La enfermedad de Alzheimer: ¿cómo podrían ayudar las células madre?

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La enfermedad de Alzheimer es la causa más común de demencia. El Alzheimer es una enfermedad compleja que afecta a las células nerviosas en muchas partes del cerebro y por esta razón es muy difícil encontrar un tratamiento eficaz. ¿Puede la investigación con células madre ayudar a enfrentar este desafío en el futuro?

La enfermedad de Alzheimer es la causa principal de demencia. Las personas afectadas por esta enfermedad a menudo sufren pérdida de memoria, confusión y cambios de humor.

Aún se desconoce su causa, pero existen varias teorías que apuntan a dos proteínas, llamadas «beta amiloide» y «tau», que se encuentran en zonas en deterioro en el cerebro de un paciente con la enfermedad de Alzheimer.

Al acumularse las proteínas beta amiloide, se forman placas que impiden que las neuronas envíen señales correctamente.

La proteína tau es importante para el funcionamiento normal de la célula, pero los investigadores creen que cuando se tuercen formando «nudos tau» impiden a las neuronas recibir nutrientes.

Actualmente no existe ninguna cura para la enfermedad de Alzheimer.

Los cerebros de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer producen menores cantidades de neurotrofinas, proteínas que ayudan a las neuronas a crecer y sobrevivir. Los estudios actuales están examinando las maneras de producir más neurotrofinas en los cerebros de estos pacientes.

En estos momentos, no existe ningún tratamiento con células madre aprobado para tratar esta enfermedad. Aunque se han visto efectos positivos con trasplantes de células madre neurales implantadas en los cerebros de ratones con una enfermedad similar al Alzheimer, los investigadores todavía siguen estudiando cómo actúan estas células madre y cómo podrían ayudar a reparar el cerebro.

Para poder estudiar la enfermedad, están utilizando células madre pluripotentes inducidas para producir neuronas con la misma base genética que la de las personas que padecen la enfermedad de Alzheimer.

La enfermedad de Alzheimer destruye muchas neuronas diferentes del cerebro, lo que hace que cada caso sea único y muy difícil de tratar.

Un tratamiento con células madre eficaz deberá distribuir células a todas las zonas dañadas del cerebro, fabricar los tipos de neuronas y otras células cerebrales correctos, «conectar» correctamente las neuronas nuevas en las redes de neuronas existentes y, sobre todo, ser seguro (es decir, no provocar cáncer u otras complicaciones).

Si se llegan a desarrollar tratamientos con células madre para la enfermedad de Alzheimer, estos tratamientos no detendrán la causa de la enfermedad. Esto significa que los tratamientos no serán duraderos y que los pacientes podrían padecer una recidiva.

La enfermedad de Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer es la causa más común de demencia. Los primeros signos de la enfermedad se manifiestan en fallos de la memoria o en la dificultad para encontrar las palabras adecuadas. Con el tiempo se desarrollan otros síntomas como confusión, cambios de humor o pérdida de memoria y estos se vuelven cada vez más graves.

Las causas de la enfermedad todavía no se conocen con certeza, pero los científicos han encontrado que las personas que padecen Alzheimer tienen una acumulación anormal de ciertas proteínas en el cerebro. Una de estas proteínas, llamada beta amiloide, se acumula formando “placas” y otra proteína, llamada tau, se tuerce formando “nudos”. Los científicos todavía están tratando de demostrar que estos cambios en el cerebro son los que provocan los síntomas del Alzheimer, pero una teoría es que las placas impiden que las células nerviosas en el cerebro puedan comunicarse correctamente y los nudos impiden a las células obtener los nutrientes necesarios. Independientemente de los procesos involucrados, es claro que a medida que el Alzheimer se desarrolla, algunas de las células nerviosas van muriendo. Conforme la enfermedad progresa, más y más células nerviosas, llamadas neuronas, desaparecen. Por esta razón, el Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa.

Alzheimer's disease neuron death
Placas y nudos: En esta figura se muestra una ilustración de la formación de placas y nudos de proteínas y su interacción con las neuronas, a medida que el Alzheimer se desarrolla.

Se ha estimado que alrededor del 1.5% de la población entre 65-69 años y alrededor de un 25% de la población de 90 años padece de la enfermedad de Alzheimer. Aunque la razón  exacta es desconocida, una serie de factores de riesgo se han vinculado con la enfermedad: el más importante es el envejecimiento. Se sabe que las mujeres son más propensas a padecer Alzheimer que los hombres y que la genética (es decir, la historia familiar) también juega un papel importante, entre otros factores.

No existe cura para la enfermedad de Alzheimer, pero existen medicamentos disponibles que pueden ayudar temporalmente con algunos de los síntomas, por ejemplo, ayudando a la memoria o a la habilidad de realizar las tareas diarias. La mayoría de estos medicamentos pertenecen a una clase llamada inhibidores de la colinesterasa (e.g. Aricept, Exelon, Reminyl). Estos medicamentos pueden ayudar a prevenir la descomposición de una sustancia natural en el cerebro que se llama acetilcolina, la cual transporta señales entre las neuronas. Sin embargo, no existen medicamentos que retrasen o detengan la pérdida de neuronas. En las últimas dos décadas se han realizado investigaciones intensas y se han identificado nuevos medicamentos potenciales para impedir la acumulación de la proteína amiloide en el cerebro. Desafortunadamente, los ensayos clínicos con estas sustancias han fallado, lo que ha provocado que surjan nuevas preguntas sobre cómo se estudia esta enfermedad en el laboratorio. Actualmente, la investigación se hace principalmente con ratones que tienen una enfermedad similar al Alzheimer, estos ratones se llaman ratones modelo de la enfermedad. Las células madre podrían jugar un rol en la investigación actual, ya que podrían ser nuevos modelos de la enfermedad y permitir a los científicos estudiar la enfermedad en células humanas y finalmente desarrollar nuevos tratamientos.

No existe ningún tratamiento disponible para tratar el Alzheimer a base de células madre. Muchos tipos de neuronas en distintas partes del cerebro están afectadas por la enfermedad y esto representa un problema complejo, cuando lo que se quiere es reemplazar las células cerebrales dañadas. Por ejemplo, una solución podría ser la de trasplantar células madre neurales (un tipo de célula madre que se encuentra en el cerebro) en el cerebro de un paciente de Alzheimer con la esperanza de que haga nuevas neuronas sanas. Pero incluso si se dispusiera de las células madre neurales sanas que funcionaran y que se pudieran trasplantar con seguridad, estas células tendrían que realizar varias tareas difíciles antes de poder verse los beneficios terapéuticos como:

  • viajar a través de las múltiples áreas del cerebro donde se ha producido el daño
  • producir los diferentes tipos de neuronas necesarias para reemplazar las células dañadas o perdidas
  • hacer esto de una manera que permita a las nuevas neuronas integrarse de manera efectiva en el cerebro, haciendo las conexiones para sustituir las piezas perdidas de una compleja red

A pesar de estos desafíos importantes, los científicos han participado activamente en la investigación de trasplantes de células madre en ratones y los estudios han demostrado algunos beneficios, pero esta investigación esta en una etapa muy temprana y todavía hay muchas preguntas por responder. Por ejemplo, a muchos científicos les preocupa que el cerebro pueda carecer de la capacidad para integrar nuevas neuronas adecuadamente, una vez que la enfermedad de Alzheimer se haya  afianzado. Otra preocupación es que las células madre trasplantadas sean dañadas por las proteínas amiloide y tau que se acumulan en el cerebro, lo que significa que el trasplante podría tener sólo un efecto temporal. Se necesita mucho más trabajo antes de que los resultados puedan aplicarse al desarrollo de una terapia para pacientes humanos.

Otro enfoque posible para terapias con células madre podría ser el uso de ciertos tipos de células madre que transporten proteínas llamadas neurotrofinas al cerebro. En el cerebro sano, las neurotrofinas apoyan el crecimiento y la supervivencia de las neuronas, pero en los pacientes con Alzheimer la producción de neurotrofinas es baja. Las células madre neurales producen neurotrofinas y esto podría ser una vía  para resolver este problema. Para probar esta teoría, los científicos criaron ratones con los síntomas y las características de la enfermedad de Alzheimer, como el deterioro de la memoria. Después inyectaron células madre neurales en el cerebro de los ratones y se observaron algunas mejoras en la memoria. Otros estudios se están llevando a cabo para entender este efecto, pero esto no ha sido probado aún en pacientes humanos.

Muchos científicos creen que los pacientes con Alzheimer se beneficiarán de las células madre de una manera diferente antes del desarrollo de potenciales terapias de trasplante de células. Mediante el uso de células madre derivadas de pacientes con Alzheimer y el crecimiento de grandes cantidades de estas células cerebrales en el laboratorio, los científicos podrían estudiar la enfermedad y buscar nuevos fármacos.

Drawing of a healthy neuron (nerve cell of the brain)
Este es un dibujo de una neurona sana (célula nerviosa del cerebro)
Drawing of a neuron affected by Alzheimer's disease
Este es un dibujo de una neurona afectada con la enfermedad de Alzheimer

 

Un día en la vida de una investigadora que trabaja sobre la demencia. La científica Selina Wray lleva al Alzheimer’s Research UK a través de su día; (Sólo en inglés).

La investigación actual está utilizando un tipo de células madre llamadas células madre pluripotentes inducidas (iPS) para estudiar la enfermedad de Alzheimer. Estas células cultivadas en el laboratorio se obtienen a través de la “reprogramacion” de células especializadas como las células de la piel. Las células iPS pueden producir todos los tipos celulares en el cuerpo, esto significa que podrían convertirse en una fuente de células difíciles de obtener, como las neuronas del cerebro.

Los científicos han empezado recientemente a utilizar la tecnología iPS para hacer crecer neuronas en el laboratorio, neuronas que tienen algunas características clave de la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores tomaron células de la piel de un paciente con Alzheimer y las reprogramaron para transformarlas en células iPS. Entonces desarrollaron un método para transformar estas células iPS en neuronas en el laboratorio. De un modo similar, los científicos han utilizado las neuronas iPS para estudiar el desarrollo de la proteína tau, la que forma los nudos en el cerebro de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer. Las neuronas creadas en el laboratorio liberan la proteína beta amiloide que forma las placas en el cerebro de los pacientes con Alzheimer. Esto ha dado a los científicos una valiosa oportunidad para estudiar neuronas similares a aquellas que están afectadas en el cerebro, por ejemplo, para entender mejor cómo y porqué se forman las placas de proteínas y también para buscar y probar nuevos fármacos.

Este enfoque es prometedor, porque tiene el potencial para hacer frente a un problema fundamental en la comprensión y finalmente cura de la enfermedad de Alzheimer : la enfermedad puede variar significativamente de un paciente a otro. Por lo tanto, parece probable que diferentes pacientes puedan tener diferentes causas subyacentes. Cada causa puede necesitar su propio tratamiento y estas diferencias no siempre puede ser estudiadas de manera eficaz en los animales. Si las neuronas cultivadas en el laboratorio a partir de células madre derivadas de pacientes muestran las características de la enfermedad de Alzheimer, entonces el acoplamiento de los estudios de biología celular hasta los síntomas y experiencias clínicas del paciente podrían proporcionar los conocimientos fundamentales sobre cómo funciona la enfermedad.

Aunque algunas compañías pueden presumir de ofrecer tratamientos con células madre para tratar la enfermedad de Alzheimer, estos tratamientos están fuera del proceso de ensayos clínicos aprobados y cuidadosamente controlados. En EE. UU. existen informes de ensayos clínicos de Fase I (esto es, ensayos para evaluar la seguridad de un posible tratamiento, pero no su eficacia) que utilizan células madre mesenquimales para tratar la enfermedad de Alzheimer. En este sentido, se recomienda ir con precaución hasta que se publiquen los resultados de estos ensayos, puesto que se ha cuestionado la base científica de estos tratamientos. En la actualidad, todavía no está disponible ningún tratamiento con células madre probado, seguro y eficaz. Sin embargo, los científicos ya están utilizando la tecnología de células madre para llevar a cabo estudios rigurosos sobre las causas y efectos de la enfermedad de Alzheimer y esperan que sus hallazgos desempeñen un papel importante en la búsqueda de nuevos medicamentos y quizás también nuevas terapias celulares en el futuro.

Esta hoja informativa fue creada por Mahendra De Silva y revisada por Fred H. GageLaura Phipps, Pietro Tiraboschi, Håkan Toresson y Selina Wray.

Texto traducido al español por Vania Rosas

La imagen de cabecera representa la perdida de conexión entre neuronas en el cerebro con Alzheimer, cortesía del National Institute on Aging/National Institutes of Health. La imagen animada fue creada por 7mike5000 de Inside the Brain: Unraveling the Mystery of Alzheimer's Disease por el National Institute on Aging. La imagen aumentada delas células nerviosas llamadas astrocitos es de Nephron. Todas las demás imágenes son cortesía del National Institute on Aging/National Institutes of Health.