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¿Las células madre podrían salvar de la extinción a las especies amenazadas?

“…Estamos en un futuro no muy lejano. Un grupo de investigadores han traído nuevamente a la vida a una población de rinocerontes blancos extintos hace algunos unos años atrás. Esto se logró gracias a que a inicios del siglo XXI, los científicos de la época decidieron congelar y almacenar células del fibroblasto de todos los animales del planeta, sobre todo de los que en ese entonces se encontraban en peligro de extinción. Lo que hicieron fue transformar los fibroblastos del rinoceronte blanco en células madre y a partir de ellas generar espermatozoides y óvulos los cuales fueron fertilizados y desarrollados en un vientre artificial”. Bueno, esta historia podría ser posible ya que científicos estadounidenses han desarrollado células madre a partir de fibroblastos de dos especies en peligro de extinción según un artículo publicado hoy en Nature Methods.

dril

Durante los últimos años, se ha desarrollado y perfeccionado una técnica para generar células madre a partir de células ya diferenciadas como las células del fibroblasto. Mediante la inserción de ciertos genes, los científicos son capaces de reprogramar una célula diferenciada para restaurar su capacidad de convertirse en cualquier otro tipo de célula (pluripotencia). Estas células madre inducidas a pluripotencia (iPSC) han permitido regenerar células del hígado, del sistema nervioso, entre otras. Entonces, las iPSC también tendrían la capacidad de regenerar células germinales masculinas y femeninas, y así obtener óvulos y espermatozoides.

Se imaginan si tuviéramos la capacidad de generar células germinales de animales en peligro de extinción, sobre todo de aquellos cuyos números poblacionales son tan bajos que hace difícil elaborar programas de repoblamiento debido a la depresión endogámica. Podríamos tomar células de diferentes individuos, reprogramarlas y convertirlas en células germinales, luego hacer fertilización asistida entre diferentes individuos para generar variabilidad genética y así repoblar una especie amenazada. Lamentablemente, las técnicas para generar iPSC sólo han sido desarrolladas para células humanas y animales de investigación como ratones y monos Rhesus.

Científicos del Instituto de Investigación Scripps liderados por la Dra. Inbar Friedrich Ben-Nun han adaptado las técnicas de desarrollo de iPSC para la reprogramación de células dos especies amenazadas: el dril (Mandrillus leucophaeus) y rinoceronte blanco del norte (Ceratotherium simum cottoni). El dril es uno de los monos más amenazados del mundo, sólo se encuentran algunas pocas poblaciones en Nigeria, Camerún y Guinea Ecuatorial. Por su parte, el rinoceronte blanco está prácticamente extinto, actualmente sólo existen siete individuos.

Por suerte, el Instituto para la Investigación y Conservación del Zoológico de San Diego tiene un programa llamado Frozen Zoo® el cual fue establecido en 1972 para congelar y preservar material biológico que consiste en ADN, cultivo de células viables, esperma, óvulos, sangre, etc. de 8,400 individuos de unas 800 especies, para futuros esfuerzos de protección y conservación de especies amenazadas.

Friedrich Ben-Nun y sus colegas tomaron los fibroblastos almacenados en el Frozen Zoo® de estas dos especies y usaron la misma técnica empleada para generar las iPSC humanas. Usando un retrovirus, los investigadores insertaron los cuatro factores encargados de la reprogramación celular: POU5F1 (también conocido como OCT4), SOX2, KLF4 y MYC, y lograron obtener cuatro tipos diferentes de iPSC de dril pero ninguna del rinoceronte blanco. El problema fue que el retrovirus no reconocía las células del rinoceronte blanco tal como lo hacía con las células del dril quien es una especie más relacionada con nosotros. Entonces, los investigadores cambiaron de retrovirus por uno que si reconozca e infecte las células del rinoceronte blanco —el VSV— y gracias a esta modificación lograron obtener tres tipos diferentes de iPSC.

La adaptación de la técnica en estas dos especies fue un éxito. Las iPSC generadas fueron viables y normales. Los genes introducidos fueron silenciados y los genes relacionados con la pluripotencia se activaron una vez los fibroblastos fueron reprogramados. Además, las iPSC no mostraron problemas de segregación cromosómica (aneuploidías). Otro resultado alentador fue que las iPSC pudieron formar cuerpos embrioides in vitro, quienes tienen la capacidad de generar las tres capas germinales de los animales: mesodermo, endodermo y ectodermo.

Con este estudio, Friedrich Ben-Nun y sus colaboradores demostraron que se podría obtener iPSC de cualquier animal. Sin dudas las aplicaciones de las iPSC son grandes. Tendríamos la capacidad de generar células germinales y mediante fertilización asistida podríamos establecer programas de repoblamiento sin el riesgo de perder diversidad genética. Por otro lado, se pueden usar las iPSC para la terapia celular en animales que se ven amenazados por enfermedades extrañas como la diabetes y otros problemas degenerativos.

Sin embargo, se requiere del uso de factores de reprogramación celular específicos de cada especie ya que la eficiencia obtenida usando los factores humanos fue sumamente baja. El problema es que para obtener los factores específicos de cada especie primero deben ser identificados estudiando los factores que se expresan durante el desarrollo embrionario de estos animales amenazados, algo que en la práctica es imposible, más aún si no tienen sus genomas secuenciados. Por suerte, la iniciativa de Frozen Zoo® nos permitirá conservar para el futuro una de las partes fundamentales de los organismos: su ADN.


Referencia:

ResearchBlogging.orgFriedrich Ben-Nun, I., Montague, S., Houck, M., Tran, H., Garitaonandia, I., Leonardo, T., Wang, Y., Charter, S., Laurent, L., Ryder, O., & Loring, J. (2011). Induced pluripotent stem cells from highly endangered species Nature Methods DOI: 10.1038/NMETH.1706

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