Logran transformar células de la piel en motoneuronas para un mejor estudio de la ELA

Las neuronas motoras –o ‘motoneuronas’– son las células responsables de llevar los impulsos nerviosos del cerebro y la médula espinal a los músculos voluntarios del organismo. Unas células cuya muerte da lugar a la degeneración muscular –con la consecuente parálisis y ulterior deceso precoz del afectado– que tiene lugar en algunas enfermedades tan devastadoras como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la atrofia muscular espinal. El problema es que el estudio del funcionamiento y degradación de estas motoneuronas, indispensable para el desarrollo de tratamientos efectivos, no resulta nada fácil. Y es que a día de hoy aún no se ha logrado cultivar estas neuronas en el laboratorio. Y las motoneuronas de los modelos animales –sobre todo, ratones– no son exactamente ‘lo mismo’. Sin embargo, esta situación podría cambiar drásticamente con el descubrimiento por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis (EE.UU.) de cómo transformar células de la piel en motoneuronas. Y de forma directa, es decir, sin necesidad de inducir a las células cutáneas a ‘involucionar’ a un estado de célula madre –más concretamente, de célula madre pluripotente (iPS), con capacidad ilimitada para convertirse en cualquier célula de cualquier tejido del organismo.

Como explica Andrew S. Yoo, director de esta investigación publicada en la revista «Cell Stem Cell», «volver hacia atrás hasta una fase de célula madre pluripotente es un poco como demoler una casa y construir una nueva desde los cimientos. Lo que hemos hecho es más como una ‘renovación’. Cambiamos el interior, pero dejamos la estructura original, manteniendo así las características del envejecimiento de las neuronas adultas que queremos estudiar».

De la piel al SNC

Entre otras ventajas, el nuevo estudio permitirá, por fin, estudiar el funcionamiento de las motoneuronas del sistema nervioso central (SNC) humano en el laboratorio. Es decir, ya no habrá que recurrir a los modelos animales. Tan solo se requerirá una muestra de piel del propio paciente. Y asimismo, se posibilitará que las motoneuronas estudiadas tengan la misma edad que las células cutáneas y, por tanto, la edad del paciente. Algo que no se puede lograr cuando se induce la transformación de una célula –por ejemplo, de la piel– en una iPS para su posterior diferenciación en otra célula –en este caso, una motoneurona ‘nueva’.

Como indican los autores, «mantener la edad cronológica de estas células es vital para estudiar las enfermedades degenerativas que se desarrollan en personas a diferentes edades y empeoran con el paso de las décadas».

Con objeto de ‘convertirlas’ en motoneuronas, los autores expusieron las células de la piel a distintas señales moleculares cuyos niveles son muy elevados en el cerebro. Es el caso de unos pequeños segmentos de ARN –o ‘microARN’– denominados ‘miR-9’ y ‘miR-124’, que como ya había constatado una investigación previa llevada a cabo por los mismos investigadores están implicados en el ‘re-empaquetamiento’ de las instrucciones genéticas de la célula.

Sin embargo, hacen falta más ingredientes. El ‘re-empaquetamiento’ posibilita que las células cutáneas se transformen en neuronas ‘genéricas’, pero hace falta activar la expresión de los genes que impulsarán su diferenciación en motoneuronas. Por ello, los autores utilizaron múltiples moléculas y combinaciones para concluir el proceso, hallando que la adición de dos factores de transcripción –‘ISL1’ y ‘LHX3’– inducían la conversión de las células de la piel en motoneuronas de la médula espinal en un plazo de 30 días.

Como refiere Andrew Yoo, «en el estudio hemos utilizado únicamente células de la piel de individuos con edades comprendidas entre los 20 y los 69 años. Nuestros resultados muestran que las moléculas pequeñas de ARN pueden actuar con otras señales celulares, concretamente con los factores de transcripción, para generar tipos específicos de neuronas, en este caso concreto motoneuronas. En el futuro, el objetivo será estudiar las células cutáneas de pacientes con trastornos de la neurona motora. Nuestro proceso de conversión debería revelar algunos aspectos tardíos de la enfermedad mediante el uso de neuronas derivadas directamente de los pacientes».

Medicina regenerativa

En definitiva, la nueva capacidad de los investigadores para convertir células cutáneas humanas en otros tipos de células, caso de las neuronas, mejorará el conocimiento sobre las enfermedades y posibilitará el desarrollo de nuevas vías para la cura de los tejidos y órganos dañados.

Como concluyen los autores, «las motoneuronas obtenidas en nuestro estudio fueron ‘mejores’ que las que se obtienen de ratones en término de los genes activados y silenciados y su funcionamiento. Sin embargo, no tenemos una certeza total de que estas motoneuronas sean exactamente similares a las que se encuentran de forma natural en los humanos adultos dado que es muy difícil obtener muestras y cultivarlas en el laboratorio. Se requieren futuros estudios en los que se analicen las muestras neuronales donadas por pacientes ya fallecidos para determinar el grado de precisión de estas células a la hora de imitar a las motoneuronas humanas nativas».