Su página web (www.viagen.com) dice: «ViaGen permite a los
propietarios de ganado, caballos y cerdos conservar y multiplicar las mejores
genéticas gracias a bancos de genes y servicios de clonación, y proteger sus
marcas mediante servicios genómicos». A los leales (y ricos) propietarios de
perros también les puede interesar saber que «llamando al número gratuito
888-8VIAGEN pueden conocer las opciones disponibles para clonar su perro».
La transferencia nuclear se ha utilizado cuando la
reproducción sexual normal es imposible como resultado de un accidente,
enfermedad o infertilidad natural, tal y como se demostró clonando una mula
(Woods et al. 2003). También se ha aplicado para reproducir especies en peligro
de extinción como el gato montés europeo o razas de ganado poco frecuentes. Sin
embargo, sólo aquellas especies con parientes domesticados que proporcionen
ovocitos adecuados podrán beneficiarse de esta técnica. La clonación tampoco
sirve para mejorar la diversidad genética de poblaciones animales reducidas,
que es vital para la supervivencia a largo plazo.
Animales para la biomedicina
El futuro nos dirá si la transferencia nuclear puede
llegar a ser otra técnica habitual, aunque costosa, de reproducción animal.
Pero lo cierto es que ya se ha convertido en uno de los mejores métodos para
instaurar linajes de grandes animales «transgénicos», es decir, modificados
genéticamente. Para producir animales transgénicos existen dos opciones. El ADN
transgénico puede introducirse directamente dentro del cigoto, con la esperanza
de que se incorpore al genoma. Alternativamente, las modificaciones genéticas
pueden realizarse en células cultivadas y utilizarse después para producir
animales completos. El primer método es una suerte de lotería, ya que los
animales deben producirse antes de analizar si está presente un transgén. El
segundo método permite ejercer mucho más control e implica a un número menor de
animales porque las células pueden analizarse minuciosamente en el laboratorio
antes de que se produzca ningún animal.
En ratones, un método basado en la célula está
disponible desde principios de la década de 1980. Las células madre
embrionarias (en inglés ES) de ratones pueden aislarse en embriones tempranos,
crecer indefinidamente mediante cultivo, ser objeto de manipulaciones como la
incorporación de un transgén o la alteración de un gen en particular (genes diana),
y luego pueden volver a incorporarse al embrión en desarrollo. El enorme
potencial de la tecnología de genes diana en las células ES nos ha
proporcionado casi todos los conocimientos de que disponemos sobre la función
de los genes en animales completos. Así lo reconoció el Premio Nobel de
Medicina de 2007, otorgado conjuntamente a Mario Capecchi, Martin Evans y
Oliver Smithies. Hace tiempo que muchos investigadores saben que ampliar esta
técnica a animales grandes tendría muchas y útiles aplicaciones. Pero a pesar
de los intentos, las células ES funcionales no han podido y siguen sin poder
obtenerse del ganado. La transferencia nuclear en ganado utilizando células
somáticas que podrían prosperar y someterse a manipulación en cultivo superó
claramente esta técnica.
En los experimentos que siguieron a Dolly demostramos
que tanto las ovejas transgénicas y con genes diana pueden generarse mediante
transferencia nuclear (Schnieke et al. 1997, McCreath et al. 2000). Desde
entonces se han realizado muchos otros, por ejemplo, ganado con genes diana
resistente a la enfermedad de las vacas locas (Kuroiwa et al. 2004). Sin
embargo, gran parte de las aplicaciones se han realizado en el campo de la
biomedicina, y los animales transgénicos que producen proteínas farmacéuticas
en la leche han llegado más tarde de lo que se esperaba. ATryn, un fármaco
anticoagulante utilizado para tratar pacientes con una deficiencia hereditaria
de antitrombina, la proteína regula la coagulación de la sangre, se ha
producido en cabras transgénicas a partir de un primer animal clonado, y GTC
Biotherapeutics lo comercializó en noviembre de 2007. La transferencia nuclear
también se utiliza para realizar modificaciones genéticas múltiples en cerdos
con el fin de producir células u órganos que puedan luego trasplantarse a seres
humanos, una técnica denominada xenotransplante.
También se han desarrollado una serie de modelos de
grandes animales de enfermedades humanas graves como la fibrosis cística
(Rogers et al. 2008). Suelen ser ampliaciones de trabajos llevados a cabo en
ratones, donde la técnica de genes diana ha proporcionado una considerable
información en relación con enfermedades como el cáncer. Se han producido
muchas variedades de ratones con defectos genéticos, y han sido muy valiosas
para comprender los mecanismos del inicio y el avance de los tumores (Frese y
Tuveson 2007). Los ratones también son útiles en los estudios de viabilidad de
las pruebas en diagnósticos nuevos y estrategias de tratamiento, de lo que
hablaremos más adelante. Sin embargo, las importantes diferencias en tamaño del
cuerpo, fisiología general, anatomía, dieta y esperanza de vida limitan la
utilidad de los ratones. Por ejemplo, la radiación y la terapia térmica no
pueden reducir su escala para tratar tumores de ratones. La transferencia
nuclear brinda la oportunidad de ampliar la gama de modelos de enfermedades
definidas genéticamente a otras especies, como cerdos, que se parecen más a los
seres humanos en lo que se refiere a tamaño, anatomía y fisiología.
Transferencia nuclear, células
madre embrionarias y medicina regenerativa
Tal y como se ha mencionado anteriormente, gran parte
del interés de la transferencia nuclear a finales de la década de 1980 y
principios de la de 1990 se debió a las posibilidades que ofrecía la tecnología
de células madre embrionaria. Desde entonces, ambos campos se han entrelazado
íntimamente.
Las células ES suelen aislarse a partir de embriones
en fase de blastocisto. Un blastocisto es una diminuta bola llena de fluido de
un centenar de células contenidas dentro de un racimo de células denominada
masa celular interna (ICM) que da origen a todos los tejidos del cuerpo. Los
blastocistos, o ICM aislados, se cultivan y en unos días o una semana emergen
colonias de pequeñas células muy concentradas que además siguen creciendo
indefinidamente; son células ES. Por motivos que no se conocen con certeza,
obtener células ES resulta bastante difícil en el caso de muchas especies y
sólo ha sido posible en ratones, seres humanos y monos Rhesus. Se ha informado
a la prensa de la obtención de células ES en ratas, pero todavía no se han
publicado estos hallazgos en una revista científica.
Las células ES suelen utilizarse como un sucedáneo
apropiado para el estudio del embrión temprano, pero sigue sin estar claro lo
que son en realidad. Pueden ser un artefacto de cultivo de tejidos, algo
aberrante creado como respuesta a las condiciones de crecimiento artificial.
Sin embargo, pruebas recientes sugieren que son un tipo de célula presente
durante un periodo corto de tiempo en el embrión, que puede ser capturado y
conservado con unas condiciones de cultivo adecuadas (Silva y Smith 2008).
La característica definitoria de las células madre
embrionarias es que pueden crecer de forma indefinida como células no diferenciadas
y luego diferenciarse en muchos otros tipos de células. Cuando se introducen en
un blastocisto pueden integrarse en el ICM y participar en la formación de
todos los tejidos del cuerpo. Cuando se aplican los estímulos apropiados
también pueden formar una amplia variedad de tipos de células en cultivo, que
se denomina diferenciación in vitro. Desde que Jamie Thomson obtuvo por primera
vez células ES humanas hace diez años, (Thomson et al. 1998) ha surgido un gran
interés por la diferenciación in vitro como una posible fuente de sustitución
de tejido humano, como las células nerviosas, células que producen insulina, o
células musculares del corazón. Se han escrito muchos artículos sobre este
tema, así que no entraremos en más detalles. El esquema básico se muestra en el
panel A de la figura 4. La promesa de la terapia basada en ES es ya una
realidad, pero puede que sean necesarias algunas palabras de cautela. Conseguir
que las células madre embrionarias humanas generen cantidades útiles de tipos
de células adecuadas, que estén apropiadamente caracterizadas para fines
terapéuticos supone es un gran reto. Además, es necesario establecer métodos
rigurosos que garanticen que los preparados obtenidos a partir de ES están
libres de células que podrían formar tumores. Los científicos investigadores y
la industria biotecnológica deberían ser realistas y evitar esa tendencia a
airear a bombo y platillo sus descubrimientos.
Seguramente, Geron, la compañía farmacéutica de
California, es la que más ha avanzado en terapias celulares ES humanas. Su
página web (www.geron.com) informa sobre el desarrollo de células progenitoras
nerviosas humanas obtenidas de células ES para lesiones graves de la columna
vertebral y cardiomiocitos para el tratamiento de fallos cardiacos. Geron ha
solicitado permiso para llevar a cabo pruebas clínicas con células progenitoras
nerviosas en seres humanos, pero la United States Food and Drug Administration no ha
dado todavía su aprobación. Si se autorizan estos experimentos, el resultado
será determinante para terapias futuras con células ES.
Si pueden producirse, los tejidos obtenidos de células
ES tendrían que coincidir inmunológicamente con el paciente de la misma forma
que un tejido donante normal, para evitar el rechazo. Además, es muy posible
que los receptores precisen supresión inmunológica durante toda su vida. La
coincidencia de los tejidos resulta problemática en pacientes con tipos de
tejidos poco comunes, como las personas de raza mixta. Poco después del informe
de Thomson se sugirió que la transferencia nuclear podría proporcionar un
método para producir tejidos humanos a medida mediante «clonación terapéutica».
Las células podrían extraerse de un paciente humano que necesitase una terapia
de sustitución de tejidos y utilizarse para producir embriones clonados. Se
obtendrían células ES y después se inducirían para su diferenciación en
cultivo. El tejido de sustitución coincidiría perfectamente con el propio
cuerpo del paciente (fig. 4B).
Se ha logrado dar algunos de los pasos necesarios con
animales. Por ejemplo, se han obtenido células ES a partir de embriones de
ratones por transferencia nuclear y se ha descubierto que son las mismas que
las obtenidas de embriones normales. También se han producido células ES de
monos Rhesus a partir de embriones clonados, pero hasta el momento no se han
obtenido células madre embrionarias humanas por transferencia nuclear. El mayor
obstáculo práctico es el suministro de ovocitos humanos no fertilizados, que ya
es insuficiente para satisfacer las necesidades de la gente que desea someterse
a las técnicas de reproducción asistida como la fertilización in vitro (FIV).
Un reciente artículo en Nature revelaba que, a pesar de que han pasado dos años
y se han invertido100.000 dólares en publicidad local, los investigadores de
células madre de la
Universidad de Harvard sólo han conseguido una donante de
óvulo (Maher 2008).
Esto quiere decir que es muy improbable que la
clonación terapéutica se convierta en una realidad hasta que no se encuentre
una fuente alternativa de ovocitos receptores. Hay muchos ovocitos animales,
sobre todo de ganado, gracias a la maduración in vitro. La Human Fertilization
and Embryology Authority (HFEA) del Reino Unido aprobó recientemente su
investigación, pero son muchos quienes se oponen a la creación de embriones
híbridos citoplásmicos. Los problemas biológicos también pueden surgir de la
incompatibilidad entre los componentes del ovocito animal y del núcleo humano
entrante. Los factores de reprogramación e importantes organelos celulares como
las mitocondrias pueden no funcionar correctamente. Puede que la fuente más
prometedora de ovocitos sea la maduración in vitro de ovocitos humanos
inmaduros provenientes de ovarios donados. A pesar de que esté menos avanzada
que en el ganado, la maduración in vitro de ovocitos humanos está mejorando, y
se utiliza sobre todo para ayudar a las mujeres que han tenido que someterse a
una ovarioectomía. Se tiene conocimiento de varios nacimientos normales a
partir de ovocitos madurados in vitro.
A pesar de sus posibles beneficios, la derivación de
células madre embrionarias humanas y la clonación terapéutica se enfrentan a
una fuerte oposición religiosa y ética, y está claro que mucha gente no
aceptará la generación artificial ni la destrucción de embriones humanos, a
pesar de que muchos consideren que sólo son diminutas bolas de células. Las
leyes son diferentes en todo el mundo. Por ejemplo, la HFEA inglesa dio su
aprobación en 2007, el Ministerio de Sanidad español aprobó la investigación en
2008, mientras que en Alemania no existen planes para legalizar este tipo de
procedimientos. Los elevados costes y el tiempo requerido suponen un problema
añadido. Lo más probable es que la clonación terapéutica quede limitada a
pacientes ricos y sólo si su estado de salud les permite esperar varios meses.
Dicho esto, los recientes avances en reprogramación nuclear han dejado obsoleta
la reprogramación terapéutica.
Comprender la reprogramación
Un cuerpo humano contiene varios cientos de tipos de
células, y cada uno de ellos difiere en una multitud de componentes celulares.
La identidad de una célula, su forma, la rapidez con la que se divide, los
materiales que sintetiza, los receptores que están en su superficie, y las
múltiples nanomáquinas que llamamos ARN (ácido ribonucleico) y moléculas
proteicas, son todos ellos el producto de diferentes modelos de expresión
genética.
Clonar células adultas demostró que estos modelos no
se deben a diferencias genéticas inmutables. Los núcleos de las células más
diferenciadas, como las neuronas o los linfocitos B maduros especializados en
sintetizar un único anticuerpo, conservan el potencial para formar todas las
células del cuerpo (Hochedlinger y Jaenisch 2002). Cada célula tiene la misma
información genética; en el caso de los seres humanos unos 3.000 millones de
pares de bases de ADN y una cifra aproximada de 25.000 genes, pero éstos se
expresan de forma diferente. Se puede trazar un paralelismo con el software y
el hardware informático. Hay diferentes programas para los gráficos, para las
matemáticas, para la música o para el tratamiento de textos, pero todos pueden
funcionar en una misma máquina sin alterar sus componentes físicos. Por
supuesto, a diferencia de los ordenadores, las células se organizan por sí
solas y resulta inimaginable pensar que una célula pueda recibir un juego
completo de instrucciones por parte de lo que llamaríamos un agente externo.
La regulación de la expresión genética lleva
estudiándose más de 30 años, y se sabe que funciona a varios niveles: desde la
accesibilidad del ADN dentro del núcleo hasta los factores de expresión; el
índice al que los genes se transcriben en moléculas RNA mensajeras; el
procesamiento y transporte del ARN, hasta la síntesis y degradación de los
productos proteínicos. Si echamos un vistazo a los diagramas de un libro de
texto moderno de biología celular o molecular, nos encontramos con multitud de
flechas que representan los caminos regulatorios y los bucles de feedback que
rigen el funcionamiento de nuestras células. Se suelen utilizar los términos
«circuitos moleculares» o «redes de genes». La identidad de una célula es el
producto de un complejo entramado de interacciones y tiene un estado dinámico,
no estático. Se sabe que los factores regulatorios van constantemente del núcleo
al citoplasma, afectando a su propia expresión y a la de otros genes. Se puede
decir por tanto que una célula está constantemente actualizando su programa de
expresión genética. Si el ciclo regulatorio favorece la continuación de un
estado concreto, éste es estable. Y de la misma forma que una red física puede
adoptar diferentes formas cuando se tira de ella o se la empuja, existen muchos
modelos estables de expresión genética y muchos estados diferenciados.
En una célula en particular, algunos genes se expresan
en gran medida, otros menos y otros nada. No se conoce por completo el proceso
mediante el cual el modelo se mantiene y se transmite de forma fiable a las
células hija. Pero sí se sabe que la cromatina, el complejo de ADN que rodea
las proteínas histonas, lleva marcas que informan si los genes están activos o
inactivos. Estas marcas son «epigenéticas» más que genéticas, en el sentido que
no alteran la verdadera secuencia de ADN. Por ejemplo, el ADN que se encuentra
dentro y alrededor de genes inactivos transporta a menudo grupos de metilo
añadidos a la citosina nucleotídica. Los genes activos e inactivos también
muestran modificaciones químicas diferentes ante los histones. Esto afecta a lo
fuerte que está encadenado el ADN y a lo «abierto» y receptivo que esté a los
factores de transcripción.
Cuando un núcleo de una célula diferenciada se expone
a un entorno extraño, por ejemplo cuando dos células se fusionan, los procesos
regulatorios se interrumpen y el modelo de expresión genética se ve alterado de
la misma forma. Por ejemplo, un núcleo de un hígado humano puede ser inducido
para expresar genes musculares con una célula muscular de ratón (Blau, Chiu y
Webster 1983) y los núcleos de varias células somáticas expresan genes
embrionarios cuando se fusionan con células ES (Do, Han y Schöler 2006).
Se puede decir que la transferencia genética es una
versión más completa del mismo fenómeno. Cuando se transfiere un núcleo a un
ovocito enucleado, sufre una eliminación completa de los grupos de metilo de ADN
y cambios significativos en modificaciones de histonas, con lo que se borra por
completo su identidad previa. Kevin Eggan y sus colegas afirman que la clave
del éxito de dicha reprogramación reside en la libre disponibilidad de los
factores que regulan la transcripción genética (Egli, Birkhoff y Eggan 2008).
Éstos se asocian normalmente con el ADN dentro del núcleo, pero se liberan en
el citoplasma cuando el núcleo se escinde y se prepara para repartirse con los
cromosomas en los dos nuevos núcleos. Los ovocitos sin fertilizar tienen gran
abundancia de dichos factores libres, y están sanos y preparados para
reprogramar un núcleo entrante; la cabeza del espermatozoide.
Pero ¿qué factores son responsables de reprogramar un
núcleo a un estado embrionario? Por desgracia, los ovocitos de los mamíferos
son diminutos, no se propagan, y por lo tanto son difíciles de analizar con la
tecnología de la que se dispone actualmente. Por esa razón los investigadores
se han centrado en las células madre embrionarias ES.
Reprogramación directa, un
enfoque radicalmente nuevo
Años de intenso trabajo han revelado mucho sobre los
mecanismos que mantienen las células ES en un estado indiferenciado y que
desencadenan su diferenciación. En 2006 todo ello culminó en un importante hallazgo.
Shinya Yamanaka y sus colegas de la Universidad de Kioto llegaron a la conclusión de
que los factores regulatorios que se sabe son importantes para mantener las
células ES indiferenciadas serían buenos candidatos para reprogramar los
factores. Su grupo identificó 23 genes regulatorios y construyó vectores
virales para transducirlos individualmente en otras células. Después se
introdujeron varias combinaciones de genes en los fibroblastos de ratón y se
seleccionaron células para la expresión de un gen expresado de forma
característica en células ES. Se encontró un juego de cuatro factores de
transcripción: Sox-2, Oct-4, c-Myc y Klf4, para convertir los fibroblastos en
algo que se pareciese a las células ES, que denominaron células madre (iPS)
pluripotentes inducidas (Takahashi y Yamanaka 2006). Después de este primer
estudio, Yamanaka y otros grupos de investigadores han refinado la técnica y la
han ampliado a las células humanas . En el momento de escribir estas líneas, la
opinión general es que, en esencia, las células iPS y las células ES son las
mismas. Sin embargo, todavía es pronto para realizar afirmaciones y algunos
críticos han señalado que las diferencias pueden ser significativas (Liu 2008).
El descubrimiento de una receta tan increíblemente
sencilla para reprogramar células diferenciadas a un estado embrionario ha
desatado una actividad investigadora frenética en todo el mundo. A diferencia
de la transferencia nuclear, no hay problemas éticos y las técnicas son
fáciles, lo que abre el estudio de la reprogramación a muchos laboratorios.
Además, algunos destacados grupos que se dedicaban a la investigación de la
clonación terapéutica han cambiado de investigación. El US Boston Globe del 1
de agosto de 2008 citaba a Rudolf Jaenisch afirmando que el enfoque iPS «es
mucho más fácil, y tiene muchas menos limitaciones y problemas, tanto éticos
como de otra índole […] Creo que avanzaremos en esta dirección».
El estudio de las células IPS se mueve a tal velocidad
que es probable que este artículo esté ya obsoleto cuando se publique. Pero a
medida que avanzan los estudios, se realizan importantes hallazgos. Al
principio parecía que algunas células podían reprogramarse y otras no. Pero las
células iPS se hacen ahora a partir de muchos tipos de células, como los
linfocitos B maduros y las células beta de islotes pancreáticos, lo que
demuestra que no se trata de un tipo de célula particularmente raro, ni de un
artefacto experimental, como habían afirmado algunos escépticos. Aunque resulte
desconcertante, diversos grupos de investigación están descubriendo que en
general, las combinaciones diferentes y los números de factores son efectivas.
Los mecanismos subyacentes siguen siendo un misterio, pero no por mucho tiempo.
El análisis bioinformático de constelaciones completas de genes está revelando
los modelos de expresión y los datos de las redes regulatorias que caracterizan
a las células ES e iPS y a los acontecimientos implicados en la reprogramación
directa (Mikkelsen et al. 2008; Müller et al. 2008).
Una aplicación inmediata de las células iPS es el
estudio de enfermedades degenerativas. Las células iPS humanas ya se han
aislado en pacientes con enfermedades de las neuronas motrices, la enfermedad
del Parkinson, la distrofia muscular de Duchenne y la diabetes juvenil (tipo I)
(Dimos et al. 2008; Park et al. 2008), y se están utilizando para generar
placas del tipo de célula afectada en el laboratorio. La disponibilidad de las
células iPS para enfermedades específicas tendrá un profundo impacto en la comprensión
y tratamiento de muchos desórdenes graves. Permitirá que el efecto de los
factores ambientales como los aditivos alimenticios, las toxinas o los
patógenos en la degeneración celular puedan ser examinados exhaustivamente en
estudios a gran escala. También se podrán analizar muchos medicamentos con el
fin de identificar cuáles pueden detener, ralentizar o revertir el avance de la
enfermedad.
Las células IPS también han despertado un gran interés
como fuente de sustitución de tejidos sin la necesidad de contar con óvulos
humanos o células ES. En un experimento de prueba de concepto, Rudolf Jaenisch
trató con éxito la anemia drepanocítica en ratones (Hanna et al. 2007). Las
células de piel de un ratón con anemia drepanocítica se convirtieron en células
iPS y el defecto genético se corrigió mediante genes diana. Las células iPS se
indujeron para diferenciarse en células madre sanguíneas y después se
trasplantaron al ratón, donde redujeron la anemia y aumentaron sus
posibilidades de supervivencia.
Sin embargo, es preciso subrayar que dichas terapias
basadas en células iPS están todavía lejos de las aplicaciones clínicas
humanas. Los métodos actuales de producir células iPS incluyen algunos genes
cancerígenos peligrosos, así que habrá que encontrar otras alternativas. Pero
resulta esperanzador que ya existan algunos estudios previos que indican que
los agentes químicos pueden sustituir la necesidad de algunos genes en la
receta original, y variaciones como añadir ARN instructivo en vez de genes
también se están estudiando.
Si las células iPS son idénticas a las células ES, se
enfrentan necesariamente a los mismos problemas en lo que se refiere a su uso
terapéutico. Al igual que las células ES, las células iPS no diferenciadas
pueden formar tumores, por lo que deben quedar absolutamente excluidas de
cualquier medicamento terapéutico. También se deben crear métodos para inducir
la diferenciación de poblaciones puras de tipos de células terapéuticas. Se han
establecido condiciones de diferenciación para algunos de ellos, como las
neuronas motoras, pero se deben crear procedimientos para muchas otras células
potencialmente útiles.
Los dos años de historia de la revolución iPS han sido
asombrosos, y casi han dejado obsoleta la clonación terapéutica. Pero ahora hay
signos de otro cambio más. Aunque el ovocito era una caja negra que no revelaba
fácilmente sus funciones, la derivación de células iPS ha abierto las puertas
al estudio de la reprogramación. Cada vez son más los conocimientos sobre el
desarrollo normal de muchos tipos de células, y el papel de las moléculas
regulatorias clave cada vez está más claro, lo que permite que se utilicen como
«botones e interruptores» para controlar la identidad celular. Si el objetivo
es producir células diferenciadas para ordenarlas, ¿por qué hacerlo
directamente sin utilizar un intermediario embrionario? En una espectacular
publicación (Zhou et al. 2008) de agosto de 2008, Doug Melton y sus colegas
informaban de que habían tratado a ratones diabéticos con tres genes instructivos
transportados en vectores virales. Introdujeron algunas de las células
exocrinas en el páncreas de los ratones, que normalmente segregan encimas
digestivas, para convertirlas directamente en insulina produciendo células beta
sin ninguna formación intermediaria de iPS, u otras células de tipo ES. No cabe
duda de que este trabajo se encuentra en su fase inicial, pero ha abierto otro
camino a la producción de células (fig. 4D). Pero lo que resulta más provocador
es que, al haberse realizado el estudio en ratones y no en cultivos, ahora hay
pacientes que exigen una terapia de sustitución y que son capaces de ingerir un
coctel de factores instructivos diseñados para generar nuevas células en su
propio cuerpo sin necesidad de un trasplante. ¿Podría estar también en el
horizonte la regeneración de órganos completos?
Conclusiones
En un reciente ensayo (Thomas 2007), John Meurig
Thomas destacó la impredecibilidad básica del progreso científico y los
tortuosos caminos que a menudo separan los primeros descubrimientos de las
investigaciones y el desarrollo de dispositivos y procedimientos modernos que
nos son familiares. Es ya sabido que después de hacer público su invento, en
1958, Charles Townes y Arthur Schawlow no previeron una aplicación práctica
para el láser óptico.
Originalmente, la clonación se concibió para
investigar la determinación de la identidad celular y su destino, pero ahora
está más orientada hacia la habilidad de cambiar el destino celular. ¿Quién
sabe cuál acabará siendo el mayor legado de Dolly? Después de más de once años,
es evidente que ha logrado que la gente se formule estas preguntas, y la
sensación generalizada es que hay muchas puertas abiertas. Científicos de
talento se han sentido atraídos por esta investigación y han emprendido
proyectos que habrían sido inconcebibles antes de 1997. Creemos que el auge de
la investigación actual aportará significativos avances en medicina y
beneficiará a la salud humana..
Alexander Kind, Angelika Schnieke
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@RdzgCarlos
Escherichia coli infections may be primary or secondary
cause of the disease. This bacteria is an important component of the normal
flora of all vertebrates, including of course, poultry.. The intensive farming and stress can
be conducive to the development of the disease; but it is also an opportunistic
infection in reaction to the development of Mycoplasma gallisepticum,
Mycoplasma synovie 
