El futuro de las aplicaciones de las células madre está plagado de esperanzas para todas aquellas personas que esperan una cura a la diabetis tipo 1, el Parkinsón o una lesión de rodilla a través de la medicina regnerativa, para las personas que tras un accidente necesiten un trasplante de un órgano bioartificial e incluso para aquellos que recurren a los tratamientos de estética para evitar la caida del cabello, borrar las arrugas o moldear su figura. Pero las células madre no son sólo ricas en aplicaciones médicas en el futuro, en la actualidad existen numerosos tratamientos para enfermedades de tipo hematológico, para determinados tipos de cáncer com la leucemia y para algunas patologías genéticas o imnunológicas. En este blog tienes información contrastada de las diferentes aplicaciones de las células madre en la actualidad, tanto en humanos como en animales y de las investigaciones que se están haciendo para nuevas aplicaciones: infartos de corazón, curación de fracturas, aumentos pecho, la alopecia, regeneración de la piel, de venas, arterias, músculos y articulaciones, la construcción de un corazón o un pulmón bioartificial... y son proyectos que ya están en vías de desarrollo. Además de la medicina regenerativa en las aplicaciones clínicas también tenemos en cuenta las terapias génicas y los tratamientos de inmunología, ya que por ejemplo el trasplante de riñones de otra persona es más eficaz si se administran células madre al mismo tiempo.

Esófagos bioartificiales y sus trasplantes

El esófago es esa parate del tracto digestivo que está justo antes del estómago, tiene forma de tubo y de la que raramente somos conscientes. Es poco frecuente tener una enfermedad que afecta a este fragmento del sistema digestivo, pero si el problema es grave nos encontramos con un factor que lo complica todo: a fecha de 2014 no se realizan trasplantes del esófago.


2008. El científico Paolo Macchiarini realiza el primer trasplante de tráquea bioartificial, usando un sistema de lavado de células, bautizado como descelularización. Esta técnica es imprescindible para crear esófagos bioartificiales, ya que al eliminar las células del donante muerto se evita el rechazo inmunitario.

2014, abril. El italiano Paolo Macchiarini desde el Instituto Karolinska en Estocolmo (Suecia) y la estadounidense Doris Taylor, desde el Instituto del Corazón en Texas (EEUU) consolidan una técnica experimental para realizar el trasplante de esófago en ratas. La técnica consiste en descelularizar el esófago muerto hasta eliminar todas las células, quedando sólo un andamiaje de colágeno. Se cultivan millones de células madre de la médula ósea en el andamiaje de colágeno.

".... la principal limitación del estudio es el corto periodo de tiempo por el que han trasplantado el esófago, ya que para su utilización en clínica habría que demostrar que a largo plazo es estable y que la función del órgano es mejor que las terapias disponibles hoy en día".

2015. Se espera poder realizar los primeros trasplantes de esófagos bioartificiales, seguramente dentro de algún estudio clínico.

Regeneración de órganos humanos en vivo

El uso de órganos bioartificiales como sustitutos para aquellos que han sufrido daños serios es una idea muy sugerente, pero para mantener nuestros órganos enteros y sanos hay más opciones. Cuidarse y llevar una vida sana es vital, pero ahora la medicina regenerativa intenta abrir una nueva vía: la regeneración de los órganos en vivo. La idea general es emplear algún medicamento o procedimiento que active el organismo para que sus células madre regeneren el órgano diana.

Se sabe que el hígado tiene capacidad para regenerarse (por ello se permiten donaciones parciales de hígado, a pesar de que sólo disponemos de un hígado).

2014, abril.  Investigadores de la Universidad de Edimburgo (Escocia, Reino Unido) hacen que se regenere por primera vez la glándula del timo en vivo en ratones. El procedimiento es sencillo y requiere un único factor de transcripción. Aún no se ha dado el paso a los ensayos clínicos para probar el procedimiento en humanos.

Nuestros datos establecen que la regulación positiva de un solo factor de transcripción puede revertir sustancialmente la involución tímica relacionada con la edad, la identificación de FOXN1 como un objetivo específico para la mejora de la función del timo y, por tanto, la competencia inmunológica en los pacientes. Más ampliamente, que demuestran que la regeneración de órganos en un mamífero de edad avanzada puede ser dirigida por la manipulación de un único factor de transcripción, proporcionando un paradigma provocativa que pueda ser de amplio impacto por la biología regenerativa.

Lo más importante del método es su sencillez. Uno de los futuros retos es ver si el mismo método podría ser usado para regenerar otros órganos empleando un sólo factor de transcripción (aunque para cada órgano es de esperar que la molécula capaz de activar la regeneración será diferente).

Telómeros de las células madre

Para poder trabajar con células madre en el laboratorio es importante poder diferenciarlas de otras células del cuerpo y una de las características que las distinguen es que tienen los telómeros más largos. ¿Qué son los telomeros? Como podrás ver en cualquier libro de genética los telómeros son una parte de los cromosomas, del ADN.  Para ser exactos son los extremos de los cromosomas, una parte del ADN que tiene secuencias repetitivas y que no tiene información para fabricar proteínas (es lo que se llama ADN no codificante). Lo curioso es que los telomeros largos permite que las células eucariotas tengan una esperanza de vida más alta. Por ello hoy en día son uno de los focos de atención de la investigación científica de las células madre: ya que interesa saber.

Desaparece el CRM, el programa del NIH para las células madre

Las células madre están aportando bastantes alegrías a la ciencia y por ello ha fluido bastante dinero para apoyar su investigación, pero a veces también se cierran algunos aportes económicos. La mala noticia de este mes ha sido el cierre del programa del NIH (National Institute of Health) de Estados Unidos que está enfocado en las células madre y la medicina regenerativa. El programa se llama CRM, Center of Regenerative Medicine, y después de anunciar que no va a seguir adelante el 4 de abril desapareció su sección en la página Web del NIH.

¿Porque en este momento el NIH deja de financiar la investigación con células madre? El director Mahendra Rao y algunos de los funcionarios del NIH explican que se están planteando la forma de trabajar en el centro. Pero la crisis se debe a que de todos los proyectos valorados sólo uno de ellos fue seleccionado para recibir una subvención. El trabajo aprobado del CRM era un ensayo clínico con células iPS para curar daños de la retina del ojo por la degeneración macular que acontece con el paso de los años. Otras investigaciones enfocadas a la curación de enfermedades cardíacas, la enfermedad de Parkinson o cáncer no han superado la puntuación necesaria para ser financiados por la administración de EEUU.

Para colmo el ensayo subvencionado tiene competidores en otras partes del mundo que también tienen ensayos clínicos similares y que en ocasiones están más avanzados. Otros ensayos de células iPS humanas están más adelantados, por ejemplo, uno ensayo sobre la degeneración macular diseñado por Masayo Takahashi en el Centro RIKEN de Biología del Desarrollo en Kobe, Japón, que ya ha empezó a reclutar pacientes en agosto pasado.

Aún no está claro si el cierre del programa de medicina regenerativa del NIH será definitivo o sólo algo temporal, aunque es curioso que suceda ahora que EEUU se ha consolidado como líder en la investigación con células madre. Anderson dice que el CRM no va a continuar en su forma actual. "El campo se está moviendo tan rápido que tenemos que reflexionar." Con ese fin, el NIH planea llevar a cabo un taller en mayo para reunir a investigadores de células madre en un mismo espacio y decidir qué hacer con el programa y el presupuesto que queda. "Para mí eso es sólo la ciencia inteligente", dice. "Si algo no está en camino de no seguir gastando dinero en él." 

Recreación de tumores con impresión 3D

Para comprender mejor el funcionamiento del cáncer y otras enfermedades los científicos necesitan experimentar en modelos de laboratorio. En la actualidad la experimentación con animales ha menguado mucho y se emplean cultivos de células en 2D (sobre una superficie llana), y otros sistemas como los "órganos en un chip". Pero los investigadores ya han dado un paso más, están recreando los tejidos en 3D, empezando por los tumores. El objetivo es muy claro aprender más sobre el funcionamiento de los tejidos.

2014. Colaboración de investigadores de China y EEUU logran un modelo 3D de células madre de cáncer de cuello de útero. Para construir el modelo se emplean impresoras 3D. El modelo consiste en una rejilla de alginato y fibrina que recrea las proteínas fibrosas de la matriz extracelular de los tumores de tipo cervical. Esta estructura de rejilla se recubre con células madre tumorales Hel-a, que pertencen a un tumor cervical. Estos modelos son muy interesantes para realizar análisis sobre las terapias a gran escala, ya que es más barato, más seguro y rápido que realizar un ensayo clínico.

Se usarán los tumores impresos en 3D para realizar algunos experimentos

  • Estudiar la forma en que se reproducen las células madre y crece el tejido.
  • Estudiar cómo se expresan las proteinas MMP.
  • Evaluar la resistencia del tumor a diferentes fármacos contra el cáncer.
  • Observar los efectos de algunas terapias conocidas.
  • Observar si las células sobreviven al proceso de impresión 3D.
En teoría los tumores imprimidos en 3D se podrán realizar en un futuro a partir de las células de cada persona. De esta forma se podrá experimentar en el laboratorio que cual de ellos es más adecuado para esa persona, para después aplicarlo a la persona como tratamiento.

Vaginas, órganos artificiales con células madre

La creación de órganos artificiales con células madre poco a poco va completando el complejo puzzle del cuerpo humano. La última noticia ha sido la creación de vaginas bioartificiales. Para crearlas en el laboratorio se tomaron muestras de células de las vulvas de las mujeres y se cultivaron en un andamio de colágeno biodegradable. Una vez habían madurado suficiente se realizaron una operación quirurgica para implantar las vaginas bioartificiales. Los médicos insertaron las vaginas bioartificiales en la cavidad abdominal de las pacientes, manteniéndolas sujetas con un stent durante las primeras seis semanas. Tras un breve periodo de tiempo las vaginas quedaron completamente integradas en su cuerpo.

2000. El equipo de investigación del Dr. Anthony Atala, del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa de Carolina del Norte (EEUU), inicia su investigación para la creación de vaginas bioartificiales a partir de células madre.

2005. Se empieza un ensayo clínico de tipo 1, en el que se realizarán intervenciones de implantes de vagina bioartificial a 4 pacientes de EEUU (2005-2008). Las pacientes operadas, son adolescentes que tienen un sindrome en el que los órganos sexuales femeninos (vagina y útero) están atrofiados.

2014, abril. Se publican los resultado del ensayo clínico del Dr Antony Atala, en The Lancet, mostrando como tras 8 años de las primeras intervenciones los resultados de las técnicas regenerativas con células madre han sido muy positiva. Las mujeres que se sometieron al tratamiento exponen que sus relaciones sexuales son normales y satisfactorias, y que no han tenido ningún tipo de complicación. También se ha reportado que todas ellas ovulan, y aunque ninguna ha decidido tener hijos, todo parece indicar que no tendrán ningún problema en ser madres.

Fabricación de sangre bioartificial a gran escala

Si usted fuera un vampiro seguro que esta noticia le alegraría, ya que se estima que en 20-30 años será posible la creacón de sangre en laboratorio a gran escala. Como podrás imaginar si los científicos involucrados consiguen tener éxito podría ser una alternativa viable a la transfusión de sangre. Todo gracias a las células madre, ese ejercito invisible de diminutos obreros que se multiplican para mantener tu cuerpo en buen estado. La fabricación de sangre a gran escala puede ser un negocio muy rentable, ya que en nuestro planeta se realizan alrededor de 70 millones de transfusiones de sangre al año, un cantidad jugosa, que hará que los laboratorios tengan interés en tener esta aplicación médica terminada. Pero esto sucederá posiblemente en la década de 2040-2050, así que mientras tanto las autoridades sanitarias de España nos recuerdan que sigue siendo necesaria la donación altruista de sangre, para poder salvar vidas y realizar intervenciones quirúrgicas.

Y no todo es beneficio económico. Poder generar sangre en grandes cantidades tendrá un efecto beneficioso sobre la salud de muchas personas del planeta.

  • Si todo va bien se podrán crear grandes cantidades de sangre de todos los tipos A+, A-, B+, B+, 0+, 0-, AB+ y AB-. Esto será un beneficio general para los servicios de urgencias y para los quirófanos.
  • Dentro de los países desarrollados las personas más beneficiadas por el avance serían los pacientes de grupo sanguíneo 0 negativo, ya que ellos sólo pueden recibir sangre del tipo 0 negativo y rechazan la sangre de los otros grupos sanguíneos.
  • El uso de sangre bioartificial reduciría casi a 0 la probabilidad de contagio de enfermedades. Esto sería especialmente importante en aquellas zonas del planeta donde el SIDA está más extendido.
  • En teoría el uso de sangre bioartificial podría ser beneficioso en conflictos bélicos.
  • Se podrá aplicar un método similar dentro de la veterinaria, para tener sangre de animales y poder hacer una transfusión si fuera necesario.
  • La sangre bioartificial será importante en colonias en las que hay una población reducida. Como por ejemplo, las futuras colonias espaciales en la Luna o en Marte, donde el número de donantes es mínimo.
  • La sangre bioartificial en el ámbito deportivo también puede tener una aplicación, para la a
  • Uso de sangre creada a medida para investigación científica. Quizás te parezca que es la aplicación con menos importancia, pero en realidad es la primera que se obtendrá. Al principio la creación de sangre en laboratorio se realizará en pequeñas cantidades, pero mientras se perfecciona el procedimiento (puede llevar varios años) los laboratorios podrán usarlas en pequeñas cantidades.

 La generación de sangre en el laboratorio en principio pueden realizarse a partir de 3 fuentes:

  • Células madre embrionarias.  En 2008 esta vía ya estaba siendo investigada. 
  • Células madre adultas hematopoyéticas, como las del cordón umbilical. En la actualidad estas células se usan para tratamientos de afecciones sangúineas, como algunos tipos de anemias. 
  • Células madre iPS (2014). Esta vía es la que han puesto en marcha hace unos meses unos investigadores de Reino Unido, que ya tienen resultados. Un equipo de científicos dirigido por el director SNBTS Marc Turner está en la actualidad iniciando un proyecto para poder obtener sangre a partir de células normales del cuerpo, induciéndolas primera a células iPS y a partir de ellas crear glóbulos rojos humanos. 
Las expectativas están ahora centradas en la generación de sangre con células iPS. Una vez creada la sangre, se necesitará evaluar si es asimilada bien por los pacientes. Para ello se realizarán ensayos clínicos en 3 fases. El ensay de fase 1 ya está diseñado, se realizará con sólo 3 pacientes que tienen talasemia, un transtorno de los glóbulos rojos, para asegurarse que la transfusión es segura y al mismo tiempo se evaluan los efectos sobre estas tres personas. Los ensayos empezarán en 2016 y estarán al cargo de la Universidad de Edimburgo y el National Blood Transfusion Service escocés.

Dr. Turner y sus colegas, en un artículo publicado en octubre de 2013, de Cell Stem Cell, escribió lo siguiente: "While it is possible that clinical GMP-grade autologous iPSC lines could be derived on an individual basis, it seems unlikely that these will be used as a source for large numbers of patients in the near future, given the time and cost required to produce clinical GMP cell lines and to differentiate these into cells and tissues of clinical utility. It is likely, therefore, that a bank of allogeneic clinical GMP cell lines will be required to allow the field to develop over the next few years, raising the issues of how such a bank, or network of banks, could be established and, in particular, how immune incompatibility can best be managed."

Se estima que la fabricación de sangre a gran escala puede ser viable dentro de 20 años, queda un poco lejos, pero es uno de esos logros de las aplicaciones con células madre que la mayoría de nosotros podremos ver.