Investigadores de Cedars-Sinai han descubierto que la microgravedad tiene el potencial de contribuir a los avances que salvan vidas en la Tierra al facilitar la rápida producción en masa de células madre.

Un nuevo estudio, publicado en la revista de revisión por pares Stem Cell Reports, destaca las oportunidades clave discutidas durante el Simposio de Biomanufactura en el Espacio 2020 para expandir la fabricación de células madre en el espacio.

Tres categorías

La biofabricación, un tipo de producción de células madre que utiliza materiales biológicos como microbios para producir sustancias y biomateriales adecuados para su uso en aplicaciones preclínicas, clínicas y terapéuticas, puede ser más productiva en condiciones de microgravedad.

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Se desarrolla una biblioteca de células madre pluripotentes inducidas por humanos de seres humanos sanos para estudiar enfermedades

Los asistentes al simposio del espacio virtual en diciembre identificaron más de 50 oportunidades comerciales potenciales para realizar trabajos de biofabricación en el espacio, según el documento Cedars-Sinai. Los más prometedores se clasificaron en tres categorías: modelos de enfermedades, biofabricación y productos derivados de células madre.

El primero, el modelado de enfermedades, lo utilizan los científicos para estudiar enfermedades y posibles tratamientos mediante la replicación de estructuras de función completa, ya sea utilizando células madre, organoides (estructuras en 3D en miniatura cultivadas a partir de células madre humanas que se asemejan al tejido humano) u otros tejidos.

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El ayuno durante solo un día provoca que la regeneración celular intestinal se duplique, según un nuevo estudio

Los investigadores han descubierto que una vez que el cuerpo está expuesto a condiciones de baja gravedad durante períodos prolongados, experimenta una pérdida ósea acelerada y un envejecimiento. Al desarrollar modelos de enfermedades basados ​​en este proceso de envejecimiento acelerado, los científicos de investigación pueden comprender mejor los mecanismos del proceso de envejecimiento y la progresión de la enfermedad.

Otro tema muy discutido en el simposio fue la biofabricación, que utiliza procesos de fabricación para producir materiales como tejidos y órganos. Una de las tecnologías centrales de biofabricación es la impresión 3D.

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Ahora ya podemos editar células madre directamente en el cuerpo del paciente

Un problema importante con la producción de estos materiales en la Tierra tiene que ver con la densidad inducida por la gravedad, lo que dificulta que las células se expandan y crezcan. Con la ausencia de gravedad y densidad en el espacio, los científicos tienen la esperanza de poder usar la impresión 3D para imprimir formas y productos únicos, como organoides o tejidos cardíacos, de una manera que no se pueda replicar en la Tierra.

La tercera categoría tiene que ver con la producción de células madre y la comprensión de cómo la microgravedad influye en algunas de sus propiedades fundamentales. Algunas de estas propiedades incluyen la potencia, o la capacidad de una célula madre para renovarse a sí misma, y ​​la diferenciación, la capacidad de las células madre para convertirse en otros tipos de células.

Las células madre pluripotentes inducidas (normalmente abreviadas como células iPS, por sus siglas en inglés: "induced Pluripotent Stem" ) son un tipo de células madre con características pluripotenciales (capaces de generar la mayoría de los tejidos).

Ahora, una biblioteca de líneas de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC) bien caracterizadas de humanos clínicamente sanos ha sido desarrollada por investigadores de Mount Sinai. Esta biblioteca de líneas de hiPSC con equilibrio de género, racial y étnicamente diversa se generó a partir de 40 hombres y mujeres clínicamente sanos de entre 22 y 61 años.

Desarrollo de futuros fármacos

Esta biblioteca puede servir como un recurso valioso de controles normales para el desarrollo humano in vitro, estudios de asociación genotipo-fenotipo, muchas enfermedades y evaluaciones de respuesta a fármacos.

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Ahora ya podemos editar células madre directamente en el cuerpo del paciente

Por ello, la investigación es un importante desarrollo tecnológico de modelos precisos basados ​​en células que se pueden utilizar para el descubrimiento de fármacos y la predicción de efectos adversos de los mismos.

Si bien el estudio que genera las líneas celulares no tiene un impacto directo en la atención o el tratamiento del paciente, la biblioteca puede respaldar el modelado riguroso de la enfermedad, la evaluación precisa de las respuestas del paciente a los medicamentos y los estudios futuros de asociación genotipo-fenotipo.

Investigadores del MIT descubrieron hace un par de años que el ayuno durante 24 horas activa un cambio metabólico en ratones, lo que hace que sus intestinos mejoren sus células madre intestinales.

Las células madre intestinales es un grupo pequeño de células madre pasivas que se activan en caso de necesidad y tienen el poder de generar todos los tipos celulares del intestino, y a medida que las personas envejecen, esta función comienza a disminuir, lo que puede propiciar un estómago más ineficiente que, entre otras cosas, nos hace aumentar de peso con la edad.

Ayuno intermitente

El intestino tiene un alto índice de regeneración celular por el desgaste que sufre en el ejercicio de las funciones de degradación y absorción de nutrientes y evacuación de los restos innecesarios. A grandes rasgos, toda la población celular se renueva una vez por semana. Es por ello que en el órgano hay un gran volumen de células madre en división constante que van dando lugar a diversos tipos celulares que componen el intestino.

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Ayuno intermitente: para adelgazar, ¿mejor un ayuno largo o varios más cortos?

Los investigadores encontraron que el ayuno de solo un día causó que la regeneración celular intestinal se duplicara. Si bien la prueba aún no se ha realizado en humanos, la biología detrás de estas células madre no es muy diferente a la nuestra.

El experimento, llevado a cabo en ratones jóvenes y adultos, permitió a los investigadores comprobar cómo, en ayunas, las células descomponen ácidos grasos en lugar de glucosa, lo que haría que las células madre, fuente de todas las células nuevas, se vuelvan más regenerativas. Disminuir las calorías de la dieta tiene efectos beneficiosos sobre la salud del organismo, por lo que un ayuno de 24 horas potenciaría este efecto.

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Cinco tipos distintos de ayuno intermitente para bajar de peso (y cuál es el mejor según la ciencia)

Las personas con diabetes o enfermedades metabólicas definitivamente deben consultar a un médico antes de intentar una dieta tan extrema. No es para todos, pero los resultados logrados por el ayuno parecen imitar la autofagia celular o la 'limpieza celular' de las células dañadas. Además, las evidencias del ayuno intermitente, si bien cada vez son mayores, aún no son completas y también aparecen contraindicaciones: si se quiere llevar a cabo un ayuno, han de tenerse en cuenta muchos factores relacionados con el estilo de vida, como los patrones de calidad de la dieta, la actividad física y las horas de sueño. En ningún caso puede recomendarse de forma aislada sin atender a estas cuestiones

En 2008, el Museo de arte Moderno de Nueva York (MoMa) exhibió una 'chaqueta de cuero' diminuta que no estaba elaborada con cuero vacuno, sino de tejido de ratón.

La obra artística se tituló Victimess Leather (cuero sin víctimas), y fue una creación de los "bioartistas" Oron Catts e Ionat Zurr, del laboratorio SymbioticA de la University of Western Australia.

Acto reivindicativo

El procedimiento para crear la chaqueta de cuero fue: las células derivadas de células madre embrionarias de ratón se cultivaron en una estructura de polímero que las guiaba hacia la forma de la minúscula prenda.

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Ahora ya podemos editar células madre directamente en el cuerpo del paciente

El biorreactor utilizado en este proyecto fue hecho a medida, basado en una bomba de perfusión de órganos diseñada por Alexis Carrel y Charles Lindbergh (sí, el famoso aviador). Lo que Carrel quería lograr era preservar la vida fuera del cuerpo: mantener vivos tejidos y órganos "in vitro", es decir, en recipientes de vidrio. Su artefacto se llamaba la bomba "Modelo T" y, en años posteriores, fue desarrollada por otros, conduciendo finalmente a la construcción de la primera máquina corazón-pulmón.

Con todo, la chaqueta no duró mucho tiempo como tal, porque a las pocas semanas de estar en la exposición se le cayó la manga, y poco después las células del tejido empezaron a separarse en grupo de la estructura de polímero.

La 'chaqueta de células de ratón' tenía un propósito reivindicativo, tal y como explica la comisaria de la exposición,** Paola Antonelli**, en el libro Cómo crear un ser humano, de Philip Ball:

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A partir de células madre se ha logrado cultivar cartílago

La idea de la producción in vitro de materiales de imitación del cuero como solución a los problemas asociados con la fabricación de cuero animal para bienes de consumo humano, y formaba parte de un conjunto más amplio de obras que abordaban el uso que se estaba dando a la tecnología para ensombrecer, más que para eliminar, a las víctimas de nuestro consumo.

Actualmente, reparar las células madre implica eliminarlas de sus escondites en lo más profundo del cuerpo, luego alterarlas genéticamente y devolverlas al paciente.

Sin embargo, una nueva investigación realizada en la Universidad de Harvard ha probado que pueden hacerlo en el propio cuerpo del paciente (de momento, en ratones).

Células madre

Debemos nuestras largas vidas a las células madre, que se encuentran anidadas en el interior de ciertos tejidos del cuerpo y reemplazan constantemente las células viejas. En los últimos años, los científicos han podido corregir enfermedades genéticas eliminando estas células madre, editando sus genomas y luego volviéndolos a implantar en el paciente.

El procedimiento estándar para editar células madre, extraerlas del cuerpo, sin embargo acarrea muchas complicaciones: porque las células madre pueden morir en el plato de cultivo, el sistema inmunitario del paciente puede rechazarlas una vez que se han trasplantado o simplemente no pueden volver a activarse.

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Ya podemos jugar a ser dioses: CRISPR ha empezado a cambiar el futuro de la especie humana (Despeja la X, 1x26)

Ahora, una nueva investigación dirigida por científicos de Harvard ha editado con éxito los genes de las células madre mientras aún está en el cuerpo. Sobre la base de trabajos anteriores, el equipo cargó la maquinaria de edición de genes en diferentes tipos de virus adeno-asociados (AAV). Estos virus pueden penetrar en las células de los mamíferos, y se han alterado para no causar enfermedades y sí para entregar una carga útil de maquinaria de edición de genes.

En las pruebas en ratones, los investigadores utilizaron los AAV para obtener el sistema de edición del gen CRISPR en diferentes tipos de células de la piel, la sangre y el músculo y las células progenitoras. Hasta el 60 por ciento de las células madre en el músculo esquelético fueron editadas, así como hasta el 27 por ciento de las células progenitoras de la piel y el 38 por ciento de las células madre en la médula ósea.

El equipo dice que este gran avance podría conducir a nuevos tratamientos para las enfermedades genéticas, en particular aquellas como la distrofia muscular que depende de la regeneración de tejidos. Según explica Sharif Tabebordbar, autor principal del estudio:

Nuestro estudio demuestra que podemos modificar permanentemente el genoma de las células madre y, por lo tanto, sus progenies, en su nicho anatómico normal. Existe un gran potencial para hacer avanzar este enfoque y desarrollar terapias más duraderas para diferentes formas de enfermedades genéticas.

A medida que envejecemos, tendemos a engordar. Una de las razones de que esto ocurra es que nuestra flora intestinal no funciona de la misma forma. Es algo que se ha podido constatar ahora con un experimento de ayuno realizado en ratones.

Ayuno

Investigadores del MIT han descubierto que ayunar durante 24 horas activa un cambio metabólico en los ratones, haciendo que sus intestinos mejoren sus células madre intestinales. Las células madre intestinales son los caballos de batalla del intestino que dan lugar a más células madre y a todos los tipos de células diferenciadas del intestino. Las células madre intestinales, a medida que las personas envejecen, funcionan peor y comienzan a disminuir.

Los investigadores encontraron que el ayuno por un solo día provocó que la regeneración de las células intestinales se duplicara. Si bien la prueba aún no se ha realizado en humanos, la biología detrás de estas células madre no es muy diferente a la nuestra. Según ha explicado David Sabatini, autor principal del estudio:

La selección farmacológica de esta vía puede proporcionar una oportunidad terapéutica para mejorar la homeostasis tisular en las patologías asociadas a la edad.

Naturalmente, no se sugiere que debamos todos ayunar una o dos veces por semanas para adelgazar. Quienes sufren diabetes y otras afecciones metabólicas, por ejemplo, no deberían ayunar. Tampoco se sabe si el ayuno funciona con todas las personas. Lo que señala el estudio es que la ciencia que hay detrás del ayuno empieza a estar cada vez más clara y es más consistente.

Los hallazgos sugieren que el tratamiento con medicamentos podría estimular la regeneración sin requerir que los pacientes ayunen, lo cual es difícil para la mayoría de las personas. Un grupo que podría beneficiarse de dicho tratamiento son los pacientes con cáncer que reciben quimioterapia, que a menudo daña las células intestinales. También podría beneficiar a las personas mayores que experimentan infecciones intestinales u otros trastornos gastrointestinales que pueden dañar el revestimiento del intestino.Los investigadores planean explorar la efectividad potencial de tales tratamientos, y también esperan estudiar si el ayuno afecta las habilidades regenerativas en células madre en otros tipos de tejidos.

Según informan en la revista PNAS investigadores de la Universidad y el Hospital Universitario de Basilea, se ha logrado crear cartílago articular estable a partir de células madre adultas que se originan en la médula ósea.

Este proceso es similar al tejido cartilaginoso formado temporalmente después de una fractura.

Regeneración

El grupo de investigación de Ivan Martin en el Departamento de Biomedicina ha demostrado ahora que al forzar ciertos eventos moleculares durante el desarrollo embrionario del cartílago articular, es posible generar tejido de cartílago estable a partir de células madre mesenquimáticas humanas adultas.

Esto se puede lograr inhibiendo la ruta de señalización de una proteína específica, la proteína morfogenética ósea (BMP). Se logró así tejido del cartílago estable, tanto en el laboratorio como en un modelo de ratón.

"Es importante destacar que hemos logrado nuestros conocimientos al imitar los procesos moleculares que ocurren durante la formación del cartílago embrionario", dice Ivan Martin. Estos resultados abren nuevas perspectivas en la regeneración del cartílago articular, así como en el establecimiento de modelos basados ​​en células madre para desarrollo del cartílago.

Por primera vez, una nueva técnica en la que está implicado el uso de células madre, dos personas invidentes han logrado recuperar la visión parcialmente. La técnica podría convertirse en una forma de cura para uno de las formas más comunes de ceguera.

Parche celular

A través de parche celular (con células oculares derivadas de células madre) que fue implantado en la retina de Waters en el Moorfields Eye Hospital, una instalación del Servicio Nacional de Salud en la ciudad natal del paciente, en Londres (Reino Unido), se ha logrado que una persona que había desarrollado degeneración macular volviera a ver. La degeneración macular representa casi el 50% de todas las deficiencias visuales en el mundo.

Los dos pacientes padecían degeneración macular asociada a la edad (AMD, por sus siglas en inglés), que destruye la visión central. Ambos estaban perdiendo la vista. Según su cirujano, no podían ver un libro, y mucho menos las letras impresas. Sin embargo, después de la operación ya pudo leer el periódico. Concretamente, de 60 a 80 palabras por minuto con gafas de lectura normales.

Los resultados de este estudio, publicado en la revista Nature Biotechnology, describen la implantación segura y efectiva de un parche de células de epitelio pigmentario de la retina diseñado específicamente. Según Peter Coffey, del Instituto de Oftalmología del University College de Londres y coautor del estudio:

Este estudio representa un progreso real en medicina regenerativa y abre la puerta a nuevas opciones de tratamiento para las personas con degeneración macular relacionada con la edad.

Uno de los éxitos de la prueba ha sido demostrar que no hubo necesidad de drogas para suprimir todo el sistema inmune del paciente a fin de evitar el rechazo de las células madre. En cinco años, Reino Unido ya podría estar prescribiendo de forma asequible este tratamiento.

Imagen | EA1AER

Un nuevo método que activa las células madre podría ayudar a reparar los dientes. Investigadores del King's College London implantaron esponjas de colágeno empapadas con tres inhibidores, incluido un medicamento que se probó como un agente terapéutico para la enfermedad de Alzheimer, en dientes de ratón dañados.

Una vez en su lugar, las esponjas infundidas con medicamentos catalizaron las células madre dentro de la dentina, el material óseo debajo del esmalte duro, llenando las cavidades con tejido vivo y restaurando esa parte del diente para la salud.

Reparación autónoma

Los investigadores perforaron agujeros en los dientes de los ratones y luego los rellenaron con esponjas empapadas en uno de los tres tipos de inhibidores de la glucógeno sintasa cinasa (GSK-3). Uno de los tres inhibidores, llamado Tideglusib, se ha probado como un tratamiento para el Alzheimer: se cree que los inhibidores de GSK-3 reducen el número de placas beta-amiloides y proteínas tau en el cerebro.

Nuestros dientes producen suficiente dentina por sí solos para reparar pequeñas grietas y lesiones, pero cuando una cavidad es muy grande, nuestros dientes no están a la altura del trabajo. Los dentistas usualmente llenan el orificio con cementos y masillas que sellan el espacio, pero estos implantes artificiales pueden deteriorarse con el tiempo y caerse. Es preferible rellenar una cavidad con material dental real, no solo porque dura más tiempo, sino porque un diente completo también es mucho más saludable.

Por el momento, según publican en un estudio, los investigadores examinaron los dientes de los ratones seis semanas después de que se insertaron las esponjas. Las esponjas habían desaparecido, y en su lugar había dentina nueva y sana. Pero las células madre dentales podrían usarse para algo más que la creación de dentina. Ha habido interés en usar las células para cultivar dientes enteros, y la gama de aplicaciones también podría extenderse a otras partes del cuerpo. Se nos viene encima, pues, una emocionante vía de investigación al respecto.
Imagen | Bacteriano

Según un estudio que se espera que se inicie a finales de este año, los investigadores esperan utilizar células madre de una manera nueva y altamente controvertida: revertir la muerte.

Volver a la vida

El procedimiento pasaría por inyectar las células madre en las médulas espinales de la gente que se ha declarado clínicamente muerta cerebralmente, según explica Ira Pastor, CEO of Bioquark, el laboratorio que está detrás de este plan.

Los sujetos también recibirán una mezcla de proteínas inyectadas, estimulación nerviosa eléctrica y terapia con láser dirigida al cerebro. ¿Alguien ha pensado en Frankenstein?

El objetivo final: propiciar que crezcan nuevas neuronas y estimularlas para que se conecten entre sí y, de ese modo, vuelvan la vida al cerebro muerto. ¿Un objetivo de ciencia ficción?

De momento, sí. La literatura científica, por muy escasa que sea, parece demostrar que no se puede llevar a cabo lo que Bioquark espera que ocurra. No es la primera vez que comienza el ensayo. El estudio se inició en Rudrapur, India, en abril de 2016, pero nunca inscribió a ningún paciente, según explica Pastor, aunque lo cierto es que el estudio fue detenido.

Objetivo controvertido

Ahora, Pastor ha anunciado que la compañía está en las etapas finales de hallar una nueva ubicación para albergar de nuevo sus ensayos.

Si el protocolo es el mismo que en el ensayo bloqueado en India, se tratará de inscribir a 20 pacientes que recibirán un número diversos de tratamientos. Primero está la inyección de células madre aisladas de la propia grasa o sangre del individuo. Segundo, una fórmula peptídica inyectada en la médula espinal, supuestamente para ayudar a nutrir el crecimiento de las nuevas neuronas. En tercer lugar, un régimen de estimulación nerviosa y terapia con láser de más de 15 días para estimular las neuronas para que se formen conexiones.

Pero el proceso está plagado de cuestiones espinosas que lo tornan poco fiable. Por ejemplo, ¿cómo consiguen los investigadores completar los trámites de la prueba cuando la persona que participa está, legalmente, muerta? Si la persona recobrara la actividad cerebral, ¿qué tipo de habilidades funcionales tendría él o ella? ¿Están las familias recibiendo esperanzas para una cura duradera?

El neurólogo Ariane Lewis y el bioeticista Arthur Caplan escribieron en un editorial de 2016 sobre este ensayo, refiriendo que "no tiene fundamento científico" y que da a las familias "una esperanza cruel y falsa de recuperación". Pastor también replicó.

Lo cierto es que los cuatro tratamientos señalados anteriormente todavía tienen esacaso apoyo en la literatura científica. Las inyecciones de células madre en el cerebro o la médula espinal han mostrado algunos resultados positivos para los niños con lesiones cerebrales, pero poco más. En los dispositivos láser transcraneales, la evidencia es mixta: se ha demostrado que el enfoque estimula el crecimiento de neuronas en algunos estudios en animales, pero no se consigue en humanos. La literatura sobre la estimulación eléctrica del nervio mediano (que se ramifica desde la médula espinal hacia abajo del brazo y hacia los dedos) consiste principalmente en estudios de casos, pero si hay muerte cerebral parece imposible que pueda funcionar.

Por el momento, según 38 artículos publicados a lo largo de 13 años, si las directrices de la Academia Americana de Neurología para la muerte cerebral se cumplen, no existe la evidencia de que una persona con muerte cerebral haya recuperado la función cerebral. Nunca. Con todo, Pastor continúa teniendo esperanza en que su tratamiento múltiple ofrecerá resultados interesantes. Estaremos atentos a la primera resurrección científicamente comprobada. Hasta entonces, escepticismo.