Clonación células madre y reprogramación celular
276
1 CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y REPROGRAMACIÓN CELULAR JUSTO AZNAR DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA NOVIEMBRE 2013
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Las células madre son una alternativa más eficiente y evita eliminar un embrión, que es un individuo de la naturaleza humana, con los mismos derechos de cualquiera de nosotros.
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1
CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y
REPROGRAMACIÓN CELULAR
JUSTO AZNAR
DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA
NOVIEMBRE 2013
2
CLONACIÓN
3
DEFINICIÓN DE CLONACIÓN
Por clonación se entiende:
Producir múltiples copias de una secuencia de ADN mediante técnicas de ADN recombinante
Producir una célula genéticamente idéntica a partir de otra célula
Obtener una población celular con idéntico genotipoProducir un ser biológico genéticamente idéntico a
otro a partir del material genético de una célula de la persona o animal que se va a clonar
4
¿EN QUE CONSISTE LA CLONACIÓN DE
EMBRIONES REALIZADA POR TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA?
5
TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA
Ovocito Célula adulta
Enucleación Enucleación
ACTIVACIÓN
TRANSFERENCIA NUCLEAR
Cigoto híbrido
Embrión de dos célulasMasa granulosa interna
Resto embrionario
Células madre embrionarias
Embrión de 64 a 200 células (blastocisto)
6
Implantación en elútero de una mujer
Blastocisto
resto del embrión que se destruye
masa granulosa interna
obtención de células madre
• Hígado• Corazón• Músculo• Nerviosas• Sangre• etc.
Células de:
cultivo
Clonación reproductiva
Clonación terapéutica
embarazo niño
CLONACIÓN REPRODUCTIVA Y TERAPÉUTICA
7
¿ES ADECUADO EL TÉRMINO “CLONACIÓN TERAPÉUTICA”?
¿NO SE DEBERÍA LLAMAR
“CLONACIÓN EXPERIMENTAL”?
8
CLONACIÓN ANIMAL
9
CLONACIÓN ANIMAL
RESUMEN HISTÓRICO
Heidi Ledford. Nature 445; 800-802, 2007
10
Clonación de lobos
Investigadores de la Universidad de Seúl publicaron en marzo de 2007 la clonación
de dos lobos, Snuwolf y Snuwolffy
M.K. Kim y col. Cloning and Stem Cells 9; 130-137, 2007
Nature / DOI: 10.1038 / News 070430- 4. 1 de mayo de 2007 )
Un equipo de la propia Universidad de Seúl confirmó, el 27 de abril de 2007, que los lobos clonados eran genuinos clones
CLONACIÓN ANIMAL
11
En 2007el equipo de Shoukhrat Mitalipov conseguió por primera vez clonar blastocistos de primates no
humanos a partir de fibroblastos de piel de macacus rhesus
Para ello obtuvieron 304 ovocitos de 14 hembras de esta misma raza de monos de los que se derivaron 21
blastocistos y 2 líneas de células madre embrionarias, la CRES 1 y la CRES 2
Pero no lograron clonar un primate vivo
J.A. Byrne y col. Nature 450; 497-502, 2007
CLONACIÓN ANIMAL
Clonación de blastocistos de primates
Eficiencia 0.7%
En un estudio posterior del mismo equipo utilizando también fibroblastos de piel de
macacus rhesus hembras consiguieron derivar dos nuevas líneas de células madre embrionarias, la CRES 3 y CRES 4
Destaca el hecho de que utilizaron menos de 10 ovocitos obtenidos tras una única
estimulación ovárica, es decir consiguieron mejorar sustancialmente la eficiencia de la
técnica12
CLONACIÓN ANIMALClonación de blastocistos de primates
M S SparmanStem Cells 27; 1255-1264, 2009
En este mismo trabajo se describe que habían conseguido 5 embarazos después de transferir 67
embriones a 10 hembras de los cuales solamente 1 progresó hasta el 81 día de la gestación
Los estudios realizados en el feto obtenido mostraron un pobre desarrollo de la placenta y menos
vellosidades coriales que los controles
Además en el tejido fetal faltaban componentes del ectodermo
Todo ello sugería un insuficiente desarrollo de los componentes placentarios lo que podría justificar la
deficiente evolución de los fetos obtenidos
13
CLONACIÓN ANIMALClonación de blastocistos de primates
M S Sparman Stem Cells 27; 1255-1264, 2009
La transferencia nuclear somática realizada en primates es un atractivo
modelo experimental por su indudable similitud con el modelo humano al cual podría sustituir con ventaja en muchas
ocasiones
Ello hace que los beneficios de esta técnica sea de gran interés biomédico
14
CLONACIÓN ANIMALClonación de blastocistos de primates.
Interés biomédico de esta técnica
Stem Cells 27; 1255-1264, 2009
Aunque todavía no se había conseguido la clonación de un primate no humano
vivo la aportación del equipo de Mitalipov sugería que podría conseguirse
en un futuro próximo lo que abriría la puerta a que también pudiera lograrse en humanos con las dificultades éticas que
ello conllevaría
15
CLONACIÓN ANIMALCONCLUSIÓN
16
¿TIENEN PROBLEMAS LAS ANIMALES CLONADOS?
Prematuro envejecimiento Desarrollo de malformaciones
congénitasPadecimiento de distintas patologías:
reuma ceguera sordera defectos musculares diabetes y procesos
neurodegenerativos
17
¿TIENE PROBLEMAS LA TÉCNICA?
Para la obtención de la oveja Dolly se realizaron 270 intentos de clonación
Para el galgo afgano se produjeron 1095 embriones que se transfirieron a 123 perras
llegando a término 2 y sobreviviendo 1Sin embargo en las ultimas experiencias de
Mitalipov se había mejorado sustancialmente la eficiencia de la técnica
Baja eficiencia
18
CLONACIÓN HUMANA
191 No consiguieron obtener células madre de los blastocistos clonados
1. Cibelli JB. J Regener Med 2; 25, 20011
2. Chen Y. Cell Res 13; 251, 2003
3. Guangxin L. Chinese Sci Bull 48; 1240, 20031
4. Hwang WS et al. Science 303; 1669, 2004
5. Hwang WS et al. Science 308; 1777, 2005
6. Stojkovic M et al. Reprod Bio Med Online 11; 226, 20051
7. Zavos P. et al. Archives of Andrology 52; 243, 2006
INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA
20
¿SE HABÍA CONSEGUIDO HASTA EL AÑO 2007 LA CLONACIÓN
HUMANA?
No parece que hasta este momento existiera evidencia de que se hubiera logrado la clonación de blastocistos
humanos de los que se hubieran podido derivar líneas celulares
J. Yu y col. Science 318; 1917-1920, 2006
J. Hanna y col. Science 318; 1920-1923, 2007
T. Kakahashi y col. Cell 131; 861-872, 2007
X Yang y col. Nature Genetics 39; 295-302, 2007
21
En 2008 un equipo de la firma comercial Stemagen Corporation de la Jolla California pudo obtener blastocistos humanos por
transferencia nuclear somática utilizando células adultas de piel y 29 ovocitos procedentes de tres mujeres jóvenes (20-24 años)
sobrantes de fecundación in vitro
Obtuvieron 21 embriones de los que 5 alcanzaron la fase de blastocistos humanos que llegaron a alcanzar un desarrollo de entre 40 y 72
células
De ellos solo en uno se pudo demostrar su verdadera condición clónica
Pero sin que se pudieran derivar líneas celulares
INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA
AJ French. Stem Cells 26; 485-493, 2008
Obtención por primera vez de blastocitos humanos obtenidos por trasferencia nuclear somática
En el año 2011 se publicaron tres trabajos intentando la clonación humana para obtener de los embriones producidos líneas celulares
1.Egli y col lo intentaron pero los embriones producidos no progresaron más allá de ocho células
2.Noggle y col tampoco consiguieron pasar de embriones de 8 células
3.Fan y col consiguieron alcanzar la fase de blastocistos tras la trasferencia nuclear somática pero no lograron derivar líneas celulares embrionarias
22
INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA
Nat. Commun. 2; 488, 2011
Nature 478; 70-75, 2011
Stem Cells Dev 20; 1951-1959, 2011
También se ha intentado derivar líneas celulares de enfermos con una
determinada patología a partir de embriones clonados
Pero no se pudo lograr tras 270 intentos de transferencia nuclear somática
siguiendo la técnica habitual
23
OBTENCIÓN DE LÍNEAS CELULARES A PARTIR DE EMBRIONES HUMANOS DE PACIENTES CON UNA
DETERMINADA PATOLOGÍA
Nature 478; 70-75, 2011
Sin embargo sí que lo consiguieron si al ovocito utilizado no se le extrae el núcleo sino que
simplemente se le añade el de la célula somática adulta pudiendo el cigoto híbrido así conseguido desarrollarse hasta la fase de blastocisto del que
pudieron obtenerse líneas celulares de un paciente diabético
Estas células fueron cultivadas durante 6 meses completando más de 30 pases de cultivo sin que se
produjeran anomalías cromosómicas
La dificultad técnica es que las líneas celulares obtenidas eran triploides
24Nature 478; 70-75, 2011
OBTENCIÓN DE LÍNEAS CELULARES A PARTIR DE EMBRIONES HUMANOS DE PACIENTES CON UNA
DETERMINADA PATOLOGÍA
Hasta el momento solamente en dos trabajos (AJ French. Stem Cells 26; 485-493, 2008 y
Nature 478; 70-75, 2011) se había conseguido producir blastocitos humanos, aunque
solamente en el segundo de ellos se pudieron derivar líneas celulares, pero como se ha comentado la técnica utilizada no fue una transferencia nuclear somática si no una
hibridación celular u25
¿SE HA CONSEGUIDO DERIVAR LÍNEAS CELULARES DE PACIENTES A PARTIR DE
EMBRIONES HUMANOS CLONADOS?
CLONACIÓN HUMANA
El 15 de mayo de 2013 se publicó online un trabajo del grupo de Mitalipov en el
que los autores manifestaban haber producido un blastocisto humano y a partir de él líneas celulares de células
madre embrionarias
Este trabajo se publicó en papel el 6 de junio del mismo año
26
28
CLONACION HUMANA
Trabajo de Mitalipov
A 8 ovocitos enucleados se trasfirieron los núcleos de células de
piel
De ellos se obtuvieron 5 blastocistos y 4 líneas de células embrionarias
humanas
CLONACION HUMANA
El desarrollo embrionario en todas esas experiencias se detuvo antes de la
octava división celular probablemente debido a la incapacidad de activar los genes embrionarios del núcleo de la
célula somática que se había utilizado como donante
29
TÉCNICA UTILIZADA
Para conseguirlo Mitalipov y su grupo han utilizado la trasferencia nuclear
somática
Posiblemente el éxito de su trabajo puede radicar en que han utilizado ovocitos de mujeres jóvenes y han añadido cafeína al medio de cultivo
30
VENTAJAS DE LA TECNICA UTILIZADA POR MITALIPOV CON RESPECTO A LAS CELULAS iPS
Como es sabido de las células iPS también se pueden derivar células de
todo tipo de tejidos
Por ello habría que preguntarse qué añade la técnica de Mitalipov a la
reprogramación celular para obtener células iPS
31
Se sabe que las células iPS tienen un 98% aproximadamente del material genético del núcleo del donante y un 1% a 2% de ADN de
las mitocondrias
Las mitocondrias son las responsables del envejecimiento celular por lo que las células obtenidas tendrían la edad evolutiva de sus
mitocondrias
Es decir serían células que ya nacen viejas32
VENTAJAS DE LA TECNICA UTILIZADA POR MITALIPOV CON RESPECTO A LAS CELULAS iPS
Con su técnica las mitocondrias del ovocito son nuevas y posiblemente funcionantes
porque son las del ovocito de la donante por lo que las células obtenidas tendrían su edad
mitocondrial
Posiblemente por ello el éxito de la técnica además de por añadir cafeína en el medio de
cultivo podría radicar en la utilización de ovocitos de mujeres jóvenes
33
VENTAJAS DE LA TÉCNICA UTILIZADA POR MITALIPOV CON RESPECTO A LAS CELULAS iPS
PROBLEMAS ÉTICOS DE LAS EXPERIENCIAS DE MITALIPOV
El principal problema ético es que producen un embrión humano
(blastocisto) que hay que destruir para obtener las correspondientes líneas
celulares lo que éticamente es difícil de admitir
34
Para obviar este inconveniente Mitalipov manifiesta que ellos no han clonado
nada Lo que han hecho es reprogramar una célula adulta hasta convertirla en una célula embrionaria por lo que no
habría ninguna dificultad ética en utilizarla aunque hubiera que destruirla
35ABC.es 28-05-2013
PROBLEMAS ÉTICOS DE LAS EXPERIENCIAS DE MITALIPOV
Afirmación que nos parece claramente inexacta pues en la reprogramación celular no se utiliza la trasferencia nuclear somática que
ellos usan sino únicamente se activa un programa de desdiferenciación de la célula
somática adulta
En su técnica claramente se genera un cigoto hibrido a partir del ovocito de una mujer y de
una célula somática adulta al que se le permite
que se desarrolle hasta blastocisto36
PROBLEMAS ÉTICOS DE LAS EXPERIENCIAS DE MITALIPOV
También sostienen que con su técnica no se pueden producir - como tampoco
lo han conseguido con los monos - embriones viables y por lo tanto al no ser
viables podrían utilizarse para experimentación aunque hubiera que
destruirlos
37ABC.es 28-05-2013
PROBLEMAS ÉTICOS DE LAS EXPERIENCIAS DE MITALIPOV
Por otro lado sustentan que es éticamente correcto realizar investigaciones que puedan
aportar luz a problemas biomédicos concretos como puede ser el desarrollo embrionario
aunque haya que destruir los embriones pues estiman que si se consiguen resultados
clínicos efectivos las dudas éticas desaparecerían
Posición claramente utilitarista
38ABC.es 28-05-2013
PROBLEMAS ÉTICOS DE LAS EXPERIENCIAS DE MITALIPOV
ERRORES EN EL TRABAJO DEL GRUPO DE MITALIPOV
Tras la publicación del texto online un lector anónimo manifestó que había encontrado
cuatro errores importantes en el artículo de Mitalipov y su grupo
Los principales errores se referían a las duplicaciones de imágenes, especialmente a la
figura 2F que se repite en la figura 6D
También se repiten aspectos de las figuras 6D y S5
39Nature News 23-05-2013
Mitalipov reconoce que es cierto pero que tres de ellos eran equivocaciones
inocentes que se produjeron al ensamblar el trabajo y la cuarta tampoco
supone un problema importante
Incluso culpabiliza al primer firmante del trabajo Masahito Tachibana del error
40
ERRORES EN EL TRABAJO DEL GRUPO DE MITALIPOV
Nature News 23-05-2013
Estos errores han abierto una amplia discusión ética sobre la evaluación que se hizo del trabajo de Mitalipov pues fue aceptado para publicar tres días después de
haber sido enviado y se publicó 12 días después
Todo ello claramente indica que no hubo tiempo de realizar una evaluación profunda del trabajo sino que la propia revista Cell se vio posiblemente influida por lo que ellos consideraban un trabajo de primerísimo nivel y lo aceptaron y publicaron sin una adecuada
revisión
41
ERRORES EN EL TRABAJO DEL GRUPO DE MITALIPOV
REFLEXIÓN ÉTICA SOBRE LA CLONACIÓN
REPRODUCTIVA HUMANA
42
REFLEXIÓN ÉTICA SOBRE LA CLONACIÓN HUMANA
En primer lugar habría que valorar independientemente la eticidad de la clonación reproductiva de la llamada
clonación terapéutica
Nos referiremos en primer lugar a la clonación reproductiva
43
REFLEXIÓN ETICA SOBRE LA CLONACION REPRODUCTIVA
Si se parte del hecho real de que la clonación reproductiva está legalmente
prohibida en todos los países del mundo se podría pensar que difícilmente se pueden encontrar razones éticas para justificarla
Pero sin embargo en el ámbito bioético hay planteado un vivo debate sobre la eticidad
de la clonación reproductiva humana
44
mismo
A favor:
El derecho a la libertad reproductiva de las personas
En contra:
El derecho del niño clonado a ser él mismo, a que su identidad personal no venga predeterminada
Bioethics 24; 71-77, 2010
PRINCIPALES ARGUMENTOS QUE SE VALORAN AL CONSIDERAR LA ETICIDAD DE
LA CLONACION REPRODUCTIVA HUMANA
45
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN
REPRODUCTIVA HUMANA
46
La clonación reproductiva va en contra el derecho que todas la personas tienen
a su propia individualidad (self-determination)
47
Feinberg J 1980. The child’s right to an open future. In Whose child? Children’s rights, parental authority and state power. W Aiken &LA Follette, eds. Totawa, NJ: Rowman & Littlefield:124-153.
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
También porque conculca lo que Hans Jonas ha denominado derecho a la
ignorancia al considerar que al producir un niño con un genoma determinado se
le priva del derecho a ignorar como evolucionará en su futuro
Se le conculca el derecho a la ignorancia
Jonas H. Philosophical essays: from ancient creed to technological man. Englewood cliffs, NJ. Prentice Hall. 1974
La clonación humana conculca el derecho a la ignorancia
48
Sin embargo, un argumento contrario a lo propuesto por Jonas en 1974 es que cada día existen más datos para saber que un
individuo no se puede identificar exclusivamente con su genoma, sino que
su personalidad fenotípica viene determinada también por mecanismos
epigenéticos derivados de la relación de su genoma con el medio ambiente
49
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
La clonación humana conculca el derecho a la ignorancia
Otros consideran que la producción de un niño es un «bien lujurioso» ya
que no responde a una necesidad real de la sociedad
50
BirnbacherReproductive Biomedicine Online 10; 50-55, 2005
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
Un problema ético adicional de la clonación reproductiva humana es el gran numero de
ovocitos que se necesitan
Su obtención puede atentar contra la dignidad de la mujer, no solamente por instrumentalizarla, sino
porque la hiperestimulación ovárica necesaria para la obtención de los ovocitos conlleva graves efectos negativos para su salud como pueden ser fallo renal, infertilidad, e incluso en ocasiones la
muerteReproductive Biomedicine Online 15; 127-133, 2007 51
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
También parece contrario a la eticidad de la clonación el que el
niño producido pueda sufrir problemas psicológicos al
desarrollarse
Igualmente porque se pierden embriones humanos
52
Pero sin duda, el principal argumento que excluye definitivamente la licitud
ética de la clonación reproductiva humana es que se cosifica al ser
humano, se le instrumentaliza, lo que va en contra de la dignidad que por su naturaleza intrínsecamente posee
53
ARGUMENTOS CONTRARIOS A LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
ARGUMENTOS A FAVOR
54
ARGUMENTOS A FAVOR DE LA CLONACIÓN HUMANA
Algunos expertos defienden la clonación reproductiva como consecuencia de la libertad reproductiva de los individuos,
expresión concreta de la libertad individual y del ejercicio de su propia
autonomía personal
Dworkin R Life’s Dominion. New York, NY. Knopf AA 1993 55
Por ello concluyen que en ausencia de otros impedimentos morales
relevantes la clonación reproductiva es éticamente admisible
Brock DW. 2003. Cloning human beings: An assessment of the ethical issues pro and con. In contemporary issues in biomedical ethics, p.594Harris J. 2005. The poverty of objections to human reproductive cloning. In contemporary debates in applied ethics, p.358
ARGUMENTOS A FAVOR DE LA CLONACIÓN HUMANA
56
Otros estiman que la valoración ética de la clonación reproductiva humana podría ser positiva si al mejorar la técnica ésta pudiera constituir alguna alternativa a las actuales técnicas de procreación
asistida
57
ARGUMENTOS A FAVOR DE LA CLONACIÓN HUMANA
Reproductive BioMedicine Online 14; 125-129, 2006Reproductive BioMedicine Online 10; 45-59, 2005
Algunos autores defienden que al valorar la eticidad de la clonación reproductiva humana hay que armonizar el derecho a la libertad reproductiva de los individuos y el derecho del niño producido a ser el
mismo
ARMONIZAR LOS ARGUMENTOS A FAVOR Y EN CONTRA
HavstadBioethics 24, 71-77, 2010
58
RESUMEN SOBRE LA ETICIDAD DE LA CLONACIÓN TERAPEUTICA
Nos parece que ésta no es éticamente admisible porque: ● Va en contra de la dignidad del individuo humano creado
● Atenta a la individualidad personal al crear copias génicas● Es contraria al derecho a la ignorancia del niño producido● Porque puede tener efectos secundarios negativos en el
niño producido●También porque va en contra de la dignidad de la mujer
donante de ovocitos ● Por el número de embriones humanos que se pierden
dada la baja eficiencia de la técnica
59
PERO FUNDAMENTALMENTE POR LA INSTRUMENTALIZACION DEL SER HUMANO CREADO
VALORACIÓN ÉTICA DE LA CLONACIÓN TERAPÉUTICA
60
• Porque instrumentaliza al embrión producido, lo cosifica, al crear un
embrión humano para fines distintos a su propio bien
• Por la ineludible destrucción de embriones humanos que la técnica
conlleva
61
VALORACIÓN ÉTICA DE LA CLONACIÓN TERAPÉUTICA
Razones en contra
Porque a partir del embrión humano producido se pueden obtener líneas celulares que pueden ser utilizadas
para fines experimentales y clínicos lo que presupone utilizar un criterio
bioético utilitarista
62
VALORACIÓN ÉTICA DE LA CLONACIÓN TERAPÉUTICA
Razones a favor
Consecuentemente nosotros opinamos que la clonación
reproductiva humana es incompatible con la dignidad del
niño producido
63
NUESTRA OPINIÓN SOBRE LA ETICIDAD DE LA CLONACIÓN REPRODUCTIVA HUMANA
64
HIBRIDACIÓN
65
HIBRIDACIÓN HOMBRE ANIMAL
JUSTIFICACIÓN
Sustituir los óvulos humanos en el proceso de
clonación
66
HIBRIDACIÓN HOMBRE-ANIMALTIPOS
• Embriones humanos o animales transgénicos a los que se les ha
trasferido algún gen animal
Transferir el núcleo de una célula humana adulta a un óvulo animal
enucleado
El 98% del material genético es humano
Algunos lo llaman cíbrido
HIBRIDACIÓN
Fertilización de un óvulo humano con esperma
animal o viceversa. Son verdaderos híbridos
Quimera producida a partir de una célula procedente de un
embrión animal que se transfiere a un embrión
humano
67
CÍBRIDOS DE HOMBRE Y ANIMALÓvulo de vaca
Célula adultaÓvulo ennucleado
Núcleo célula adulta
Blastocisto
Cíbrido
Células madre híbridas Masa granulosa interna
68
HIBRIDACIÓN
¿Podríamos llegar a ser así?
69
¿ES POSIBLE LA PRODUCCIÓN DE CÍBRIDOS?
Experiencias recientes parecen demostrar que los factores de
activación del genoma existentes en el ovocito de los animales no son
capaces de activar el genoma humanoSi esto se confirmara no parece que
fuera posible la producción de cíbridos entre humano y animal
Robert Lanza de la Advanced Cell Technology ha demostrado que los
híbridos entre humano y vaca o entre humano y ratón no se
desarrollan más allá de embriones de 16 células
70
¿ES POSIBLE LA PRODUCCIÓN DE CÍBRIDOS?
Cloning Stem Cells DOI:10.1089/clo.2009.0004;2009
71
HIBRIDACIÓN HOMBRE-ANIMAL
El uso eventual de células troncales extraídas de cíbridos podría implicar riesgos aun
desconocidos para la persona que las recibe por la presencia de material genético animal
procedente de sus mitocondrias
Exponer conscientemente a un ser humano a este riesgo es éticamente inaceptable
RIESGOS del uso de cibridos
72
CÉLULAS MADRE
73
¿QUE SON LAS CÉLULAS MADRE?
Las células madre, también denominadas células troncales, estaminales o en inglés
células stem “son células que tienen la capacidad, no solamente de poder cultivarse y reproducirse a si mismas, sino también de poder producir células adultas de diferente
progenie, es decir de diferentes tejidos”
I.L. Weissman. New England Journal of Medicine 346; 1576-1583, 2002
74
TIPOS DE CÉLULAS MADREPueden ser:
Totipotentes
Pluripotentes
Multipotentes
Unipotentes
Puedendar
lugar a
Capaces de formar célulasde todos los linajes delorganismo y también un
individuo de su especie completo
Capaces de formar célulasde todos los linajes del cuerpo,
son las denominadascélulas madre embrionarias.
Son las células madreadultas capaces de
formar distintos tiposde células de un mismolinaje, como las célulasmadre hematopoyéticas
Son células madre adultasque producen células de
un solo linaje, como las célulasmadre germinales, entre ellas
las espermatogonias quegeneran el esperma
Células
Po
r su
po
ten
cial
idad
Células madre embrionarias
Células madre de tejidos adultos
Por suorigen
Textos de: R. Jaenisch y R. Young. Cell 132; 567-582, 2008
75
CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
76
De embriones:Sobrantes de fecundación in vitro
Producidos por transferencia nuclear somática (clonación)
Generados por partenogénesis a partir de ovocitos animales o
humanos
¿DE DÓNDE SE PUEDEN OBTENER LAS CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS?
77
FUNDAMENTO DE LA POLÉMICA ÉTICA
Porque para obtenerlas hay que
destruir ineludiblemente un embrión humano
78
//
cigotoembriones de:
2 células 3 células 4 células
ser humano adulto
blastocisto
DESARROLLO EMBRIONARIO
79
¿POR QUÉ LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS SUSCITA UNA POLÉMICA
SOCIAL TAN VIVA?
Porque su uso puede ser importante para diversos estudios biomédicos, especialmente para el mejor
conocimiento de las primeras etapas del desarrollo del embrión humano
Por sus hipotéticas aplicaciones terapéuticas de cara a la medicina regenerativa y reparadora
Por los importantes problemas éticos que su utilización conlleva
Incluso, por la posibilidad de rentabilizar económicamente su uso
EXPERIENCIAS EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS
MADRE EMBRIONARIASMADRE EMBRIONARIAS
80
81
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS HUMANAS
En 2007 se demostró por primera vez que cardiomiocitos generados a partir de células madre embrionarias humanas podían mejorar la función cardiaca de
corazones de rata infartados
M.A. Laflamme y col. Nature Biotechnology 25; 1015 – 1024, 2007
82
En 2008 se comprobó que a partir de células madre embrionarias se podían obtener células de músculo esquelético y que
cuando éstas se transferían a ratones con distrofia muscular se lograba mejorar la función muscular sin que se produjeran
teratomasEstas experiencias sugerían la posibilidad de
aplicarlas en pacientes con distrofia muscular, particularmente en la distrofia
muscular de Duchenne
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS HUMANAS
R Darabi y col. Nature Medicine 14; 134-143, 2008
83
ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS
MADRE
ENSAYOS CLÍNICOS CON ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRECÉLULAS MADRE
• 110.468110.468 ensayosensayos
• 174 países174 países• 3.6013.601 ensayos con células adultasensayos con células adultas
• 11 ensayos con células 11 ensayos con células embrionarias humanasembrionarias humanas
Acceso 6 octubre 2011
84
11 ENSAYOS11 ENSAYOSEnsayo 1 (Recruiting) Ensayo 1 (Recruiting)
Safety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE (MA09hRPE) Cells in Patients With Advanced Dry Age Related Macular Degeneration
Condition: Condition: Dry Age Related Macular Degeneration Dry Age Related Macular Degeneration Intervention: Biological: MA09-Intervention: Biological: MA09-hRPE Cellular TherapyhRPE Cellular Therapy
Ensayo 2 (Recruiting) Ensayo 2 (Recruiting) The Derivation of Human Embryonic Stem Cell Lines From PGD Embryos
Condition: Infertility Condition: Infertility
Ensayo 3 (Recruiting) Ensayo 3 (Recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines Lines for Clinical Use
Condition: InfertilityCondition: Infertility
Ensayo 4 (Recruiting) Ensayo 4 (Recruiting) Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE(MA09-hRPE)Cells in Patients With Stargardt's Macular Dystrophy
Condition: Stargardt's Macular DystrophyI ntervention: Biological: MA09-hRPE Cellular therapyCondition: Stargardt's Macular DystrophyI ntervention: Biological: MA09-hRPE Cellular therapy
Ensayo 5 (Not yet recruiting) Ensayo 5 (Not yet recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines: Identification of Instructive Factors for Germ Cells Development
Condition: Normal Healthy Embryos Condition: Normal Healthy Embryos
Ensayo 6 (Active, not recruiting) Ensayo 6 (Active, not recruiting) Development of iPS From Donated Somatic Cells of Patients With Neurological Diseases
Condition: Neurodegenerative DisordersCondition: Neurodegenerative Disorders85
Ensayo 7 (Recruiting) Ensayo 7 (Recruiting) The Transendocardial Autologous Cells (hMSC or hBMC) in Ischemic Heart Failure Trial (TAC-HFT) Conditions: SConditions: Stem Cell Transplantation; Ventricular Dysfunction, Left tem Cell Transplantation; Ventricular Dysfunction, Left Interventions: Interventions: Biological: Autologous human mesenchymal cells (hMSCs); Biological: Autologous human mesenchymal cells (hMSCs); Biological: Autologous human bone marrow cells (hBMCs); Biological: Autologous human bone marrow cells (hBMCs); Biological: PlaceboBiological: Placebo
Ensayo 8 (Recruiting) Ensayo 8 (Recruiting) The Percutaneous Stem Cell Injection Delivery Effects on Neomyogenesis Pilot Study (The POSEIDON-Pilot Study) Condition: Stem Cell Transplantation Interventions: Biological: Auto-hMSCs; Condition: Stem Cell Transplantation Interventions: Biological: Auto-hMSCs; Biological: Allo-hMSCsBiological: Allo-hMSCs
Ensayo 9 (Recruiting) Ensayo 9 (Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 1 Diabetes Condition: Condition: Type 1 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell EducatorType 1 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell Educator
Ensayo 10(Recruiting) Ensayo 10(Recruiting) Evaluation of Circulating Levels of Adult Stem Cells in the Peripheral Blood of Patients With Acute Decompensated Heart Failure and Following Stabilization, in Comparison With Healthy Volunteers Condition: Heart FailureCondition: Heart Failure
Ensayo 11(Recruiting) Ensayo 11(Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 2 Diabetes Condition: Condition: Type 2 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell EducatorType 2 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell Educator
11 ENSAYOS11 ENSAYOS
1 Julio 2002 Derivación de nuevas líneas de células madre embrionarias para uso clínico
Hadassah Medical Organization
En desarrollo Células madre embrionarias
Obtención de líneas celulares a partir de embriones humanos
No
2 Abril 2004 Obtención de células madre de embriones humanos
Hadassah Medical Organization
En desarrollo Células madre embrionarias
Obtención de líneas celulares a partir de embriones humanos
No
3 Agosto2008
Uso de células madre adultas en el infarto de miocardio
University of Miami
En desarrollo Células madre adultas autólogas
Reparar el miocardio lesionado
No
4 Abril 2009 Obtención de células iPS de pacientes con enfermedades neurológicas
Hadassah Medical Organization
En desarrollo células iPS Derivar células iPS de pacientes con enfermedades neurofísicas
No
5 Diciembre 2009 Evaluación del número de células madre adultas circulantes en pacientes cardiacos
Monash University
Reclutando pacientes
Células madre adultas
Evaluar los niveles circulantes de células madre adultas en pacientes cardíacos
No
Ensayo nº
Fecha de inicio Titulo del ensayo Institucion Situacion en la que se
encuentra
Tipo de células
utilizado
Objetivo del ensayo
¿Es un ensayo realizado con celulas madre
embrionarias y fin terapeuticos?
6 Marzo 2010 Evaluación del efecto de células madre adultas en la miogénesis
National Heart, Lung and Blood Institute
Reclutando pacientes
Células progenitoras
Valorar el efecto miogénico de células madre adultas
No
7 Octubre 2010 Derivación de nuevas líneas de células madre embrionarias
Soroka University Medical Center
Todavía no iniciado
Células madre embrionarias
Estudiar los factores que contribuyen a su desarrollo
No
8 Septiembre 2010 Valoración de las células madre adultas en la diabetes tipo I
University of Illinois
Reclutando pacientes
Sangre de cordón umbilical
Valoración del efecto en pacientes con diabetes tipo I
No
9 Abril 2011 Evaluación de la seguridad y tolerabilidad del uso de células madre embrionarias en pacientes con degeneración macular
Advanced Cell Technology
Reclutando pacientes
Células madre embrionarias
Valorar la seguridad y la tolerabilidad
Sí
10 Abril 2011 Valorar el efecto de células madre embrionarias en la enfermedad de Statgadt
Advanced Cell Technology
Reclutando pacientes
Células madre embrionarias
Tratamiento de la enfermedad de Statgardt
Sí
11 Julio 2011 Valoración de las células madre adultas en la diabetes tipo I
University of Illinois
Reclutado pacientes
Sangre de cordón umbilical
Valoración del efecto en pacientes con diabetes tipo I
No
La revisión de Clinical Trials.gov solamente incluye dos ensayos con células madre
embrionarias humanas con fin directamente terapéutico
Por otro lado no incluye otros dos ensayos clínicos realizados con células madre
embrionarias humanas actualmente en desarrollo, como se evalúa posteriormente
Por lo tanto dicha revisión parece errónea e incompleta
89
ENSAYOS CLÍNICOS CON ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRECÉLULAS MADRE
ÚLTIMOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS CON
CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
90
91
ENSAYOS CLÍNICOS PROPUESTOS PARA SU APROBACIÓN POR LA FDA
NORTEAMERICANA
La compañía Geron propuso realizar un ensayo clínico con células madre embrionarias para el tratamiento
de lesiones de la médula espinalTambién Novocell propuso generar células
productoras de insulina a partir de células madre embrionarias
Igualmente Mytogen quería desarrollar células epiteliales pigmentadas de retina para tratar a
pacientes con degeneración macular
Nature Biotechnology 26, 598-599, 2008
92
LA FDA DENIEGA LA AUTORIZACIÓN PARA REALIZAR ESTAS EXPERIENCIAS
Las tres propuestas fueron denegadas por la FDA norteamericana, objetando que antes de pasar a
realizar en humanos los ensayos clínicos anteriormente referidos había que cumplimentar
rigurosos controles de seguridad y llevar a cabo las pertinentes experiencias en animales que a su juicio
no se habían realizado.
Aunque Geron había presentado un informe previo de 21.000 páginas
Nature Biotechnology 26, 598-599, 2008
Nature 479; 272-273, 2011
93
ENSAYO CLÍNICO PROPUESTO POR GERON
Sin embargo el 23 de enero de 2009 la propia FDA a propuesta de la firma Geron aprobó la realización de
un ensayo clínico de fase I con células madre embrionarias dirigido a tratar pacientes con lesión de
médula espinalEl ensayo debía incluir 11 pacientes
En octubre de 2010 se introdujo el primer paciente
Geron anunció a mediados de septiembre de este año 2011 que ya se había incluido en el ensayo el cuarto
paciente
Nature Biotechnology 2009; 27: 213-214
Arlene WeintraubBoston Article [email protected]
Antes del trasplante las células madre embrionarias deberían de diferenciarse a
células progenitoras de oligodendrocitos que posteriormente evolucionarían hasta este tipo
celular
El objetivo de la técnica es tratar de reponer la vaina de mielina de las fibras nerviosas
94
ENSAYO CLÍNICO PROPUESTO POR GERON
Procedimiento técnico
La firma Advanced Cell Technology propuso un segundo ensayo clínico utilizando células madre embrionarias para a tratar la distrofia
macular de Stargardt una enfermedad progresiva que afecta a los jóvenes y que puede llegar a producir ceguera en la edad
adulta y un tercero para tratar la degeneración macular que puede desarrollarse en la edad
avanzada
ENSAYOS CLÍNICOS PROPUESTOS POR ENSAYOS CLÍNICOS PROPUESTOS POR ADVANCED CELL TECHNOLOGYADVANCED CELL TECHNOLOGY
Nature.com Posted by Elie Dolgin on September 22, 2011
95
PRIMER ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS PROPUESTO POR ADVANCED CELL
TECHNOLOGY REALIZADO FUERA DE ESTADOS UNIDOS
La misma firma Advanced Cell Technology propuso el primer ensayo clínico con células
madre embrionarias a realizar fuera de Estados Unidos, en el «Moorfields Eye
Hospital» de Londres
En él se pretendía así mismo tratar 12 enfermos con distrofia macular de Stargardt
Nature.com Spoonful of medicine Posted by Elie Dolgin on September 22, 2011
96
GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
El 14 de noviembre de 2011 la firma californiana Geron líder mundial en
biotecnología anunció que interrumpía su ensayo clínico de fase I dirigido a tratar pacientes con lesión de médula espinal
traumática reciente
97
Nature 479; 272-273, 2011
La razón esgrimida por Geron para suprimir el ensayo clínico parecía ser fundamentalmente debida a problemas económicos al no haber encontrado las necesarias fuentes
de financiación para su proyecto dado que sus acciones habían caído drásticamente en el último año
En los tres primeros trimestres de 2011 había perdido 65 millones de dólares
Suspender su ensayo cínico con células madre embrionarias supuso para Geron la pérdida de 66
puestos de trabajo el 38 % de su plantilla
98
GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Razones por las que ha abandonado su proyecto
Nature 479; 272-273, 2011
Sin embargo, la firma californiana juntamente al anuncio de suspensión de
su ensayo clínico manifestaba que «aunque el tratamiento parece ser que es
seguro no han encontrado ninguna mejoría en la función de la médula espinal de los pacientes tratados»
99
GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Nature 479; 272-273, 2011
Por lo que ¿no será la dificultad económica debida a no haberse
obtenido los resultados terapeúticos que la firma esperaba la causa
última de la suspensión del ensayo clínico por ser muy arriesgado
seguir invirtiendo en un proyecto científico de tan incierto resultado?
100
GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Pero sea de una u otra forma lo cierto es que había sido suspendido el primer ensayo clínico iniciado con células madre embrionarias lo que supone un fuerte
contratiempo para este tipo de experiencias
Pero además dado que para desarrollar este tipo de ensayos hay que destruir embriones humanos desde un punto de vista ético nos parece una noticia muy
positiva
101
GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Consecuencias éticas
102102
El escaso número de experiencias clínicas con células madre embrionarias posiblemente se haya debido a la ineficiencia del proceso de
clonación, la falta de conocimiento de los mecanismos que regulan estos procesos, la
necesidad de mantener terapia inmunosupresiva durante toda la vida, el
riesgo de inducir el desarrollo de teratomas y finalmente por las dificultades éticas que su
uso conlleva
DIFICULTADES TÉCNICAS QUE PUEDE TENER EL USO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
103
PRIMERAS EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Con respecto a la producción de Con respecto a la producción de teratomas importantes investigadores teratomas importantes investigadores
como James Thomson y John como James Thomson y John Gearhart, creen que “existe una gran Gearhart, creen que “existe una gran
preocupación entre muchos de preocupación entre muchos de nosotros ante la posibilidad de que nosotros ante la posibilidad de que
algunos de los pacientes incluidos en algunos de los pacientes incluidos en el estudio puedan desarrollar tumores el estudio puedan desarrollar tumores
lo que podría ser un auténtico lo que podría ser un auténtico desastre”desastre”
Nature Biotechnology 2009; 27: 213-214
DIFICULTADES TÉCNICAS QUE PUEDE TENER EL USO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
104
PRIMERAS EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
En este sentido en febrero de 2009 un En este sentido en febrero de 2009 un niño israelí que padecía una ataxia niño israelí que padecía una ataxia telangiectasia y que había recibido telangiectasia y que había recibido varios trasplantes de células madre varios trasplantes de células madre
neurales fetales desarrolló teratomas neurales fetales desarrolló teratomas en el cerebro y medula espinal cuatro en el cerebro y medula espinal cuatro
años después de iniciado el años después de iniciado el tratamientotratamiento
PLoS Med 6; e1000029
Clinical trials
105
ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE
• 144.360 ensayos
• 185 países
• 4.451 ensayos con células adultas
• 15 ensayos con células embrionarias humanas
Acceso 28 octubre 2013
106
Ensayo 1 Ensayo 1 (Not yet recruiting)(Not yet recruiting) Not yet recruiting A Study Of Implantation Of Human Embryonic Stem Cell Derived Retinal Pigment Epithelium In Subjects With Acute Wet Age Related Macular Degeneration And Recent Rapid Vision Decline
Condition: Age Related Macular Degeneration. Intervention: Biological: PF-05206388
Ensayo 2 Ensayo 2 (Recruiting) (Recruiting) A Phase I/IIa, Open-Label, Single-Center, Prospective Study to Determine the Safety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of Human Embryonic Stem Cell Derived Retinal Pigmented Epithelial(MA09-hRPE) Cells in Patients With Advanced Dry Age-related Macular Degeneration(AMD)
Condition: Dry Age Related Macular Degeneration Intervention: Biological: MA09-hRPE
Ensayo 3 (Ensayo 3 (Recruiting) Recruiting) Safety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of Human Embryonic Stem Cell Derived Retinal Pigmented Epithelial (hESC-RPE) Cells in Patients With Stargardt's Macular Dystrophy (SMD)
Conditions: Stargardt's Macular Dystrophy; Fundus Flavimaculatus; Juvenile Macular Dystrophy. Intervention: Biological: Biological: MA09-hRPE Cellular therapy
Ensayo 4 (Recruiting) Ensayo 4 (Recruiting) The Derivation of Human Embryonic Stem Cell Lines From PGD Embryos
Condition: Infertility. Intervention:
Ensayo Ensayo 5 (Recruiting) 5 (Recruiting) Safety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE (MA09-hRPE) Cells in Patients With Advanced Dry Age Related Macular Degeneration
Condition: Dry Age Related Macular Degeneration Intervention: Biological: MA09-hRPE Cellular Therapy
Ensayo Ensayo 6 (Recruiting) 6 (Recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines Lines for Clinical Use. Condition: Infertility. Intervention:
Ensayo 7 (Recruiting) Ensayo 7 (Recruiting) Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE(MA09-hRPE)Cells in Patients With Stargardt's Macular Dystrophy
Condition: Stargardt's Macular Dystrophy. Intervention: Biological: MA09-hRPE Cellular therapy
Ensayo 8 (Recruiting) Ensayo 8 (Recruiting) Safety and Tolerability of MA09-hRPE Cells in Patients With Stargardt's Macular Dystrophy(SMD)
Condition: Stargardt's Macular Dystrophy. Intervention: Biological: MA09-hRPE
ENSAYOS
Ensayo 9 (Unknown †) Ensayo 9 (Unknown †) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines: Identification of Instructive Factors for Germ Cells Development
Condition: Normal Healthy Embryos. Intervention:
Ensayo 10 (Active, not recruiting) Ensayo 10 (Active, not recruiting) Development of iPS From Donated Somatic Cells of Patients With Neurological Diseases
Condition: Neurodegenerative Disorders. Intervention:
Ensayo 11Ensayo 11 (Completed) (Completed) The Transendocardial Autologous Cells (hMSC or hBMC) in Ischemic Heart Failure Trial (TAC-HFT)
Conditions: Stem Cell Transplantation; Ventricular Dysfunction, Left Interventions: Biological: Autologous human mesenchymal cells (hMSCs); Biological: Autologous human bone marrow cells (hBMCs); Biological: Placebo
Ensayo 12 (Terminated) Ensayo 12 (Terminated) Skin and Blood Research Samples From Healthy Volunteers and Patients With Hematologic Diseases
Condition: Anemia, Sickle Cell Interventions: Procedure: Skin biopsy; Procedure: Blood draw & sample
Ensayo 13 (Completed) Ensayo 13 (Completed) The Percutaneous Stem Cell Injection Delivery Effects on Neomyogenesis Pilot Study (The POSEIDON-Pilot Study)
Condition: Stem Cell Transplantation Interventions: Biological: Auto-hMSCs; Biological: Allo-hMSCs
Ensayo 14 (Recruiting) Ensayo 14 (Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 1 Diabetes
Condition:Type 1 Diabetes. Intervention: Device: Stem Cell Educator
Ensayo 15 (Active, not recruiting) Ensayo 15 (Active, not recruiting) Evaluation of Circulating Levels of Adult Stem Cells in the Peripheral Blood of Patients With Acute Decompensated Heart Failure and Following Stabilization, in Comparison With Healthy Volunteers
Condition: Heart Failure. Intervention:
107
ENSAYOS
ENSAYOS NO DIRECTAMENTE REALIZADOS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Y FINES CLÍNICOS
4. Uso de células madre embrionarias para derivar líneas celulares
6. Uso de células madre embrionarias para derivar líneas celulares
9. Uso de células madre embrionarias para derivar líneas celulares
10. Obtención de células iPS
12. Obtención de células iPS a partir de piel
13. uso de células mesenquimales autólogas
14. Uso de células madre de cordón umbilical
15. Evaluar niveles circulantes de células madre adultas
108
El número corresponde a que el ensayo tienen en la lista general de Clinicaltrials.org de noviembre de 2013
ENSAYOS CON CELULAS MADRE EMBRIONARIAS CON FINES CLINICOS DE LOS QUE NO EXISTEN TODAVIA DATOS PARA EVALUAR RESULTADOS
1. Dirigido a tratar la degeneración macular relacionada con la edad. Aun no se ha iniciado el reclutamiento de enfermos
2. Dirigido a tratar la degeneración macular relacionada con la edad. Objetivo: valorar seguridad y tolerancia. Se estima que los primeros datos se obtendrán en febrero de 2016
3. Trasplante de epitelio pigmentado de retina derivado de células madre embrionarias para tratar pacientes con la enfermedad de Stargardt. Valorar seguridad y tolerabilidad. Se estima que los primeros datos pueden obtenerse en enero de 2014
109
El número corresponde al que el ensayo tiene en la lista general de Clinicaltrials.org de noviembre de 2013
ENSAYOS CON CELULAS MADRE EMBRIONARIAS CON FINES CLINICOS DE LOS QUE YA HAY UNA PUBLICACIÓN
1. Trasplante de epitelio pigmentado de retina obtenido de células madre embrionarias
2.Las células madre embrionarias humanas se obtuvieron a partir de células de epitelio de retina
3. Primer ensayo clínico del que existen resultados preliminares
4. El objetivo del ensayo es valorar la seguridad y tolerabilidad
5. Se ha evaluado en dos pacientes, uno de 50 años con distrofia macular de Stargtardt y otro de 70 años con degeneración macular asociada a la edad
6. La terapia no presento ningún problema secundario
7. Tras cuatro meses de evaluación los pacientes habían mejorado algo su visión
110
Objetivo tratamiento de la enfermedad de Stargardt y de la degeneración macular asociada a la edad
The Lancet DOI:10.1016/S0140/6736(12)60028/2
EXISTENCIA DE CÉLULAS SIMILARES A LAS
EMBRIONARIAS HUMANAS EN TEJIDOS ADULTOS
111
EXISTENCIA DE CÉLULAS SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS HUMANAS EN TEJIDOS
ADULTOS
Recientemente se han encontrado células madre similares a las
embrionarias humanas en el líquido amniótico y en el cordón umbilical, pero nunca se habían detectado en un tejido
adulto
Ahora se acaba de describir la existencia de células madre similares a las
embrionarias en la leche materna112
New Scientist 2839; 14, 2011
CELULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS EN LA LECHE MATERNA
Aproximadamente el 2% de las células existentes en la leche materna son células
madre
Cultivando estas células se ha comprobado que pueden convertirse en células óseas,
adipocitos, pancreáticas y neuronales
Además estas células expresan la mayoría de los marcadores de las células madre
embrionarias
113New Scientist 2839; 14, 2011
Las células madre de la leche materna podrían tener un gran potencial
terapéutico dentro de la medicina regenerativa al poder teóricamente ser
aplicadas para la propia mujer si ésta las requiriera en el futuro por alguna
enfermedad degenerativa
114New Scientist 2839; 14, 2011
CELULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS EN LA LECHE MATERNA
El descubrimiento de las células madre embrionarias en la leche materna plantea la pregunta sobre si éstas podrán jugar
algún papel en el desarrollo de los niños amamantados habiéndose sugerido que podrían contribuir a la regeneración de
tejidos, a su desarrollo o incluso a combatir alguna enfermedad
degenerativa concreta115
New Scientist 2839; 14, 2011
CELULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS EN LA LECHE MATERNA
116
CÉLULAS MADRE DE
TEJIDOS ADULTOS
117
¿DE DONDE SE OBTIENEN LAS CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS
ADULTOS?
Diferentes tejidos adultosCordón umbilical
Placenta Fetos abortados
Teratocarcinomas o carcinomas embrionarios, especialmente de tumores testiculares
118
Fusionándose con las células del órgano lesionadoDiferenciándose a células específicas de ese órgano
Favoreciendo la vasculogénesis a partir de células progenitoras endoteliales contenidas en el material
celular o de células mononucleares de la médula ósea
Ejerciendo acciones paracrinas por liberación de factores de crecimiento, proteínas angiogénicas,
factores tróficos o factores moduladores del sistema inmunológico
Remodelando físicamente la arquitectura tridimensional del órgano afectado
MECANISMOS POR LOS CUALES EJERCEN SU FUNCIÓN LAS CÉLULAS
MADRE ADULTAS
Estos mecanismos in vivo no parecen relevantes
119
EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS
120
EXPECTATIVAS CLÍNICAS DERIVADAS DEL USO DE
CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS
“Seguramente no hay un precedente así en la
ciencia actual”J. Martin. The Lancet 365; 2070-2071, 2005
121
En 1992 se publicaron las primeras experiencias demostrando que las células
madre de tejidos adultos se podían diferenciar en células de su mismo tejido
comprobándose además que mostraban más plasticidad de lo que hasta ese momento se
creía
Proc Natl Acad Sci 89; 850, 1992Science 255; 1717, 1992
CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO
122
En 1997 se confirmó su plasticidad y se demostró que podían transformarse en células
multipotentes
Proc Natl Acad Sci 94; 4080, 1997
CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO
123
En 2001 se pudo comprobar que las células madre mesenquimales
de médula ósea se podían transformar en células de
corazón, hueso, cartílago, grasa y endotelio
Reyes y colBlood 98; 2615, 2001
CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO
124
Al año siguiente se comprobó por primera vez que las células cardiacas lesionadas podían
regenerarse así mismasHasta esa fecha se creía que esto
solamente podían hacerlo las células madre de médula ósea
hígado o intestinoN Engl J Med 346; 5, 2002
CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO
USO CLÍNICO DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS
125
Todo lo anterior sugirió que las células madre de tejido adulto
podrían ser utilizadas en la medicina regenerativa y
reparadora
126
ENSAYOS CLÍNICOS
CON CÉLULAS MADRE ADULTAS
127
ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS APROBADOS POR LA FDA
En enero de 2007 ya había
ensayos clínicos aprobados por la Food and Drug Administration norteamericana utilizando células
madre de tejidos adultos
De ellos, más de 250 en infarto de miocardio, 24 en linfoma de tipo no-Hodgkin y 5 en tumores
testiculares
A. D. Prentice y G. Tarne Science 315; 328,2007
ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS
1238
ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE
En octubre de 2013 hay en desarrollo
144.360 ensayos clínicos en 185 países
4.451 con células madre adultas
15 con células madre embrionarias humanas
Clinical Triasl.gov.Acceso 28 octubre 2013
128
TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD
CORONARIA
129
TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA
Aunque la terapia celular en pacientes con infarto de miocardio se inició hace más de una década
no se ha desarrollado con amplitud hasta estos últimos años
130
Nat Med 4; 929-933, 1998
Infarto agudo de miocardio
Fallo isquémico cardiaco
Enfermedad isquémica miocárdica crónica
131
TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA
PRINCIPALES PATOLOGÍAS TRATADAS
132
APLICACIONES CLÍNICAS DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS
En un artículo publicado en febrero de 2008 se revisan los estudios realizados entre enero
de 1997 y diciembre de 2007 sobre la utilización de las células madre de tejidos
adultos con fines terapéuticos
FUENTES: MEDLINE, EMBASE, Science Citatim Index, pagmes web FDA y de INS de Estados Unidos
R.K. Burt y col. JAMA 299; 925-936, 2008
ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS
Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
134 Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Acute Myocardial Infarction With >=30 Patients
135
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS EN PACIENTES CON INFARTO DE
MIOCARDIO AGUDO
MEJORA DE LA FUNCIÓN VENTRICULAR IZQUIERDA
Se observa un modesto beneficio de la fracción de eyección ventricular izquierda
prácticamente en todos los ensayos
En los interensayos es de 8’6 % y en los intraensayos del 2’4 %
Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
136
ENSAYOS CLÍNICOS EN ENFERMEDAD ISQUÉMICA CORONARIA CRÓNICA
VALORACIÓN GLOBAL
Aumento de la perfusión regional
Mejora de la contractibilidad cardiaca
Modesto aumento de la fracción de eyección ventricular izquierda
Reducción del dolor anginoso
No se producen efectos secundarios negativos
Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS EN PACIENTES CON INFARTO DE
MIOCARDIO AGUDO
ENSAYOS CLÍNICOS EN DESARROLLO EN LA
ENFERMEDAD ISQUÉMICA CORONARIA HASTA 2010
137
TRATAMIENTO DEL INFARTO DE MIOCARDIO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS
En 2010 había ya en el mundo más de 1500 pacientes incluidos en ensayos
clínicos dirigidos a tratar enfermedades cardiovasculares con células madre
adultas
138
Circulation 121; 325-335, 2010
Los resultados hasta ese momento conseguidos seguían siendo
modestos aunque no se observaban efectos secundarios negativos
139
TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA
Circulation 121; 325-335, 2010
RESUMEN
140
TRATAMIENTO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS DEL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO
Evaluar los ensayos clínicos randomizados dirigidos al
tratamiento de infarto agudo de miocardio con células madre adultas tanto autólogas como
heterólogas
141
OBJETIVO
The Cochrane Library 2012, Issue 2
Se evalúan 33 ensayos clínicos que incorporan 1765
pacientes
142
TRATAMIENTO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS DEL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO
The Cochrane Library 2012, Issue 2
Se comprueba una mejora significativa aunque modesta de la fracción de
eyección ventricular
La mejora se mantiene a los 12 y 61 meses
También se reduce el tamaño de la zona infartada
145
TRATAMIENTO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS DEL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO
The Cochrane Library 2012, Issue 2
Disminuye el reinfarto y la mortalidad a los 12 meses
146
TRATAMIENTO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS DEL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO
The Cochrane Library 2012, Issue 2
A pesar del alto grado de heterogeneidad de los resultados los autores sugieren una
moderada mejora de la función global del corazón que se mantiene a largo plazo
Sin embargo a causa de que los índices de mortalidad de esa patología son muy bajos se requeriría un mayor numero de pacientes para
poder evaluar adecuadamente los efectos clínicos de ese tratamiento
147
TRATAMIENTO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS DEL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO
CONCLUSIÓN DE LOS AUTORES
The Cochrane Library 2012, Issue 2
TRATAMIENTO DE LA ISQUEMIA CARDIACA
Hasta junio de 2013 se han utilizado para tratar el miocardio lesionado tras un evento de
isquemia cardiaca células madre de músculo esquelético, medula ósea, sangre periférica y más recientemente hasta del propio músculo
cardiaco lesionado
La terapia se ha mostrado segura pero los resultados han sido variables y el beneficio
modesto
148Journal of the American College of Cardiology 61; 2339-2340, 2013
TRATAMIENTO DEL FALLO CARDIACO CON CÉLULAS MADRE
El objetivo es valorar la tolerabilidad y seguridad de las células madre mesenquimales
tratadas con un coctel de diversos factores en el tratamiento del fallo
isquémico cardiaco
149
Estudio C-Cure. Objetivo
ESTUDIO C-CURE
No se observan efectos clínicos adversos tras un seguimiento de dos años
Se comprueba una mejora de la función cardiaca comparada con un grupo control que ha recibido el
tratamiento estándar
A los seis meses de tratamiento la fracción de eyección ha mejorado un 7%
También mejora el test de caminar durante seis minutos
Aunque estos resultados son muy estimulantes se necesitará un número mayor de pacientes para
confirmarlos150
Resultados
Journal of the American College of Cardiology 61; 2339-2340, 2013
TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO DE MIOCARDIO
Los ensayos clínicos ya concluidos y los que todavía están en desarrollo sugieren que la terapia celular en el
infarto de miocardio podría empezar a utilizarse en la clínica médica en la
próxima década
151
CONCLUSIÓN
TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD
ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA
152
TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA
Restaurar la estructura vascular
Restaurar la función
Revertir la senectud de las células
Favorecer el desarrollo de nuevos vasos
153
OBJETIVOS
En los primeros cuatro estudios piloto no controlados realizados en pacientes con claudicación vascular periférica tras la trasferencia celular se pudo comprobar
pequeñas mejorías circulatorias
154
TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA
Vascular Medicine 13; 157-172, 2008
Circ J 70; 1093-1098, 2006
Circulation 109; 1215-1218, 2004
Proc Natl Acad Sci USA 102; 17202-17206, 2005
En 2010 había varios ensayos de fase II dirigidos a evaluar la
seguridad y eficacia de la terapia celular en la enfermedad vascular
isquémica periférica
155
TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA
Ensayos en desarrollo
Circulation 122; 517-526, 2010
La terapia celular en la enfermedad arterial isquémica periférica puede ser potencialmente útil pero queda todavía
mucho camino por recorrer antes de poder utilizarla en la clínica médica
156
TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA
CONCLUSIONES
Circulation 122; 517-526, 2010
TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES
157
TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES
La terapia celular en enfermedades autoinmunes se empezó a utilizar hace
más de 13 años
En 2010 habían sido tratados más de 1000 pacientes de 172 instituciones y 27
países
158
Lancet 349; 254, 1997
Haematologica 95; 284-282, 2010
Esclerosis múltiple
Esclerosis sistémica
Artritis reumatoide
Lupus sistémico eritrematoso
Artritis ideopatica juvenil
Citopenia autoinmune
159
Enfermedades tratadas
TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES
Hematologica 95; 185-188, 2010
La supervivencia libre de recaídas a los cinco años de tratamiento ha sido del 85
% y la progresión libre de mejorías estables de enfermedad en el 43%
La mortalidad asociada al tratamiento no excede el 5% y aun es menor cuando la
terapia se aplica en centros especializados
160
RESULTADOS GLOBALES
TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES
Haematologica 95; 185-188, 2010
TERAPIA CELULAR EN EL ÁREA NEUROLÓGICA
161
162
Se han realizado numerosos ensayos clínicos para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, esclerosis lateral amniotrófica, Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, aunque “no se han conseguido
verdaderos beneficios para estos pacientes”También en casos de stroke existe abundante
experiencia preclínica, así como en lesiones de médula espinal
USO DE CÉLULAS MADRE ADULTAS EN EL ÁREA NEUROLÓGICA
The Journal of Clinical Investigation 2010; 120: 29-40
163
En cuanto a las perspectivas futuras parece que los estudios orientados a la remielinización de la médula
espinal lesionada empezarán pronto y que células productoras de dopamina se podrían utilizar en potentes en Parkinson en cinco años. Sin embargo, el tratamiento de pacientes con esclerosis lateral amniotrófica parecen más distantes, y aun más para pacientes de Alzheimer
que aun están más lejanos
USO DE CÉLULAS MADRE ADULTAS EN EL ÁREA NEUROLÓGICA
The Journal of Clinical Investigation 120; 29-40, 2010
164
The Journal of Clinical Investigation 120; 29-40, 2010
En general parece que hay un amplio consenso que para aplicar las células madre adultas para el tratamiento de enfermedades neurológicas
degenerativas y traumáticas se requiere mucho más investigación básica para conocer los mecanismos biológicos que regulan la proliferación, migración,
diferenciación, supervivencia y función de las células madre y de sus derivados, para que siendo bien
conocidos puedan ser bien controlados
USO DE CÉLULAS MADRE ADULTAS EN EL ÁREA NEUROLÓGICA
PRIMER ENSAYO CLÍNICO PARA TRATAR PACIENTES CON INFARTO CEREBRAL
Se ha puesto en marcha el primer ensayo piloto para evaluar la terapia celular en pacientes con un infarto cerebral
El ensayo se realiza conjuntamente entre la Universidad de Glasgow y la firma ReNeuron Group
Se incluyeron 11 pacientes que habían sufrido un accidente cerebral entre 6 y 24 meses antes
Fue aprobado por la Medicine and Healthcare Products Regulatory Agency en enero de 2009
Se utilizarán células madre derivadas de cerebros de fetos de entre 16 y 20 semanas
Los pacientes serán controlados durante dos años
En noviembre de 2010 se comunicó la inclusión del primer paciente
British Medical Journal 341; c5724, 2010
ENSAYO CLÍNICO PARA TRATAR LA ENFERMEDAD DE BATTEN
La compañía ReNeurons tiene en desarrollo un ensayo clínico en fase I
para evaluar el efecto de células adultas de fetos humanos para tratar en la
lipofuscinosis cerea neuronal infantil o también denominada enfermedad de
Batten
166
Nature Biotechnology 29; 95, 2011
ENSAYO CLINICO PARA TRATAR LA ESCLEROSIS AMIOTRÓFICA LATERAL
Ensayo clínico de fase I promovido por la firma Neuralstem utilizando líneas
celulares neurológicas obtenidas de espina medular humana dirigido a tratar
la esclerosis lateral amiotrófica
167
Nature Biotechnology 29; 96, 2011
LESIONES CRÓNICAS DE LA MÉDULA ESPINAL
Ensayo clínico de fase I promovido por Stem Cells utilizando células madre de
tejido fetal para tratar pacientes con lesiones crónicas de la médula espinal
Se pensaba incluir el primer paciente a principios de 2011
168
Nature Biotechnology 29; 96, 2011
TRATAMIENTO DE LA ESCLEROSIS MÚLTIPLE
Ensayo clínico de fase I-II en el que se han incluido 35 pacientes con esclerosis múltiple
agresiva para ser tratados con células de médula ósea y seguidos durante un periodo de
2 a 15 años (media 11 años)
Se concluye que este tipo de terapia no parece útil para la población general de pacientes con esclerosis múltiple pero sí podría ser para los
casos agresivos
169
Neurology 76; 1066-1070, 2011
OTRAS ENFERMEDADES
170
171
UTILIZACIÓN CLÍNICA DE CÉLULAS MADRE DE MUSCULO ESQUELÉTICO
DISTROFIA MUSCULAR
Problemas técnicosLas células madre no se distribuyen uniformente por todos los músculos
afectadosSe han descrito reacciones inmunológicas
adversasSe ha constatado la muerte rápida de las
células inyectadas
Journal of Clinical Investigation 120; 11-19, 2010
Entre octubre de 2007 y agosto de 2009 se han tratado 7 niños con esta enfermedad por medio de trasplante
celular alogénico
172
TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS
EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA
New England Journal of Medicine 363; 629-639, 2010
TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS
Es una enfermedad recesiva e incurable en el momento actual que se caracteriza por
erosiones dolorosos en las membranas, mucosa y en la piel que incluso producen
mutilaciones y que se acompañan de infecciones sistémicas contracturas
articulares, fusión de dedos y pies y desarrollo de procesos cancerosos
173
EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA
New England Journal of Medicine 363; 629-639, 2010
Uno de los niños murió por una cardiomiopatía antes del trasplante.
De los 6 restantes uno mostró una severa toxicidad cutánea
En 5 de los 6 niños se notó un incremento ene l gen codificante del colágeno
5 niños sobrevivieron 130 a 176 días tras el trasplante y uno murió a los 186 días como consecuencia del rechazo del
trasplante y una infección
Finalmente se necesitan nuevos estudios para evaluar los riesgos y beneficios de esta terapia
174
RESULTADOS
New England Journal of Medicine 363; 629-639, 2010
TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS
EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA
Estos estudios muestran que la infusión de células madre de médula ósea alogénicas puede inducir un
incremento del gen que codifica el colágeno de tipo 7 y reducir la producción de ampollas en la piel en los
pacientes afectados severamente por esta enfermedad
A pesar de los beneficios clínicos obtenidos existe un alto riesgo de efectos secundarios negativos que
podrían acortar la supervivencia de estos pacientes, especialmente los más graves
175
RESUMEN
TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS
EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA
TERAPIA CELULAR EN OBSTETRICIA Y GINECOLOGÍA
Reconstrucción de alteraciones endometriales
Regeneración de ovarios disfuncionales para la producción de ovocitos
Tratamiento de la incontinencia urinaria y anal
Reconstrucción del tejido uretral lesionado
176
Se ha utilizado en
Fertility and Sterility 98; 11-20, 2012
Fertility and Sterility 98; 3-10, 2012
American Journal Obstretrics and Gynecology 207;149-156, 2012
Fertility and Sterility 98; 21-29, 2012
Uso de células mesenquimales autólogas en diversas patologías
En el trasplante renal el uso de células mesenquimales autólogas disminuye el rechazo agudo, el riesgo de infecciones
oportunistas y mejora la función renal al cabo de un año
También se han utilizado en el tratamiento de la osteoartritis de rodilla
177
JAMA 307, 1169-1177, 2012
Transplantation 95; 1535-1541, 2013
178
PRODUCCIÓN DE ÓRGANOS
BIOARTIFICIALES
PRODUCCIÓN DE ÓRGANOS
EXPERIMENTALES EN ANIMALES
179
180
PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN BIOARTIFICIAL
El equipo de Doris A Taylor de la Universidad de Minessota
consiguió por primera vez crear un corazón bioartificial
HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
181
PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN BIOARTIFICIAL
METÓDICA PARA OBTENERLO
Descelularización de corazones de cadáver de rata por perfusión con detergentes
Mantenimiento de la matriz extracelular, con conservación de una estructura espacial cardiaca acelular
Reperfusión con células cardiacas neonatales o células endoteliales aórticas de rata
Cultivo de estas estructuras recelularizadas en un medio similar al que se utiliza para el mantenimiento de órganos
Mantenimiento de la perfusión durante 28 días
HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
182
A los 4 días de finalizar la reperfusión celular la estructura cardiaca generada
empezó a contraerse
A los 8 días adquirió la función de bomba cardiaca
PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN BIOARTIFICIAL
RESULTADOS
HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
PRODUCCIÓN DE UN PULMÓN ARTIFICIAL EN RATAS
El pasado 24 de junio de 2010 se publicó en la revista Science que un equipo de la Universidad de Yale
había conseguido generar un pulmón bioartificial en ratas
El procedimiento técnico utilizado fue similar al desarrollado por Doris Taylor
Cuando el pulmón se hubo regenerado fue trasplantado a otras ratas funcionando entre 45 y 120
minutos intercambiando oxígeno y dióxido de carbono de forma similar a como hacen los
pulmones naturales
183Science 329; 538, 2010
En agosto de este mismo año un equipo dirigido por Joseph Vacanti del hospital General de Massachussets consiguió
producir un pulmón bioartificial igualmente en ratas
El método utilizado fue también el descrito por Doris Taylor
184
PRODUCCIÓN DE UN PULMÓN ARTIFICIAL EN RATAS
Nature Medicine 16; 927-933, 2010
GENERACIÓN DE UN PÁNCREAS ARTIFICIAL EN RATAS
Células madre pluripotenciales de ratas se transfirieron a blastocistos de
ratón que padecían una afección pancreática congénita que
condicionaba que estos animales tuvieran el adecuado nicho pancreático
consiguiendo regenerar en ellos un nuevo páncreas derivado de las células
pluripotenciales185Cell 142; 787-799, 2010
CREACIÓN DE UN OVARIO BIOARTIFICIAL
Un equipo de la Universidad Brown de Rhode Island, ha logrado producir in vitro un ovario bioartificial del cual se han podido derivar ovocitos maduros
El sustrato sobre el que se desarrolló el ovario era un molde de agarosa a partir del cual se construyó una estructura tridimensional, recubriéndola con células de teca obtenidas de donantes, que posteriormente fueron recubiertas por células de granulosa también
de donantes
De este órgano bioartificial se extrajeron ovocitos que maduraron adecuadamente
186J Assist Reprod Genet DOI 10.1007/S10815-010-9468-6
CONSTRUCCIÓN DE VÁLVULAS CARDÍACAS EXPERIMENTALES EN
PERROS
Sobre una estructura de varillas artificiales tridimensional que fueron recubiertas con tejido
conectivo autólogo, se pudieron construir válvulas artificiales del sinus de Vasalva, válvulas, que tras
remover las varillas, funcionaron como válvulas normales
Las válvulas bioartificiales se implantaron en las venas pulmonares sustituyendo a las válvulas lesionadas,
funcionando adecuadamente
Es la primera vez que se construyen bioválvulas autólogas, que implantadas en un sabueso
funcionan como las nativas 187
USO DE ÓRGANOS BIOARTIFICIALES EN
HUMANOS
188
PRODUCCIÓN DE UNA TRÁQUEA ARTIFICIAL
En diciembre de 2008, se publicó la construcción del primer órgano humano producido por bioingeniería
Se trataba de una tráquea artificial construida con células madre de una enferma de treinta años, con lesiones traqueales irreversibles, utilizando la matriz de una
tráquea donada y descelularizada utilizando un sistema similar al de Doris Taylor
Las células madre utilizadas para la reconstrucción de la tráquea fueron células epiteliales y células madre
mesenquimales derivadas de condrocitos de la paciente
A los cuatro meses del trasplante la tráquea transferida tenía características funcionales normales
189The Lancet 372; 2023-2030, 2008
PRODUCCIÓN DE UNA TRÁQUEA ARTIFICIAL EN HUMANOS
Se trata de un niño británico que nació con una estenosis congénita de tráquea que le
impedía respirar normalmente
Se le trasplantó una tráquea creada bioartificalmente utilizando la de un cadáver,
que fue descelularizada y recelularizada utilizando la metodología propuesta por
Doris Taylor
Las células madre utilizadas procedían de la médula ósea del propio paciente
190British Medical Journal 340; 672, 2010
ÓRGANOS O TEJIDOS PRODUCIDOS ARTIFICIALMENTE
Científicos japoneses han conseguido desarrollar en el laboratorio finos extractos de tejido de la glándula pituitaria a partir de células madre derivadas de ratones Trasplantados estos tejidos a ratones con defectos de dicha glándula se ha conseguido normalizar los niveles de las hormonas secretadas por la misma
Se ha conseguido producir tejido retiniano que pudo desarrollarse hasta formar una mini copa óptica estructura precursora del ojo humano
También se ha podido derivar de células madre obtenidas de células de la piel tejido de cerebro humano que se ha descrito como «mini brains»
Estas estructuras sobrevivieron al menos diez meses en un bioreactor que les proporcionaba los adecuados nutrientes
En el pasado mes de abril se consiguió producir tejido renal y hacerlo crecer en el laboratorio que tras ser trasplantado a ratas fue capaz de desarrollar funciones renales similares a las de los riñones naturales
Pero cuando este tejido fue trasplantado a animales su capacidad funcional fue mucho menor
Experiencias preclínicas
Richard Gray. Daily Telegraph 30-08-2013
Glándula pituitaria
Ojos
Cerebro
Riñón
Al principio de este año investigadores japoneses han conseguido desarrollar en el laboratorio fracciones de tejido de hígado humano funcionantes cuando se trasplantan a ratones
Varios grupos investigadores han puesto a punto técnicas para producir huesos humanos a partir de células madre en el laboratorio.
Una compañía israelita de biotecnología BonusBioGroup usado una técnica tridimensional ha conseguido construir un esqueleto óseo y rellenarlo con células madre procedentes de la grasa desarrollándolos hasta auténticos huesos que han podido trasplantar a animales
Científicos de la Universidad de Pittsburg el pasado mes de agosto anunciaron que habían creado un corazón de rata que latía después de reconstruir con células madre humanas obtenidas tras reprogramar células adultas de piel. Este mismo grupo piensa que una técnica similar podría utilizarse para crear tejido de corazón
ÓRGANOS O TEJIDOS PRODUCIDOS ARTIFICIALMENTE
Hígado
Huesos
Corazón
Experiencias preclínicas
Richard Gray. Daily Telegraph 30-08-2013
Investigadores de la Universidad Wake Forest de Carolina del Norte consiguieron desarrollar en 2006 vejigas de siete pacientes, recomponiendo estructuras de vejigas descelularizadas con células de los propios pacientes
Hasta ahora es el primer órgano que se ha podido trasplantar a dos paciente con resultados positivos. Una mujer, Claudia Castillo, que había sufrido un daño irreversible de la tráquea por tuberculosis y que tras recomponer ésta pudo sobrevivir normalmente
También a una niña de dos años, Hannah Warren, se le pudo recomponer su tráquea previamente lesionada aunque ésta falleció a los tres meses de la operación
193
Vejiga
Experiencias clínicas
Tráquea
ÓRGANOS O TEJIDOS PRODUCIDOS ARTIFICIALMENTE
Richard Gray. Daily Telegraph 30-08-2013
194
ALTERNATIVAS PARA LA ALTERNATIVAS PARA LA OBTENCIÓN OBTENCIÓN
DE CÉLULAS MADRE DE CÉLULAS MADRE DE TIPO EMBRIONARIO DE TIPO EMBRIONARIO
CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Y CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Y ÉTICASÉTICAS
195
ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Para obtener células madre embrionarias hay que destruir al embrión del cual se obtienen, lo que indudablemente supone un importante
problema éticoPor ello, hace unos años se planteó el reto de
obtener células madre similares a las embrionarias humanas por procedimientos
que no requirieran la destrucción de embriones
Best Practical Research Clinical Obstetrics and Gynecology 18; 929-940, 2004
196
ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Esta inquietud fue recogida por el Consejo Asesor de Bioética
del presidente de Estados Unidos, que en 2005 propuso cuatro posibles alternativas
White Paper Alternate Sources of Human Pluripotent Stem Cells. Washington DC. President’s Councel on Bioethics. 2005
197
ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
1. Embriones en fase de utilización muy temprana de desarrollo
2. Estructuras biológicas no embrionarias generadas por transferencia nuclear somática alterada (ATN)
3. Estructuras biológicas obtenidas por transferencia nuclear somática alterada (ATN) con reprogramación asistida del ovocito (OAR)
4. De pseudoembriones
198
ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Posteriormente estas cuatro propuestas se ampliaron a ocho:
5. De células madre germinales6. De ovocitos activados por partenogénesis 7. Por fusión de núcleos de células
somáticas adultas con células madre embrionarias
8. Por reprogramación de células somáticas adultas
199
DE ESTAS POSIBILIDADES LA MÁS VENTAJOSA, TANTO
DESDE UN PUNTO DE VISTA TÉCNICO COMO ÉTICO, ES LA
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS
ADULTAS
200
OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES
A LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS POR REPROGRAMACIÓN
DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS
201
Célula adulta
Célula pluripotente Células de todo
tipo de tejidos
REPROGRAMACIÓN
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS
Célula totipotente Embrión
OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARESA LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
POR REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS
202
CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO
PASADO FUTURO
Cultivan por primera vez células madre
embrionarias humanas
Obtienen células similares a las embrionarias por reprogramación
de células adultas. Nacen las células iPS
Shinya Yamanaka 2006
James Thomson 1998 2007
Obtienen células iPS humanas
203
CÉLULAS ADULTAS
CÉLULAS SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS
(CÉLULAS iPS)
CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS
Genes codificadores de proteínas de transcripción
Proteínas de transcripción
Genes reprogramadores
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES
K. Takahashi y S. Yamanaka.
Cell 126; 652-655, 2006
204
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS A UN ESTADO PLURIPOTENTE
Célula somática
Oct4 Sox2 c-Myc Klf4
Proceso de reprogramación
Reprogramada
parcialmente Reprogramada
totalmente
Célula pluripotente
Fbx15 NanogOct4
No expresan Oct4 y Nanog endógenos
No generan chimeras
Producen teratomas
Expresan Oct4 y Nanog endógenos
Modificado de: R. Jaenisch y R. Young Cell
132; 567-582, 2008
205
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES
K. Okita y col. Nature 448; 313-317, 2007
Estos resultados fueron ampliados y confirmados en un trabajo posterior del
grupo de Yamanaka
Además, si las células iPS se inyectaban en blastocistos murinos se conseguían
quimeras adultas de ratones que eran capaces de transmitir sus características
genéticas a la siguiente generación
206
Confirman las experiencias realizadas en animales por Takahashi y Yamanaka
M. Wernig y col. Nature; 318-324, 2007
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES
Confirman las anteriores experiencias y además consiguen producir quimeras que si son inyectadas en blastocistos murinos pueden generar embriones
vivosN. Maherali y col. Cell Stem Cell 1; 55-70, 2007
207
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
Pero el paso de las experiencias animales a humanos no parecía fácilAsí, Janet Rossant se preguntaba:
“¿Serán eficientes los mismos mágicos factores moleculares para generar
células iPS humanas?Diversos grupos están intentándolo, pero
trasladar estas pruebas a humanos tiene muchas dificultades”
J. Rossant. Nature 448; 260-262, 2007
208
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
EXPERIENCIAS DE LOS GRUPOS DE SHINYA YAMANAKA Y JAMES
THOMSON
209
Thomson pensaba que la posibilidad de reprogramar
células adultas humanas tardaría al menos 20 años
Citado por:B GoldmanNature Reports Stem CellsDOI: 10.1038/stemcells.2008.67
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
210
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
Sin embargo, en noviembre de 2007, 16 meses después de la publicación de las experiencias de
reprogramación celular en animales llevadas a cabo por Takahasi y Yamanaka, se consigue, por
el propio grupo de Yamanaka y también el de Thomson, la reprogramación de células adultas
humanasContrasta esta rapidez con los 17 años que transcurrieron desde que se obtuvieron células madre embrionarias de ratones hasta que se
consiguió lo mismo en humanos
1
2
1. M Evans y colNature 292; 154-156, 19812. JR MartinPNAS 78; 763-7638, 19813. JA Thomson y colScience 282; 1145-1147, 1998
211
Por ello, cuando se logró la reprogramación de células
adultas humanas:
“Nosotros no podíamos creer que la reprogramación fuera tan fácil”
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
Citado por:B GoldmanNature Reports Stem CellsDOI: 10.1038/stemcells.2008.67
212
CÉLULAS DE PIEL HUMANA
CÉLULAS iPS
GENES REPROGRAMADORES
CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
J. Yu y col. (grupo Thomson).
Science 318; 1917-1920, 2007
K. Takahashi y col. (grupo Yamanaka).
Cell 131; 861-872, 2007
213
GENES REPROGRAMADORES
¿Cuántos genes se requieren para obtener las
células iPS?
214
GENES REPROGRAMADORES
Takahasi y Yamanakapartieron de 24 genes
reprogramadores
Cell 126; 663-676, 2006
215
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
Takahashi y col. (grupo Yamanaka):Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, c-Myc y Klf4Medio para transferirlos: retrovirusFuente de células adultas: prepucio de recién nacido
Yu y col. (grupo Thomson): Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, Lin 28 y NanongMedio para transferirlos: lentivirusFuente de células adultas: fibroblastos fetales y neonatales
216
GENES REPROGRAMADORES
El Oct4 es altamente específico para las células pluripotentes
Los otros tres factores se expresan en otras células: Sox2 en células madre neurales y células
progenitoras Klf4 en células de piel, estómago, intestino y
músculo esqueléticoc-Myc se expresa aleatoriamente
El único gen que parece no puede ser reemplazado para la reprogramación es el Oct4
Nakagawa et al (Yamanaka)
Nature Biotechnology 26; 101-106, 2008
217
En efecto, Kim et al han demostrado que se pueden
conseguir células iPS reprogramando células madre
neurales utilizando como factor de trascripción únicamente el Oct4
GENES REPROGRAMADORES
Kim et al
Cell 136; 411-419, 2009
218
Las células iPS generadas muestran expresión génica y modelos de
metilación muy parecidos a los de las células madre embrionarias, crecen
internamente mientras expresan telomerasa, tienen un cariotipo normal y forman teratomas si se trasplantan a
ratones inmunosuprimidos
Ch.E. Murry y G. Keller. Cell 132; 661-680, 2008
REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
219
SIMILITUD ENTRE LAS CÉLULAS iPS Y LAS EMBRIONARIAS HUMANAS
Biológicamente no hay diferencias entre las células iPS y las embrionarias humanas,
aunque para confirmarlo totalmente habría que producir embriones humanos por clonación a partir de las células iPS y
comprobar la similitud biológica de sus células embrionarias con las de embriones
obtenidos por fecundación in vitro o transferencia nuclear somática, lo cual éticamente no es posible llevar a cabo
220
INTERÉS POR LA REPROGRAMACIÓN CELULAR
Como consecuencia del interés clínico y experimental que tienen las células iPS, numerosos laboratorios han iniciado trabajos destinados
a obtenerla. En efecto, según comenta Melina Fan, directora ejecutiva de Addgene, de
Cambridge (Massachusetts), que distribuye los vectores virales utilizados por Yamanaka y Thomson, con fecha 17 de abril de 2008, habían recibido 704 peticiones, de 178 laboratorios pertenecientes a 142 instituciones el vector viral utilizado por Thomson y 514 de 131
laboratorios pertenecientes a 113 instituciones del vector utilizado por Yamanaka para la transferencia de los factores de trascripción a
células humanas, así como más de 1500 peticiones procedentes de 232 laboratorios pertenecientes a 215 instituciones del vector utilizado
para la transferencia a células murinas
Nature Reports Stem CellsDOI: 10.1038/stemcells.2008.67
221
IMPORTANCIA DE LA REPROGRAMACIÓN CELULAR
La revista Science calificó la reprogramación celular como el
descubrimiento científico del año 2008 por la utilidad que puede tener en la
investigación de graves enfermedades y por su probable utilización dentro del
campo de la medicina regenerativa y reparadora
Science 322; 1767-1773, 2008
222
INCONVENIENTES TÉCNICOS
Posibilidad de transmisión de enfermedades virales
Posibilidad, aunque menor, de producir tumores
Posibles problemas génicos debido a la introducción del ADN de los genes
reprogramadores en las células receptorasLo que puede facilitar una integración
genómica aleatoria y riesgo de ocasionar mutagénesis
MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008
MF Pera
Nature 471; 46-47, 2011
223
INCONVENIENTES TÉCNICOS
Además, aunque los genes reprogramadores son generalmente
silenciados después de la reprogramación, la activación
epigenética del Oct-4 y Sox2 podría inducir efectos no deseados en las
células iPS transferidas
MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008
224
Técnicos:Sustituir los vectores viralesSustituir el oncogén c-Myc
Biológicos:Conocer mejor los mecanismos de la
reprogramación celular, especialmente si es debida a modificaciones epigenéticas o
a modificaciones genéticas todavía no identificadas
PROBLEMAS A RESOLVER
J. Cibelli. Science 318; 1879, 2007
225
El mismo grupo de Yamanaka, en el reducido tiempo de tres meses,
consigue reprogramar hepatocitos y células de epitelio de mucosa gástrica sin utilizar el c-Myc, tanto en humanos como en ratones, sin que se generaran
tumores
PROBLEMAS RESUELTOS
N. Nakagama y col. Nature Biothecnology 26; 101-106, 2008
226
PROBLEMAS RESUELTOS
Otros autores también consiguen generar células sin utilizar el c-Myc
Wernig M y col
Cell Stem Cell 2; 10-12, 2008
T Brambrink y col
Cell Stem Cell 2; 151-159, 2008
227
Con relación a la utilización de vectores virales Aoki y colaboradores
comprueban que al reprogramar células de estómago e hígado murinas,
utilizando retrovirus estos no penetran en la célula adulta a reprogramar y por
tanto no alteran su genoma
PROBLEMAS RESUELTOS
T. Aoki y col. Science: DOI 10.1126 / science 1154884 (14 – 2 – 2008)
228
Consiguen introducir los factores de trascripción utilizando vectores virales que no llegan a integrarse
en el genoma de las células receptorasCon este sistema evitar la formación de tumores y las
alteraciones génicas del genoma de las células receptoras
De las células iPS consiguen derivar células de músculo, sistema nervioso, corazón y pulmón
Esta técnica permite pensar en utilizar las células iPS en ensayos clínicos con humanos
PROBLEMAS RESUELTOS
M Stadtfeld y col. Science: DOI 10.1126 / science 1162494
229
Generan células iPS a partir de:• Hepatocitos de ratón utilizando adenovirus
para transferir factores reprogramadores
OBTENCIÓN DE CÉLULAS iPS SIN INTEGRACIÓN DEL GENOMA VIRAL
Stadtfeld et al
Science 322; 945-949, 2008
• Fibroblastos de embriones de ratón utilizando plásmidos
Okita et al (Yamanaka)
Science 322; 949-953, 2008
Kaji et al
Nature DOI: 10.1038/nature 07864, 2009
230
Utilizan productos químicos que pueden reemplazar uno o
dos genes reprogramados
GENERACIÓN DE CÉLULAS iPS UTILIZANDO COMPUESTOS
QUÍMICOS
Huangfu et al
Nature Biotechnology 26; 1269-1275, 2008
Shi et al
Cell Stem Cell 2; 525-528, 2008
231
Pequeñas moléculas que inhiben el ácido valpróico inducen reprogramación
utilizando solo Oct4 y Sox2
Otra molécula, el kenpaullné, puede sustituir el Klf4
GENERACIÓN DE CÉLULAS iPS UTILIZANDO PEQUEÑAS
MOLÉCULAS
PNAS 106; 8912-8917, 2009
232
Vectores episomales que no se integran en el genoma de la célula generada. Los restos genómicos episomales que queden se eliminan y así la célula iPS generada queda libre se secuencias transgénicas extrañas
FACTORES DE REPROGRAMACIÓN
Yu et al (Thomson)
Science 324; 797-801, 2009
Utilizan doxyciclina para potenciar la acción de los vectores víricos (lentivirus) y posteriormente la recombinasa Cr/LoxP para eliminar los restos trangénicos que se hayan podido insertar
Soldner et al
Cell 136; 964-977, 2009
Utilizan plásmidos del tipo piggy Bac
Woltjen et alNature DOI: 10.1038/nature 07863.2009
Producción de células iPS utilizando:
233
Posibilidad de crear células iPS utilizando un único vector
policistrónico no vírico obtenido a partir de un plasmido que favorece la
expresión de Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc, que evita la inserción del genoma vírico
en las células generadas
OBTENCIÓN DE CÉLULAS iPS SIN INTEGRACIÓN DEL GENOMA VIRAL
Gonzalez et al
PNAS 106; 8918-8922, 2009
234
ALTERNATIVA A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES
Prime Gen, una empresa californiana de biotecnología, conjuntamente con Unidyn,
fabricante de nanotubos (cilindros de moléculas de carbono de pocos nanometros
de diámetro) ha anunciado que se pueden sustituir los vectores virales necesarios para la reprogramación celular, por nanotubos de
carbono, tras demostrar que con ellos se pueden introducir proteínas complejas
(hasta una docena) en células testiculares y de retina
D Cyranoski y M Baker Nature 452;132-136, 2008
235
Sin embargo, existen justificados reticencias entre los expertos, sobre la bondad de estas experiencias
pues las mismas aun no han sido publicadas en una revista científica de garantía
Además algunos autores indican que su introducción en las células puede tener efectos tóxicos para
ellas, incluso puede ocasionar su muertePor ello, los propios fabricantes admiten la existencia
de algunos problemas que hay que resolver antes de pasar a su utilización clínica
D Cyranoski y M Baker
Nature 452;132-136, 2008
ALTERNATIVA A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES
236
Otra posibilidad es reemplazar los vectores virales introduciendo directamente los factores reprogramadores con ciertos aminoácidos unidos a ellos, lo que les
permite penetrar las membranas celulares
También utilizando pequeñas moléculas no protéicas que remeden la actividad de los
factores de trascripción y que puedan penetrar las membranas celulares
ALTERNATIVAS A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES
B Goldman
Nature Reports Stem Cells DOI: 101038/stemcells.2008.67
1st May 2008
237
MEJORAS DE LA TÉCNICA DE OBTENCIÓN DE CÉLULAS
También el equipo de R Jaenisch del Instituto Tecnológico de
Massachusetts utiliza la doxicilina para mejorar la técnica de reprogramación de células adultas y conseguir células
iPS de segunda generaciónLas células obtenidas tienen una gran
homogeneidad genética lo que favorece su posible uso clínico
MEJORAS DE LA TÉCNICA DE OBTENCIÓN DE CÉLULAS iPS
Cell Stem Cell 3; 346-353, 2008
238
En el Instituto Médico Horward Hughes en colaboración con el Instituto de Células Madre de la
Universidad de Harvard, el equipo dirigido por D Melton ha conseguido reprogramar células adultas de ratón (células exocrinas del páncreas) en células
beta productoras de insulinaCon esta técnica se evita el paso intermedio de
convertir la célula adulta en una célula pluripotencial
Los factores de trascripción que utilizan son el Ngn3, Pdx1 y Mafa
REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS
Nature DOI: 10.1038/nature 07314
239
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DE LAS CÉLULAS
iPS
240
VENTAJAS TÉCNICAS
No inducen rechazo inmunológico Lo que abre la posibilidad de crear fármacos específicos para un paciente
determinadoNo requiere la utilización de ovocitos
humanosFacilidad técnicaCoste reducido
241
POSIBLES UTILIZACIONES DE LAS
CÉLULAS iPS
242
POSIBLE UTILIDAD DE LAS CÉLULAS iPS
Para estudios experimentales sobre la diferenciación celular y para valorar
posibles diferencias entre células normales y patológicas
Para estudios farmacológicos, que ahora solo es posible realizar en animales
Para su uso en la medicina regenerativa
Podrían tener tres posibles aplicaciones
243
UTILIDAD EXPERIMENTAL DE LAS CÉLULAS iPS
Las células iPS podrían suplir mucha de la información que ahora
proporcionan las células madre embrionarias en investigación y en
medicina
MF Pera Nature 451; 135-136, 2008
244
OTRAS APLICACIONES DE LAS CÉLULAS iPS
Las células iPS pueden ser el más práctico y eficiente camino para
producir grandes bancos de células humanas pluripotentes de los
haplotipos deseados Esto evitaría el uso y destrucción de miles
de embriones
MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008
245
NUEVAS POSIBILIDADES DE REPROGRAMACIÓN DE
CÉLULAS ADULTAS
246
¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS?
Sería un importante error llegar a la conclusión de que la obtención de las células iPS evita la necesidad de usar células
madre embrionarias
D Melton: Es prematuro afirmar estoGQ Daley: En el momento actual no estamos seguros de que las
células iPS sean absolutamente equivalentes a las células madre embrionarias
K Egan: Para estar seguro de la utilidad de las células iPS se necesita hacer un gran número de experiencias con células iPS
de diferentes individuos y compararlos con células madre embrionarias
C Holden y G Vogel Science319; 560-563, 2008
I Hyun y col. Cell Stem Cell 1; 367-368, 2007
247
La investigación con células iPS debería continuar junto con la
investigación con células madre embrionarias
I-Hyun Park. Hastings Center Report 38; 20-22, 2008
¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS?
BM Kuehn JAMA 299; 26, 2008
248
Sin embargo, la gran mayoría de investigadores que trabajan en
este campo creen que las células iPS sustituirán con ventaja a las
células madre embrionarias, tanto con fines experimentales como
terapéuticos
¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS?
249
Por ello, Ian Wilmut el creador de la oveja Dolly, manifiestaba recientemente que iba a abandonar la
clonación para utilizar las células iPS
Y el propio James Thomson comentaba (Gina Kolata. The New York Times, 22/11/2007) que probablemente “dentro de una década la guerra de las células madre embrionarias será solo una nota al pie de una página
curiosa de la historia de la ciencia”
CONSECUENCIAS DEL DESCUBRIMIENTO DE LAS
CÉLULAS iPS
R Highfield Daily Telegraph (http://www.telegraph.co.uk) 16-XI-2007
250
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS
251
EXPERIENCIAS PRE CLÍNICAS EN ANIMALES
252
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON ANEMIA FALCIFORME
Se obtienen células somáticas de ratones con anemia falciforme y tras ser corregida la
anomalía genética por terapia génica molecular se generan células iPS
A partir de ellas se generan células madre hematopoyéticas normales que se pueden
reinyectar en ratones con anemia falciforme, consiguiendo mejorar sensiblemente su
cuadro clínico
Hanna J et al
Science 318; 1920-1923, 2007
253
Demuestran que células iPS se pueden diferenciar en células madre precursoras neurales que en cultivo
puede generar células neurales o de glíaSi las células generadas se transfieren al cerebro de
fetos de ratones, migran a distintas regiones y se diferencian en glía y neuronas
También las células iPS se diferencian a neuronas dopaminérgicas
Cuando las neuronas dopaminérgicas se trasplantan a cerebro de ratas con Parkinson se consigue
mejorar sus síntomas clínicosEstos resultados demuestran el potencial terapéutico
de células iPS procedentes de fibroblastos para el reemplazo de células neuronales patológicas en un
modelo animal
M Wernig y col PNAS 105; 5856-5861, 2008
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON PARKINSON
254
Se producen células iPS a partir de fibroblastos de la cola de ratones que posteriormente se diferencian
a células endoteliales y células progenitoras endoteliales.
Se comprueba que estas células producen factor VIIILas células endoteliales o sus progenitoras
producidas se inyectan a ratones con hemofilia ASe comprueba que el factor VIII se incrementa hasta
un nivel de 8% a 12%Comprobándose además que los ratones
transplantados sobreviven mucho mas tiempo que los a ratones del grupo control
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON HEMOFILIA A
Xu D, et al. PNAS 106; 808-813, 2009
EXPERIENCIAS PRE CLÍNICAS EN
HUMANOS
255
256
A partir de fibroblastos humanos se producen células iPS
Estas se insertan en mórulas de ratonesDe las quimeras producidas, se produce parenquima
cardiaco normal, que se puede transferir a corazones de ratones enfermos, consiguiendo la
mejora funcional de los mismosEsto demuestra que las células iPS pueden ser útiles
en el tratamiento de la enfermedad cardiaca
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN HUMANOS CON INFARTO DE MIOCARDIO
Nelson et al
Circulation 120; 408-416, 2009
257
LÍNEAS CELULARES OBTENIDAS DE CELULAS
iPS DERIVADAS DE PACIENTES CON
DISTINTAS PATOLOGÍAS
258
La posibilidad de generar células iPS a partir de células somáticas,
generalmente fibroblastos, ha abierto un nuevo y útil camino para estudiar la patogenia de graves enfermedades, así
como para ensayar nuevas posibilidades terapéuticas para ellas
LÍNEAS CELULARES OBTENIDAS DE CELULAS IPS DERIVADAS DE PACIENTES
CON DISTINTAS PATOLOGÍAS
Tipo de enfermedad Primer autor Revista
Nombre de enfermedad Causa genética
Tipo de células obtenidas
Se han evaluado fármacos
Neurológica Soldner, F Cell 136; 964-977, 2009 Enfermedad de Parkinson
Poligénica Neuronas dopaminérgicas
ND
Neurológica Nguyen, HN Cell Stem Cell 8; 367-280, 2011 Enfermedad de Parkinson
Poligénica (con mutación LRRK2)
Neuronas dopaminérgicas
Sí
Neurológica Dimos, JT Science 321; 1218-1221, 2008 Esclerosis lateral amiotrófica
Poligénica Neuronas motoras ND
Neurológica Ebert, AD Nature 457; 277-280, 2009 Atrofia espinal muscular
Monogénica Neuronas motoras Sí
Neurológica Lee, G Nature 461; 402-406, 2009 Disautonomia familiar
Monogénica Células de la cresta neural
Sí
Neurológica Marchetto, MC
Cell 143, 527-539, 2010 Síndrome de RETT
Monogénica Neuronas Sí
Neurológica Park, I Cell 134; 877-886, 2008 Enfermedad de Huntington
Monogénica ND ND
Neurológica Ku, S Cell Stem Cell 7; 631-637, 2010 Ataxia de Friedreich
Monogénica ND ND
Neurológica Quiang, L Cell 146; 359-371, 2011 Alzheimer Poligénica Neuronas No
Neurológica Brennand, KJ Nature 473; 221-225, 2011 Esquizofrenia Poligénica Neuronas glutaminérgicas
Sí
CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS
Tipo de enfermedad
Primerautor
Revista Nombre de enfermedad
Causagenética
Tipo de célulasobtenidas
Se han evaluado fármacos
Sangre Raya, A Nature 460; 53-59, 2009 Anemia deFanconi
Monogénica Célulassanguíneas
ND
Sangre Urbach, A Cell Stem Cell 6; 407-411, 2010
Síndrome Xfrágil
Monogénica ND ND
Sangre Zhaohui, Y Blood 114; 5473-5480 TrastornosMieloproliferativos
Poligénica Hematopoyéticas
No
Cardiaca y muscular
Moretti, A N Engl. Med 363; 1397-1409,2010
Síndrome de QT 1 largo
Monogénico Cardiomiocitos Sí
Cardiaca y muscular
Itzhaki, I Nature 471, 225-229, 2011 Síndrome de QT2 largo
Monogénico Cardiomiocitos Sí
Cardiaca y muscular
Carvajal -Vergara, X
Nature 465; 808-812, 2010 SíndromeLEOPARD
Monogénico Cardiomiocitos ND
Cardiaca y muscular
Yazawa, M Nature 471; 230-234, 2011 SíndromeTimothy
Monogénico Cardiomiocitos Sí
Cardiaca y muscular
Zhang, J Cell Stem Cell 8; 31-45, 2011 Progeria deHutchinsonGilford
Monogénico Célulasmusculares lisas,células madremesenquimales
ND
Cardiaca y muscular
Liu, GH Naturedoi:10.1034/nature09879
Progeria deHutchinsonGilford
Monogénico Célulasmusculares lisas
ND
Cardiaca y muscular
Park, IH Cell 134; 877-886, 2008 Distrofiamuscular deDuchenne
Monogénico ND ND
CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS
Tipo deenfermedad
Primer autor Revista Nombre deenfermedad
Causagenética
Tipo decélulasobtenidas
Se hanevaluadofármacos
Pancreática Maehr, ST Procl Natl Acad Sci Diabetes tipo 1 Poligénica CélulasProductorasde insulina yglucagón
ND
Hepática Rashid, ST J. Clin. Invest. 120;3127-3136, 2010
Deficiencia deA1 antitripsina
Monogénica hepatocitos Sí
Otras Agarwal, S Nature 464; 292298, 2010
Disqueratosis Monogénica iPS No
Otras Yang, J J. Biol. Chem 285;40303-40311, 2010
Síndrome dePrader-Willi
Monogénica Neuronas ND
Otras Chamberlain, SJ Proc. Natl Acad. SciUSA 107; 1766817673, 2010
Síndrome deAngelman yPrader-Willi
Monogénica Neuronas ND
Otras Park, IH Cell 134; 877-886,2008
Síndrome deDown
Monogénica ND ND
CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS
EXPERIENCIAS CLÍNICAS EN HUMANOS
262
263
POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES
VIVOS A PARTIR DE CELULAS iPS
264
A partir de células iPS, además de poder obtenerse líneas celulares
de distintas patologías, también se han podido derivar células
germinales que en teoría podrían servir para producir seres
humanos vivos
POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS
Kee K, et al. Nature 2009; 462: 222-225
Editorial. Nature 2008; 452:913
265
Pero las experiencias más excitantes en este terreno han sido
realizadas por dos grupo de investigadores chinos que han
logrado producir ratones vivos a partir de células iPS
POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS
266
El primero de ellos lo consiguió a partir de la
producción de blastocistos tetraploides a los que se
habían previamente transferido las células iPS
POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS
Kang L, et al. Cell Stem Cell 2009; 5: 135-138
267
Pero más interesante aun han sido las experiencias de Zhao y col que han logrado producir 31 ratones vivos
a partir de 37 líneas de células iPS generadas de fibroblastos de piel. La técnica utilizada ha sido
similar a la de Kang por medio de la cual tras inyectar las células iPS en blastocistos normales estos fueron transferidos a hembras que quedaron preñadas. Los
ratones generados tenían entre un 5% a 80% de quimerismo.
Pero lo más interesante de estas experiencias es que a partir de los ratones producidos se pudo producir
una segunda generación de ratones vivos que tenían las características genéticas del ratón del cual se
habían derivado las células iPS
POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS
Zhao X, et al. Nature 2009; 461:86-90
268
El último grupo en conseguir animales vivos a partir de células iPS ha sido el de Boland y col que utilizando una técnica similar a la de
Zhao, han logrado también que los embriones generados tuvieran
características genéticas similares a la de los ratones de los que se habían derivado las
células iPS
POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS
Boland M, et al. Nature 2009; 461 91-94
OTROS POSIBLES USOS ABERRANTES DERIVADOS OTROS POSIBLES USOS ABERRANTES DERIVADOS DE LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS GERMINALES DE LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS GERMINALES
OBTENIDAS A PARTIR DE CÉLULAS iPSOBTENIDAS A PARTIR DE CÉLULAS iPS
Fibroblastos donados por un varón
Mujer utilizada con fines reproductores Células iPS
Hombre utilizado con fines reproductores
Ovocito Espermatozoides Ovocitos Esperma
Fertilización heterosexual
Fertilización heterosexual
Fertilización entre ambos gametos de un mismo individuo
Modificado de Power and RaskAnnals Internal Medicine 155; 114-121, 2011Madre subrogada
VALORACIÓN ÉTICA DEL VALORACIÓN ÉTICA DEL ESQUEMA ANTERIORESQUEMA ANTERIOR
Además de otras dificultades éticas la Además de otras dificultades éticas la posibilidad de generar embriones posibilidad de generar embriones
humanos a partir de las células humanos a partir de las células germinales derivadas de células iPS germinales derivadas de células iPS
obtenidas de células somáticas adultas obtenidas de células somáticas adultas abre la puerta a producir seres humanos abre la puerta a producir seres humanos
vivos con dos padres y una madrevivos con dos padres y una madre
270
271
BREVE CONSIDERACIÓN
ETICA
272
No cabe duda que una de las características más positivas de las
células iPS es que no se requiere utilizar células madre embrionarias
para obtenerlasSin embargo, al poder derivar de ellas,
animales vivos, se abre la posibilidad de poder clonar seres humanos sin tener que recurrir a la transferencia
nuclear somática
BREVE CONSIDERACIÓN ETICA
273
Esto presupone que la responsabilidad ética ultima
del uso de las células iPs queda en mano de los propios
investigadores, firmas comerciales y la sociedad en
general
BREVE CONSIDERACIÓN ETICA
274
MOTIVACIÓN ÉTICA DE LAS
EXPERIENCIAS DE YAMANAKA
275
MOTIVACIÓN ÉTICA DE YAMANAKA PARA SUS INVESTIGACIONES
• “Cuando vi el embrión, rápidamente me di cuenta de que no había diferencia entre él y mis hijas”
• “Pensé que no podemos permitirnos destruir embriones para nuestras investigaciones”
• “Tiene que haber otro camino”
M Fackler “The New York Times” 11-XI-2007
276
