Por primera vez, reprograman células de piel y las transforman en neuronas

Se tomaron de pacientes con una forma de epilepsia que se presenta en la  niñez; los primeros hallazgos son sorprendentes y permitirán investigar nuevos tratamientos para la enfermedad

21 de diciembre, 2021 | 22.39

A lo largo de la historia, la epilepsia desconcertó pero también fascinó a médicos y pacientes. Llamada durante mucho tiempo “la enfermedad sagrada”, se les atribuían a quienes la padecían capacidades sobrenaturales de clarividencia o creatividad. Muchas de sus causas son desconocidas. Se la conoce por las convulsiones, aunque puede manifestarse de diversas formas a diferentes edades. La prevalente en niños es la “autolimitada”, que en el 50% de los casos se resuelve espontánea (y hasta ahora inexplicablemente) al llegar a la madurez.  

Por eso, cuando el doctor Marcelo Kauffman, investigador del Conicet y jefe de la Unidad de Neurogenética del Hospital Ramos Mejía, se topó con una familia de siete hijos, de los cuales cuatro presentaban la dolencia, decidió proponerles desarrollar un “modelo de la enfermedad” para estudiar sus engranajes moleculares en el laboratorio.

Marcelo Kauffman

Para eso, hubiera sido necesario obtener neuronas del cerebro de los pacientes, algo inaceptable por ser altamente invasivo. Entonces, junto con Fernando Pitossi, jefe del Laboratorio de Terapias Regenerativas y Protectoras del Sistema Nervioso de la Fundación Instituto Leloir (FIL) e investigador superior del Conicet, uno de los pioneros en la investigación en células madre en el país, encontraron una solución que les permitió esquivar ese obstáculo: tomaron células de la piel y las convirtieron en neuronas utilizando el método de la “reprogramación celular” desarrollado por Shinya Yamanaka, que en 2006 (y en un rapto de genialidad) demostró que insertándoles cuatro genes a células diferenciadas se las podía hacer volver a su estado de  “totipotenciales”; es decir, ser capaces de convertirse en cualquiera de los 220 tejidos del organismo. El descubrimiento le valió el Nobel en 2012.

Pero esto que suena sencillo contado a grandes rasgos requiere una labor minuciosa y precisa. Según cuenta Pitossi, el trabajo les llevó casi una década. En el país hay cuatro grupos que están investigando en reprogramación celular en temas parecidos. El suyo, el de Gustavo Sevlever y Santiago Miriuka, en Fleni, el de Alfredo Cáceres, del Laboratorio de Neurobiología Celular y Molecular, en Córdoba,  y el de Tomás Falzone (que en este momento está en el Max Planck Institute), originalmente en el Laboratorio de Transporte Axonal y Enfermedades Neurodegenerativas de la UBA. Pero ésta es la primera vez que se logra tomar células de la piel de pacientes (fibroblastos), se “les cambia el chip” y se obtienen neuronas funcionales.

Fernando Pitossi

Del mismo modo en que se saca un lunar con un sacabocado,  el procedimiento consistió en extraer tres milímetros de la piel de dos de integrantes de la familia afectados y dos de los que no lo están (los controles). Se les insertaron los cuatro genes de Yamanaka, que hicieron retroceder sus relojes internos y las convirtió en células madre, y luego los investigadores las “convencieron” para que se transformaran en neuronas. La primera etapa tardó alrededor de un mes, la segunda (durante la cual se hicieron todos los controles neurofisiológicos) unos ocho meses más, y la diferenciación en neuronas llevó otros varios.

“No se pueden tomar neuronas del paciente, porque es un procedimiento muy invasivo y porque las que se obtienen por biopsia no viven mucho en el laboratorio, no nos da tiempo a estudiarlas –explica Pitossi–. En cambio, las células madre reprogramadas se pueden mantener años en cultivo. A esta altura, tenemos congeladas varios miles de millones”.

Así, el avance permite contar con un modelo de laboratorio para estudiar en vivo los engranajes moleculares de estas células que expresan una gran excitabilidad. Las analizaron en el nivel morfológico, electrofisiológico y genético, y los hallazgos son sorprendentes. “Descubrimos que las de los pacientes tienen axones más cortos, que se activan frente a un estímulo menor y que expresan genes característicos de neuronas inmaduras. Esto es muy interesante, porque precisamente los síntomas de la epilepsia focal benigna de la infancia revierten con la edad, de modo que esto respaldaría la hipótesis de que esta enfermedad podría deberse a un retraso en la maduración de ciertas neuronas, que se va compensando con la edad. Es muy, muy impresionante”, destacó Pitossi.

Mariana Casalía

Este es un estudio observacional pero, según indica un comunicado de la FIL, las neuronas obtenidas de pacientes por reprogramación celular permitirían testear compuestos que reviertan estas alteraciones “y, en un futuro, identificar substancias que permitan nuevos tratamientos para esta dolencia”. Además, estudios de ciencia básica podrían abrir caminos para el diseño de trasplantes de neuronas generadas a partir de esa tecnología y que sean compatibles con la población argentina.

Para Gustavo Sevlever, director de investigaciones de Fleni, que no participó en este estudio, “el trabajo de Mariana Casalía y Juan Cruz Casabona (los dos primeros autores, ambos de la FIL) y colaboradores es un muy buen ejemplo de la unión entre un grupo de ciencia básica y médicos que se dedican a la asistencia con una mirada traslacional. A mi juicio, es el enfoque más productivo para aprovechar el conocimiento que genera el fenómeno de la diferenciación de las células madre. El grupo estudia una enfermedad que se llama epilepsia infantil auto limitada y analizó una familia con miembros afectados y otros que no lo son. Por un lado, secuenciaron el ADN de los pacientes y los controles utilizando lo que se denomina exoma clínico para buscar genes hereditarios que predispongan a la enfermedad. Por otro lado, toman muestras de biopsias de piel y “fabrican” neuronas, lo cual brinda un modelo in vitro muy sólido de la enfermedad. Básicamente, encuentran diferencias en las neuronas que provienen de los pacientes respecto de las de los parientes no afectados. Estas diferencias se pueden resumir en un incremento de la excitabilidad eléctrica (lo cual puede estar vinculado con el cuadro clínico de la epilepsia) y alteraciones celulares como desorganización del citoesqueleto (el entramado tridimensional de proteínas que les provee soporte interno), inmadurez y disminución de algunas proteínas importantes, como la sinapsina. En síntesis, describen el primer modelo in vitro de la epilepsia infantil auto limitante y brindan una base metodológica para otros estudios de mayor profundidad, como ensayos in vitro de drogas y/o recursos diagnósticos. Es un muy buen ejemplo de la aplicación de la medicina traslacional por un grupo de primer nivel de nuestro país”.

Juan Cruz Casabona

El estudio acaba de publicarse en la revista Stem Cell Research and Therapy (https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-021-02658-2). También participaron Corina García, Verónica Cavaliere Candedo,  María Isabel Farías y Joaquín González, del Instituto Leloir; Dolores Gonzalez Morón, Marta Córdoba, y Damián Consalvo, del Hospital J. M. Ramos Mejía y del Instituto de Investigaciones en Medicina Traslacional que depende de la Facultad de Ciencias Biomédicas de la Universidad Austral; Lorena Rela y Gustavo Murer, de la Facultad de Medicina de la UBA y del Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay (IFIBIO) que depende de la UBA y del Conicet; Juana Pasquini de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la UBA; Juan Francisco Urbano, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIByNE) que depende de la UBA y el Conicet; Gustavo Mostoslavsky, de la Universidad de Boston  y Ramiro Quintá, del Laboratorio de Medicina Experimental “Dr. Jorge E. Toblli” del Hospital Alemán, en CABA. 

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