Enfermedad de las motoneuronas: ¿cómo podrían ayudar las células madre?

La enfermedad de motoneuronas, es una enfermedad neurodegenerativa rara pero muy grave.Los tratamientos actuales pueden aliviar los síntomas, pero no hay cura. ¿Cómo podrían ayudar las células madre?

El conjunto de diferentes enfermedades causadas por daños en las células nerviosas (neuronas) que controlan nuestros músculos se denomina enfermedad de las motoneuronas (MND). Actualmente no existe ninguna cura para la MND, por lo que la mayoría de tratamientos están enfocados en mejorar la calidad de vida de los pacientes.

Aproximadamente un 10 % de los casos de MND se heredan de padres a hijos. Sin embargo, sigue sin conocerse la causa de la mayoría de casos de MND (90 %).

Muchas células del cerebro apoyan a las neuronas y las ayudan a funcionar. Existen cada vez más pruebas de que si estas células de apoyo dejan de funcionar, las motoneuronas son susceptibles de padecer daños.

Los investigadores están utilizando células madre para desarrollar métodos para cultivar neuronas y otras células en una placa para recrear (o «modelar») la MND. Esto ayuda en gran medida a los investigadores a estudiar y descubrir las causas de las lesiones neuronales y qué podría prevenirlas. Los sistemas modelo de células madre también son muy útiles para cribar nuevos fármacos y comprobar la seguridad y eficacia de nuevos tratamientos.

También se están desarrollando células madre como tratamientos para pacientes con MND. Puede que las células madre sean capaces de regular las respuestas inmunes o incluso producir factores de crecimiento que ayuden a las neuronas a sobrevivir y autorepararse.

Debido a la complejidad y a las múltiples facetas de esta enfermedad, los investigadores conocen relativamente poco sobre la MND. Este grado de complejidad también implica que los tratamientos de la MND deben rectificar simultáneamente muchos cambios en el cuerpo para ser eficaces a la hora de detener daños mayores en el sistema nervioso.

Reparar los daños causados por la MND supondrá un reto importante. Los investigadores están examinando las diferentes formas en las que podrían utilizar las células madre para reparar el sistema nervioso cultivando nuevas neuronas y células de apoyo. Para restablecer totalmente la funcionalidad del mismo, estas nuevas células también deben integrarse adecuadamente en la red de células que forma el sistema nervioso.

Human neural stem cells

El término “enfermedad de la motoneuronas“ (MND por sus siglas en inglés )  describe varias condiciones diferentes que afectan a las células nerviosas llamadas motoneuronas. Las motoneuronas se encuentran en el cerebro y la médula espinal. Su trabajo consiste en transmitir señales desde el cerebro a los músculos del cuerpo para controlar el movimiento. En MND, el daño a las motoneuronas interrumpe estas señales, lo que lleva a una  parálisis progresiva. Los pacientes pueden sufrir una variedad de problemas tales como espasmos, rigidez muscular, dificultades para hablar, tragar e incluso respirar. Con el tiempo, los músculos comienzan a debilitarse y perderse, por lo que los síntomas son cada vez peores.

La forma más común de la MND es la esclerosis lateral amiotrófica (ELA, o ALS en inglés), que representa aproximadamente el 60-70% de todos los casos. Generalmente se  la conoce como enfermedad de Lou Gehrig en los EE.UU..

Algunas formas de MND son hereditarias: se heredan en una familia. Alrededor del 10% de MND entra en esta categoría familiar. Por ejemplo, la mutación (o cambio) en un gen llamado superóxido dismutasa 1 (SOD1) fue la primera causa genética de MND en ser identificado y se conoce como 'ELA familiar'. Esta forma familiar de la enfermedad afecta a los pacientes exactamente de la misma manera que otras formas de ELA.

La mayoría de las enfermedades de motoneuronas no se heredan y no se conocen las causas.  Se piensa que las formas de enfermedad esporádicas o no hereditarias son causadas por la combinación de cambios genéticos, el entorno y estilo de vida del paciente. Los científicos creen que las motoneuronas pueden dejar de funcionar no sólo como consecuencia de cambios dentro de las células en sí, sino también por daños en el entorno inmediato de las motoneuronas en el cuerpo. Hay evidencia que indica que también otros tipos de células del sistema nervioso pueden estar involucradas.

Hasta la fecha, no existe una cura para la enfermedad de las motoneuronas. Los tratamientos actuales se centran en aliviar los síntomas para mejorar la calidad de vida de los pacientes. El único tratamiento disponible que afecta a la progresión de la enfermedad, es el Riluzol , pero sus efectos beneficiosos son muy limitados. Los científicos ahora están buscando tratamientos más eficaces.

Hasta ahora sabemos muy poco acerca de cómo y por qué las motoneuronas están dañadas y degeneran en la MND. Muchos factores parecen estar involucrados en la causa de la aparición y progresión de esta enfermedad. Para curar a los pacientes, una terapia tendría que hacer frente a la mayoría, si no todos los cambios perjudiciales que se están produciendo en el cuerpo.

Los investigadores ahora están estudiando las células madre para aprender de cerca lo que va mal en MND y para investigar si podrían ser utilizadas en nuevos tratamientos. Hay varios tipos diferentes de células madre que ofrecen distintas posibilidades para investigación y terapias.

Utilizar células madre para estudiar y comprender la enfermedad de las motoneuronas
Las neuronas motoras que están afectados por la enfermedad de las motoneuronas se encuentran en el cerebro y la médula espinal. Esto significa que es muy difícil  estudiar la enfermedad en los pacientes, y también obtener muestras de las células dañadas para un examen más detallado en el laboratorio.
En 2008, un equipo de científicos de la Universidad de Harvard en los EE.UU. utilizó las células de la piel de un paciente de ELA para hacer frente a este problema. Los investigadores transformaron primero las células de la piel en células madre pluripotenciales inducidas (células iPS) (células iPS). Las células iPS se comportan como células madre embrionarias y tienen la capacidad de convertirse en cualquiera de las diferentes células del cuerpo. Después utilizaron las células iPS para convertirlas en motoneuronas que mostraron signos de la enfermedad. Desde entonces, muchos otros investigadores han cultivado motoneuronas de la misma manera

Estas motoneuronas cultivadas en laboratorio son una herramienta poderosa para examinar las células humanas con la enfermedad, encontrar nuevas pistas sobre lo que está mal en ellas y examinar cómo influyen entre sí o se ven afectadas por otros tipos de células en su entorno.
Los investigadores pueden utilizar las células obtenidas de distintos pacientes para explorar las diferencias y similitudes entre las distintas formas de MND. La capacidad de hacer crecer un gran número de motoneuronas también permite a los científicos probar posibles fármacos directamente en las motoneuronas para el tratamiento de la enfermedad..

El uso de células madre como terapia 
Aunque algunos tipos de células madre se pueden utilizar para cultivar motoneuronas en el laboratorio, los científicos creen que es poco probable que simplemente trasplantar estas motoneuronas cultivadas en el laboratorio a pacientes sea la forma más eficaz para el tratamiento de MND. Las células trasplantadas tendrían que reemplazar los dos grupos de motoneuronas que se ven afectados por la enfermedad (en el cerebro y la médula espinal) y también tendrían que crear las conexiones adecuadas dentro de los complejos circuitos que conectan los músculos con el cerebro. Debido a que hay muchos factores que contribuyen al daño neuronal en la MND, también es posible que las células sanas trasplantadas pronto se dañarían demasiado.

Por todas estas razones, los científicos consideran que se debe hacer mucha más investigación de laboratorio, antes de pasar a los ensayos clínicos con las motoneuronas cultivadas en laboratorio .
Los científicos están investigando qué tipo de células madre podrían utilizarse para abordar los diferentes aspectos de esta enfermedad, y cómo cada tipo de célula madre puede ser más útil. Es probable que una combinación de enfoques sea necesaria debido a que una terapia de éxito tendrá que lograr una serie de cosas:

  • Proteger las motoneuronas existentes del paciente, apoyar su crecimiento y estimular un aumento en el número de motoneuronas sanas
  • Corregir las condiciones perjudiciales en el medio ambiente que rodea a las motoneuronas  en el cuerpo
  • Dirigirse no sólo a la médula espinal, sino también los puntos de conexión entre las motoneuronas y los músculos en sí, para permitir que las neuronas lleven  las señales desde y hacia el músculo.

Varios tipos de células madre están siendo probados por su potencial para superar estos problemas, incluyendo las células madre embrionarias y células madre mesenquimales. Las células denominadas "células progenitoras neuronales”, responsables de la creación  de nuevas neuronas en el cuerpo, también se investigan actualmente. Entre las células más prometedores hasta la fecha son las células madre de la médula espinal, que pueden producir tanto las motoneuronas como las células llamadas glia. Las células gliales secretan muchas de las proteínas conocidas como factores de crecimiento que ayudan a que las motoneuronas se desarrollen. También puede que sea posible utilizar células no neuronales, tales como células gliales para evitar mayores daños a las motoneuronas y estimular su reparación, proporcionando una versión de trabajo de la proteína SOD1, que no funciona correctamente en algunos tipos de MND.

En resumen, aunque las células madre ya son muy útiles en la investigación de MND, actualmente no existen terapias con células madre aprobadas para la enfermedad de motoneuronas. Es posible que el uso de células madre en terapias futuras nos dé la oportunidad de tratar muchas, si no todas, las causas de MND y ayudar al cuerpo a restaurar sus propias capacidades curativas. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar qué tipos de células madre pueden utilizarse y cómo pueden utilizarse mejor para ofrecer tratamientos seguros y eficaces.

 

Algunos estudios de laboratorio sugieren que ciertos tipos de células madre pueden ser eficaces para el tratamiento de la ALS en el futuro. Por ejemplo, los investigadores han trasplantado células madre mesenquimales o células progenitoras neurales en ratones con motoneuronas dañadas de forma similar a como en la ELA. Los estudios sobre cada uno de estos tipos de células muestran que la enfermedad progresa más lentamente en estos animales, que tienen menos pérdida de neuronas del motor, y que su esperanza de vida mejora. También se han diseñado genéticamente células progenitoras neuronales humanas para que liberen un factor de crecimiento que ayuda a que crezcan las motoneuronas y se ha demostrado que ayuda a proteger a las motoneuronas en ratas. Además, gracias a investigación en animales grandes y pacientes humanos se ha demostrado que es posible trasplantar estas células manipuladas de forma segura en la médula espinal humana.

En junio del 2012 se completó el primer ensayo clínico para estudiar la seguridad de la inyección de células madre de la médula espinal humana directamente en la médula espinal de pacientes con ELA. Doce pacientes participaron en el estudio y ninguno de ellos tenía reacciones adversas al tratamiento. Esta es una prometedora primera indicación de la viabilidad de tal enfoque y sugiere que sería seguro. Ahora se necesita más investigación para estudiar lo que ocurre con las células trasplantadas una vez que están en la columna vertebral y cómo son de eficaces en ayudar a reparar el daño.

Esta publicación fue creada por Christine Weber y revisado por Siddharthan Chandran y Rebecca Devon.

Traducido al castellano por Isabel Martín e Isidoro Martín.

La imagen de las células madre neurales humanas ha sido cedida por cortesía de la Clínica de Neurología Regenerativa Anne Rowling. La imagen de las neuronas motoras derivadas de células iPS han sido cedidas por cortesía de Gist Croft y Mackenzie Weygandt,  ganador de la competición ´BioScapes Olympus Digital Imaging ®`en el 2009.