Les cèl lules mare i la medicina regenerativa

82  Descargar (0)

Texto completo

(1)

Les cèl·lules mare i la medicina regenerativa

Treball de Recerca

Departament de Ciències Naturals 2014-2015

Tutor: Elisa Fabregat Aparicio Curs: B2A

Alumne: Alba Lalueza Sánchez

(2)

2

INTRODUCCIÓ...pàg.5 METODOLOGIA...pàg.7 I. PART TEÒRICA

1. Historia

1.1. El pioner en l’ús de les cèl·lules mare a Espanya...pàg.8 2.Què són les cèl·lules mare?... pàg.11 3.Tipus de cèl·lules mare

3.1. Classificació segons el potencial...pàg.12 3.2. Classificació segons l’origen

3.2.1. Les cèl·lules mare embrionàries... pàg.13 3.2.2. Les cèl·lules mare adultes... pàg.16 3.2.3. Les cèl·lules mare de pluripotència induïda (iPS)... pàg.18 4. Aplicacions... pàg.22 5. Avantatges i inconvenient

5.1. Propietats de les cèl·lules mare embrionàries... pàg. 24 5.2. Propietats de les cèl·lules mare adultes... pàg.25 6. Clonatge reproductiu... pàg.26 7.Cloantge terapèutic... pàg.33 8. Qüestions ètiques, econòmiques i polítiques... pàg.38 9. Centres de recerca que treballen amb cèl·lules mare

9.1. A Barcelona... pàg.41 9.2. A Espanya... pàg.42 9.3. Al món... pàg.43 10. Articles relacionats... pàg.46

ÍNDEX

(3)

3

II. PART PRÀCTICA

1. Estada al Parc Científic

1.1. Projecte: Recerca a Secundària... pàg.48 1.2. Parc Científic de Barcelona... pàg.49 1.3. Treball experimental

1.3.1. L’experiment... pàg.50

1.3.2. Material de laboratori... pàg.66 2. Visita al Centre de Medicina Regenerativa

2.1. El centre... pàg.68 2.2. Xerrada... pàg.69 2.3. La visita... pàg.69 3. Enquesta

3.1. Objectius... pàg.73 3.2. Preguntes i respostes... pàg.73 3.3. Resultats i conclusions... pàg.75 III. Conclusions... pàg.78 BIBLIOGRAFIA... pàg.80

(4)

4

AGRAÏMENTS

Personalment, vull agrair-li a la meva tutora, Elisa Fabregat, la seva atenció i el seguiment d’aquest treball; juntament amb les hores que ha estat pendent de mi per a dur-lo a terme i totes les avantatges que m’ha ofert per a que aquesta experiència hagi sigut més enriquidora.

A més, gràcies a l’ajut realitzat per la Doctora Montserrat Romero, del Parc Científic de Barcelona. Li agraeixo la seva atenció i disposició durant dues setmanes per aclarir-me molts dubtes i sobretot per oferir-me un experiment molt interessant a la part pràctica del meu treball.

També, li dono les gràcies al Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona que m’ha permès obtenir imatges dels laboratoris, així com la petita visita guiada per la Doctora Eva Mejía, per observar de més a prop les tècniques emprades més complexes.

Finalment, vull agrair el suport de la meva família i tot l’ajut que he necessitat durant aquests mesos que he estat realitzant el treball, ja que sempre han estat a la meva sencera disposició per a qualsevol viatge per a la recerca d’informació. Així també, agrair a totes les persones que han participat en la enquesta.

(5)

5

INTRODUCCIÓ

El tema del meu treball de recerca, les cèl·lules mare i la medicina regenerativa, l’he triat perquè en un futur em vull dedicar a la biomedicina i volia endinsar-me en un tema que fos transcendent en aquesta matèria, com les cèl·lules mare. Tenint en compte que havia de plantejar un tema que m’interesses per fer un treball durant un curs i mig, vaig veure en un reportatge la importància que tenien aquestes cèl·lules mare, desconegudes per a mi, en la medicina moderna. Llavors vaig començar a llegir i a investigar sobre el tema i vaig trobar molta informació que va fer que el meu interès anés augmentant.

Per tant al escollir aquest tema em vaig proposar uns objectius claus per poder treure tot el profit possible en aquesta experiència:

-Aprofundir en el coneixement de les cèl·lules mare i la medicina regenerativa ja que penso que en un futur no molt llunyà tindrà molta importància.

-Visitar algun centre de recerca on treballessin en aquest camp d’investigació i saber amb quines línies cel·lulars treballen actualment, el material de laboratori que utilitzen, quins tipus de procediments escollen...

-Fer un experiment que m’ajudes a entendre tota la part teòrica o una part, com pot ser la diferenciació cel·lular, que per mitjà de saber fer cultius cel·lulars, puc entendre com una cèl·lula que no està diferenciada, desenvolupa unes proteïnes que provoquen que la cèl·lula indiferenciada sigui una adipòcit, una cèl·lula cardíaca...

-Tractar els problemes ètics que es veuen influïts a l’hora de treballar amb cèl·lules mare.

-Buscar centres de recerca relacionats amb la investigació biomèdica amb cèl·lules mare tan aquí, a Barcelona, com a la resta del món.

-Cercar notícies de mitjans de comunicació relacionats amb aquest tema.

-I per últim, vull tenir en compte quin tipus de coneixement té la població sobre les cèl·lules mare i sobre temes relacionats mitjançant unes enquestes per a que després pugui treure unes conclusions.

Em va resultar difícil trobar una hipòtesi que en el final del treball pogués contestar-la de manera objectiva sense suposar res i per tant m’he inclinat en el tema de, podem manipular les cèl·lules per a que treballin per al nostre benefici? Aquesta pregunta amb la que baso tot el meu treball la llenço a l’aire per poder explicar l’actual debat sobre els òrgans a la carta, la

(6)

6

futura cura de moltes malalties degeneratives, els possibles tumors que es creen erròniament per la proliferació descontrolada de les cèl·lules...

El meu treball consisteix inicialment en una part teòrica, on faig un treball de cercar informació sobre què són les cèl·lules mare, les diferents classificacions que hi he pogut fer, les seves aplicacions, i els avantatges i desavantatges que tenen el seu ús. També es parla de la medicina regenerativa i la seva historia, que és prou curta, és a dir, que és un tema molt nou. I per últim d’aquest apartat parlo dels diferents clonatges, tan del clonatge reproductiu com del clonatge terapèutic, i dels problemes ètics que comporta l’ús de cèl·lules mare sobre tot si es tracta de cèl·lules mare embrionàries, que com diu la paraula prové de l’embrió. He volgut parlar del tema ètic perquè crec que és molt important la paraula de la societat davant els nous avenços mèdics i per això he fet unes enquestes que podeu veure a la part pràctica del treball.

Com acabo de dir, la segona part del treball consisteix en una part pràctica que consta de tres apartats que són, una estada al Parc Científic de Barcelona on vaig estar vint dies amb la Doctora Montserrat Romero fent cultius cel·lulars per veure la diferenciació cel·lular, de com passava d’un preadipòcit a adipòcit, com altres tècniques, la tinció Oil Red O i el Western Blot.

Vaig tenir molta sort de poder entrar en aquest projecte anomenat Recerca a Secundària ja que demanaven cartes de recomanació, de motivació, l’expedient acadèmic..., però va valer la pena perquè va ser molt interessant ja que mai havia pogut treballar en un laboratori d’aquestes dimensions professionals. El segon apartat és una visita que vaig fer al Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), on vaig poder entrar gràcies al programa de Regenerator, allà la Doctora Eva Mejía ens va fer una visita guiada a més d’una sessió informativa sobre el centre i sobre el futurs projectes que hi tenien. Per últim, com he dit anteriorment he fet unes enquestes a gent de 14 a 80 anys sobre els coneixements que tenen sobre les cèl·lules mare i per poder fer conclusions sobre temes ètics basats en la població.

Al final del meu treball podeu trobar la meva conclusió juntament amb la resposta a la hipòtesi abans esmentada. També explicaré el que m’ha aportat fer aquest treball com alumne de ciències del Institut Bernat Metge, a més de les dificultats que m’he anat trobant quan anava aprofundint en el tema.

(7)

7

METODOLOGIA

El procés seguit per realitzar aquest treball ha estat intens i difícil. Inicialment va consistir en una recerca bibliogràfica i per Internet sobre els principals conceptes de cèl·lules mare, encara que vaig poder trobar forces resultats i fonts per poder contrastar la informació i ampliar-la, vaig llegir el llibre d’Òrgans a la carta i un recull d’articles del Dossier 29: Genoma, cèl·lules mare i transgènics de la Diputació de Barcelona. Un cop amb aquesta informació, que alguna vaig haver de traduir, ja que molts articles estaven en anglès i seleccionar-la per tal de composar la meva pròpia explicació. També vaig fer una selecció de notícies relacionades amb aquest tema i una recerca a nivell mundial de diferents centres biomèdics on treballen amb cèl·lules mare.

Després de tenir la part teòrica acabada, vaig disposar-me a fer una investigació de camp, i gràcies a la meva tutora, Elisa Fabregat vaig poder visitar dos centres. El primer era el Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona, on a més de veure les instal·lacions del centre, van explicar-me com treballaven. El segon lloc on vaig continuar el meu treball de camp va ser al Parc Científic de Barcelona de la Universitat de Barcelona on vaig estar vint dies treballant i realitzant de primera mà algunes de les tècniques més comuns amb les que treballen i vaig tenir accés a algunes sales especials com les de revelatge o les sales de microscòpia.

Finalment vaig realitzar una investigació sobre el coneixement del tema a la població i sobre les notícies més importants durant el segle XX i XXI. Naturalment tot aquest procés va ser seguit per la meva tutora en diverses reunions i amb correus electrònics durant tot l’estiu.

(8)

8

I. PART TEÒRICA

1.HISTORIA

Va ser l’any 1981, quan els científics van aconseguir per primera vegada, cultius de cèl·lules mare embrionàries de rata. Però no va ser fins l’any 1998 quan es va aconseguir el cultiu de cèl·lules mare d’origen humà. Durant aquest any, dos equips d’investigadors van anunciar per separat que havien aïllat i cultivat cèl·lules mare humanes procedents, en un cas, d’embrions en fase de blastocist1 i en l’altre, de fetus avortats. Els equips d’investigació estaven dirigits pels biòlegs John Gearhart, de la Universitat de Johns Hopkins, i James Thomson, de la Universitat de Wisconsin en Madison.

A finals de la dècada dels noranta, els científics van descobrir moltes característiques d’aquestes cèl·lules; entre elles, que les cèl·lules mare adultes procedents d’un teixit concret, com la sang, poden originar cèl·lules d’altres tipus de teixits, com per exemple cèl·lules nervioses (neurones). Un dels resultats més interessants el va obtenir el investigador l’investigador Fred Gage a l’institut Salk d’estudis biològics, que va demostrar que el cervell humà adult pot crear noves neurones. Abans del descobriment de Gage els neurobiòlegs creien que el nostre cervell no creava cap cèl·lula nova després del naixement. Segurament, aquesta capacitat ve de les cèl·lules mare d’aquest teixit.

Avui dia, a principis del segle XXI, els investigadors encara no han desenvolupat cap aplicació clínica real dels cultius de cèl·lules mare. No obstant, molt abans de què fossin aïllades, les cèl·lules mare ja s’havien utilitzat en el tractament d’algunes malalties. L’any 1968 els científics van realitzar, amb èxit, el primer transplantament de medul·la òssia; és un procediment en el qual un pacient rep una infusió de cèl·lules mare de medul·la òssia. El propòsit d’aquest transplantament era restaurar la capacitat de la medul·la de generar cèl·lules sanguínies en pacients que havien rebut tractaments molt forts de quimioteràpia, que havien malmès profundament aquest teixit. Els investigadors sospitaven que les cèl·lules mare presents en l’implant de medul·la òssia eren les responsables de l’èxit d’aquesta tècnica. Actualment, el transplantament de medul·la òssia s’ha convertit en un tractament habitual per alguns tipus de càncer (leucèmia, limfoma) i altres malalties de la sang i dels ossos.

Actualment, hi ha nombroses línies d’investigació obertes basades en les cèl·lules mare que permetran conèixer els mecanismes de diferenciació cel·lular i aportaran, en un futur no massa llunyà, nous tractaments per diverses malalties, fins ara incurables.

1. És un embrió de 5/6 dies de desenvolupament que presenta una estructura cel·lular complexa formada per aproximadament 200 cèl·lules.

(9)

9

1.1.El pioner en l’ús de cèl·lules mare a Espanya

Va ser el metge i investigador Bernat Soria Escoms.

És director del centre andalús de Biologia Molecular i Medicina Regenerativa (Cabrimer) de Sevilla, on a més encapçala un equip d’investigació sobre cèl·lules mare i diabetis mellitius.

Bernat Soria va néixer a Carlet (València) el 7 de maig de 1951. Es va llicenciar en Medicina per la Universitat de València el 1974, es va doctorar el 1978 i el 1980 va obtenir el postdoctorat a l’institut Max Planck de Química Biofísica de Göttingen (Alemanya).

Catedràtic de fisiologia, el seu grup d’investigadors va ser el primer del món a demostrar la possibilitat d’obtenir cèl·lules productores d’insulina a partir de cèl·lules mare embrionàries.

Entre el 1980 i el 1982 va ser cap de projecte al departament de Biofísica de la Universitat de d’East Anglia, a Norwich (Regne Unit), i del 1991 al 1994 va ser Coordinador de l’Agencia Nacional d’Avaluació i Prospectiva (ANEP). Va començar a treballar com a professor a la

Universitat Miguel Hernández d’Elx (Alacant) des de la seva creació, el 1997, i va posar en marxa l’Institut de Bioenginyeria, que va dirigir.

El febrer del 2000, Bernat Soria va ser pioner en l’obtenció de cèl·lules pancreàtiques productores d’insulina a partir de cèl·lules mare de ratolins.

Així mateix, el juliol del 2001 va aconseguir convertir cèl·lules mare d’embrions humans en cèl·lules beta de pàncrees productores d’insulina, dins un projecte en què es van utilitzar cèl·lules mare humanes adquirides a l’empresa nord-americà Geron Corporation, que en aquells moments no es podien obtenir a Espanya.

Aquesta investigació va suposar que el Ministre de Sanitat lli obrís un expedient informatiu, cosa que el va portar a prosseguir les seves investigacions a l’estranger i a acceptar un oferiment de la Facultat de Medicina de la Universitat de Singapur. Paral·lelament, es va integrar en un projecte posat en marxa per un consorci de vuit laboratoris europeus, mentre que a Espanya va continuar treballant en cèl·lules mare embrionàries procedents de ratolins.

El desembre del 2002 va firmar un acord amb el president de la Junta d’Andalusia, Manuel Chaves, pel qual s’incorporava com a assessor del programa andalús d’investigació amb cèl·lules mare. Aquest programa incloïa cinc línies principals d’investigació centrades en la diabetis, malalties neurodegeneratives com el Parkinson, lesions òssies i articulars, transplantament cel·lular i la posada en marxa d’un banc de cèl·lules mare.

Imatge 1. Bernat Soria Escoms

(10)

10

Soria va ser encarregat de coordinar la investigació relacionada amb la diabetis mellitus1, tant els treballs amb cèl·lules mare (a Sevilla) com amb illots pancreàtics2 (a Màlaga).

El març del 2004 va assumir la direcció del Laboratori Andalús de Teràpia Cel·lular en Diabetis Mellitus, nascut de la col·laboració entre la Junta d’Andalusia i la Universitat Pablo Olavide de Sevilla. Es va fer càrrec d’una investigació dedicada a derivar cèl·lules mare embrionàries per obtenir-ne altres, generadores d’insulina, que es puguin utilitzar contra la diabetis.

El Laboratori de Teràpia Cel·lular de Sevilla va elaborar un dels quatre primers projectes per investigar amb cèl·lules mare embrionàries, als quals el Consell de Ministres va donar llum verda l’octubre d’aquell any i que el Govern va autoritzar el febrer del 2005.

El 2005, Soria va traslladar a Espanya tota la investigació que estava portant a terme a Singapur i va passar a dirigir a Sevilla el nou Centre Andalús de Biologia Molecular i Medicina Regenerativa (Cabimer). Aquest centre és la principal instal·lació d’Espanya d’investigació en teràpia cel·lular i medicina regenerativa.

Bernat Soria també encapçala un projecte de transplantaments d’illots pancreàtics a l’Hospital Carlos Haya de Málaga i coordina la Xarxa Espanyola de Transplantaments d’Illots Pancreàtics. És president de la Societat Espanyola de Diabetis i de la Xarxa Europea d’Investigadors amb Cèl·lules Mare.

El seu treball ha estat reconegut amb nombroses distincions com la Medalla d’Or i Premi de la Reial Acadèmia Nacional de Medicina, el Premi Nacional d’Investigació Bàsica de la Societat Espanyola de Diabetis i la Medalla d’Or d’Andalusia, entre altres.

1. conjunt de trastorns metabòlics que tenen en comú concentracions elevades de glucosa a la sang.

2. són uns cúmuls de cèl·lules que s’encarreguen de produir hormones, com la insulina.

(11)

11 2.QUÈ SÓN LES CÈL·LULES MARE?

Les cèl·lules mare són cèl·lules que es troben en tots els organismes pluricel·lulars, tenen la capacitat d’autorenovar-se, mitjançant divisions mitòtiques1 (així produint cèl·lules genèticament idèntiques), o bé de diferenciar-se a cèl·lules més especialitzades, com són exemples les neurones o les cèl·lules cardíaques. També podem dir que es tracta de cèl·lules indiferenciades que, segons si s’hi activa l’expressió d’uns gens2 o d’uns altres, poden generar cèl·lules d’un teixit o d’un altre completament diferent.

Les cèl·lules mare, en anglès stem cells (stem significa “tronc”, per tant les cèl·lules mare també poden ser traduïdes com “cèl·lules troncals”) tenen la capacitat de dividir-se de forma asimètrica donant lloc a dues cèl·lules filles, una de les quals té les mateixes propietats que la cèl·lula mare original (autorenovació) i l’altra obté la capacitat de poder diferenciar-se si les condicions ambientals són adequades. La major part dels teixits d’un organisme adult posseeix una població resident de cèl·lules mare que permeten la seva renovació periòdica o la seva regeneració quan es produeix una ferida. Algunes cèl·lules mares adultes són capaces de diferenciar-se en més d’un sol tipus de cèl·lules mare mesenquimals3 i les cèl·lules mare hematopoètiques4, en canvi altres són precursores directes de les cèl·lules del teixit en el que es troben, com per exemple les cèl·lules mare epitelials, musculars o les germinals.

Imatge 3. Diferenciació cel·lular Imatge 2. Divisió mitòtica

1. és un procés en el qual les cèl·lules es divideixen i donen lloc a dues cèl·lules filles idèntiques genèticament.

2. és una unitat d’informació dins del genoma que conté tots els elements necessaris per a la seva expressió de manera regulada.

3. és un tipus cel·lular amb morfologia estelada fusiforme en estat indiferenciat a partir del qual s’originen diversos tipus cel·lulars.

4.cèl·lula indiferenciada, que donarà lloc a cèl·lules sanguínies.

(12)

12 3.TIPUS DE CÈL·LULES MARE

3.1.Classificació segons el potencial

Es poden classificar segons el seu potencial de diferenciació, és a dir, segons el tipus cel·lular que es pot obtenir a partir d’aquestes cèl·lules:

Totipotents. Amb potencial per generar tot l’organisme i les estructures de suport extraembrionàries durant la gestació. Són les cèl·lules que formen l’embrió, des del zigot fins a la mòrula, abans de la formació del blastocist. Pot créixer i formar un organisme complet, tant els components embrionaris com els components extraembrionaris. La cèl·lula mare totipotent per excel·lència és el zigot1, format quan un òvul és fecundat per un espermatozoide.

Pluripotents. Amb potencial per generar tots els tipus de cel·lulars de l’organisme adult. Les cèl·lules mare embrionàries són pluripotents. No poden formar un organisme complet, però sí qualsevol altre tipus de cèl·lula corresponent als tres llinatges embrionaris (endoderm, ectoderm i mesoderm). Poden per tant, formar llinatges cel·lulars. Es troben en diferents etapes del desenvolupament embrionari. Les cèl·lules mare pluripotents més estudiades són les cèl·lules mare embrionàries que es poden aïllar de la massa interna del blastocist. El blastocist està format per una capa externa

denominada trofoblast2, formada per unes 70 cèl·lules i una massa cel·lular interna constituïda per unes 30 cèl·lules que són les cèl·lules mare embrionàries que tenen la capacitat de diferenciar-se en tots els tipus cel·lulars

que apareixen en l’organisme adult, donant lloc als teixits i òrgans. En

l’actualitat s’utilitzen com a model per estudiar el desenvolupament embrionari i per entendre quins són els mecanismes i els senyals que permeten a una cèl·lula pluripotent arribar a formar qualsevol cèl·lula completament diferenciada de l’organisme. Les cèl·lules mare germinals són cèl·lules mare embrionàries pluripotents que se’n deriven dels esbossos gonadals de l’embrió.

Imatge 4. Zigot

Imatge 5. Cèl·lula mare pluripotent

1. és la primera cèl·lula d’un nou individu.

2. és el primer dels annexos embrionaris.

(13)

13

Aquests esbossos gonadals es troben en una zona específica de l’embrió anomenada cresta gonadal, que donarà lloc als òvuls i als espermatozoides. Tenen una capacitat de diferenciació similar a les cèl·lules mare embrionàries, però el seu aïllament resulta ser més difícil. Avui es poden manipular cèl·lules humanes d’adult i generar cèl·lules amb pluripotència induïda. (iPS), que s’han vist que posseeixen el mateix potencial de creixement i diferenciació de les cèl·lules mare embrionàries.

Multipotents. Amb potencial per generar un nombre limitat de tipus cel·lulars diferents i únicament aquells molt propers entre ells en termes

de desenvolupament. Com a exemple de cèl·lula mare multipotent tenim les de la sang (cèl·lules mare hematopoètiques) que s’obtenen del moll de l’os i que poden generar tots els tipus cel·lulars/ fragments de la sang, com serien limfòcits-T, limfòcits-B, cèl·lules NK, eritròcits, plaquetes, eosinòfils, neutròfils, macròfags i mastòcits.

Oligopotents o de teixit. Amb potencial per a

generar únicament alguns tipus cel·lulars. Seguint amb l’exemple anterior, ho són les cèl·lules mare del llinatge limfoide1, que poden generar els limfòcits-T, limfòcits-B i les NK però no la resta.

Unipotents o cèl·lules progenitores. Són cèl·lules mare que tenen la capacitat de generar un únic tipus cel·lular. Per exemple, les cèl·lules mare espermatogèniques que es poden autorenovar i generar els espermatozoides.

3.2.Classificació segons l’origen

Hi han tres tipus de cèl·lules mare, les més emprades en el laboratori que són les cèl·lules mare embrionàries (en anglès, embryonicstem cells), les cèl·lules mare adultes i les cèl·lules mare de pluripotència induïda (iPS).

Imatge 6. Cèl·lules mare hematopoètiques.

Imatge 7. Limfòcits-T

1. són els teixits on es produeix la maduració de la cèl·lula.

(14)

14

3.2.1.Les cèl·lules mare embrionàries

Com el seu nom indica provenen de l’embrió, formen part de la massa cel·lular interna d’un embrió de 4-5 dies d’edat. En l’espècie humana, una vegada produïda la fecundació, el zigot comença un procés de divisió cel·lular que és fa que un període de 3 dies l’embrió passi a estar format per 8 cèl·lules (blastòmers). Aquestes cèl·lules comencen, aleshores, un procés de compactació en el qual es perdrà la definició entre les cèl·lules i es formarà la mòrula.

Posteriorment, s’anirà creant una cavitat buida a l’interior de l’embrió i es formarà el blastocist.

Imatge 8. Blastocist

En l’estadi de blastocist és quan, per primera vegada, s’establiran dues poblacions diferenciades. Per una banda, les cèl·lules que es quedin a l’exterior formaran el trofectoderma, del qual derivarà la part extraembrionària de la placenta. Per altra banda, les cèl·lules que queden a l’interior de l’embrió formaran la massa cel·lular interna ( en anglès, Inner Cell Mass) i seran les cèl·lules que formaran tots els tipus cel·lulars que donaran lloc al fetus i el cordó umbilical. Part d’aquestes cèl·lules de la massa cel·lular interna, posades en cultiu, generaran les cèl·lules mare embrionàries, i es defineixen com a cèl·lules mare pluripotents, perquè tenen la capacitat de diferenciar-se en tots els tipus cel·lulars que apareixen en l’organisme adult.

Poden donar lloc als més de 200 tipus cel·lulars del nostre cos. El fet de que siguin pluripotents significa que poden donar origen a les tres capes germinals: ectoderm1, mesoderm2 i endoderm3. Aquest tipus de cèl·lules es caracteritzen per

poder mantenir-se en el embrió o en determinades condicions de cultiu de forma indefinida, formant al dividir-se una cèl·lula idèntica a elles mateixes, i mantenint la població de cèl·lules mare estable.

Imatge 9. Capes germinals

Imatge 10. Formació d’un embrió 1. és la primera capa blastodèrmica de l’embrió.

2. és la segona capa blastodèrmica de l’embrió.

3. és la tercera capa blastodèrmica de l’embrió.

(15)

15

Aquest tipus de cèl·lules que provenen d’embrions

preexistents, que sobren en les fecundacions in vitro, generalment presenten problemes d’histoincompatibilitat1 amb el receptor. Per tant, en el cas de la clonació terapèutica amb cèl·lules mare embrionàries, normalment, cal fer un embrió a partir d’una cèl·lula somàtica2 del pacient.

També existeixen tècniques experimentals on es poden extreure cèl·lules mare embrionàries sense

que això impliqui la destrucció de l’embrió, on més endavant trobarem informació.

Els científics les utilitzen per a estudiar malalties humanes en cultiu, per a provar fàrmacs i en un futur es podrien utilitzar per a curar malalties degeneratives, com el Parkinson, Alzheirmer...

Imatge 11. Clonació terapèrutica

Fertilització d’un ovòcit in vitro

Zigot

Mórula

Blastocist

S’extreuen les cèl·lules internes del blastocist

A-Es vol arribar a una diferenciació determinada B-S’utilitzen les cèl·lules mare indiferenciades

Només tenen activada la informació del teixit al qual pertanyen

Aquestes cèl·lules migren cap a la zona afectada i allà es diferencien

1. semblança o identitat immunològica entre els teixits d’un donant i el receptor de l`òrgan.

2. són aquelles que conformen el creixement dels teixits i òrgans de un ésser pluricel·lular.

(16)

16

3.2.2.Les cèl·lules mare adultes

Es troben en els teixits i els òrgans dels individus adults, i tenen la capacitat de diferenciar-se per donar lloc específicament a cèl·lules del teixit en el qual es troben. Aquestes cèl·lules permeten la renovació periòdica de determinats teixits, com és el cas de la pell i del sistema sanguini, i a més a més permeten que es puguin donar processos de regeneració, com per exemple en el fetge. En els humans es coneixen fins a 20 tipus diferents de cèl·lules mare adultes, que són les encarregades de regenerar els teixits en continu desgast, com la pell o la sang, o teixits que han patit alguna ferida, com per exemple el fetge.

Aquestes cèl·lules són multipotents, és a dir, que tenen potencial per generar un nombre limitat de tipus cel·lulars diferents i únicament aquells molt propers entre ells en termes de desenvolupament, com les cèl·lules mare hematopoètiques de la medul·la òssia, encarregades de la formació de la sang. En la mateixa medul·la òssia, encara que també en la sang del cordó umbilical, en la sang perifèrica i a la grassa corporal s’ha trobat un altre tipus de cèl·lules mare adultes, denominades mesenquimals que poden diferenciar-se en molts tipus de cèl·lules dels tres derivats embrionaris (musculars, vasculars, nervioses, hematopoètiques, òssies, etc.).

Només poden donar lloc a uns pocs tipus de cèl·lules, normalment del mateix teixit en el qual es troben. Per exemple, les cèl·lules mare del cordó umbilical només poden donar lloc a cèl·lules de la sang.

Hi ha algunes teràpies basades en el transplantament de cèl·lules mare adultes. La més comuna és el transplantaments de cèl·lules de la medul·la òssia per a tractar malalties sanguínies, com la leucèmia.

Imatge 12. Esquema de cèl·lules mare adultes

(17)

17

Comparació entre les cèl·lules mare embrionàries i les cèl·lules mare adultes

Cèl·lules mare

embrionàries

Cèl·lules mare adultes

Origen Embrions humans Adults

Cultivables in vitro Sí Sí

Pluripotencials in vitro Sí Sí

Tumorigèniques en adults Potencialment sí No Potencial terapèutic

demostrat

Sí Sí

Immunogenecitat Sí (alogèniques) No (autologues)

Cèl·lules mare adultes

Cèl·lules mare de la medul·la òssia

Cèl·lules mare nervioses Altres tipus de cèl·lules mare adultes

Cèl·lules satèl·lit o mioblast Cèl·lules mare

hematopoiètiques (HSC)

Cèl·lules mare mesenquimals

Cèl·lules mare de la

“SidePopulation”

Cèl·lules mare MAPC

(18)

18

3.2.3. Les cèl·lules mare de pluripotencia induïda (iPS)

Són cèl·lules creades al laboratori per un procés anomenat reprogramació, en el qual s’aconsegueix que una cèl·lula adulta es converteixi en una cèl·lula mare. La cèl·lula mare així obtinguda es pot mantenir i multiplicar en cultiu.

A l’igual que les cèl·lules embrionàries, són cèl·lules pluripotents i poden donar lloc als més de 200 tipus cel·lulars del nostre cos.

Per al mateix que les embrionàries, amb l’avantatge que es poden generar de pacients per a estudiar la malaltia en cultiu. A diferència de les embrionàries, si s’utilitzessin per a transplantaments en un futur, no generarien rebuig immunològic1, ja que es podrien fer específiques del pacient.

Historia de les cèl·lules mare de pluripotència induïda

A mesura que avança el desenvolupament embrionari les cèl·lules es van especialitzant i la seva potencialitat va minvant, fins arribar a un estadi de

diferenciació cel·lular final. Durant dècades, molts científics han investigat com revertir aquest procés de diferenciació final i aconseguir cèl·lules pluripotents a partir d’una cèl·lula totalment diferenciada, com seria per exemple un fibroblast2 de la pell.

L’any 2006, el laboratori d’en Shinya Yamanaka (Japó) va aconseguir obtenir les anomenades cèl·lules mare de

pluripotència induïda. Han estat produïdes al laboratori a partir de cèl·lules diferenciades, mitjançant un procés que es coneix amb el nom de reprogramació cel·lular. Aquest procés consisteix en introduir i sobre expressar en una cèl·lula diferenciada un nombre de factors de transcripció definits, gens que produeixen proteïnes que a la vegada controlen l’activitat d’altres gens. L’expressió d’aquests factors induirà l’expressió i/o la inhibició de gens determinats i com a resultat aquesta cèl·lula passarà a mostrar un fenotip cel·lular3 similar al de les cèl·lules embrionàries, i es convertirà en una cèl·lula pluripotent.

Aquest descobriment fou la culminació de molts anys d’investigació que breument es podria resumir en les fites següents:

Imatge 13. Reprogramació

Imatge 14. Shinya Yamanaka

1. rebuig d’un òrgan o teixit rebut d’una altre persona, s’ha de medicar durant tota la seva vida amb immunosupressors.

2.cèl·lules del teixit conjuntiu.

3.conjunt de caràcters visibles que un organisme presenta com a resultat de la interacció entre el genotip i l’ambient.

(19)

19

-Entre els anys 1952 i 1962, Briggs & King i Gurdon(Regne Unit) van demostrar en el model de granota que era possible reprogramar a un estat pluripotent cèl·lules terminalment diferenciades, concretament una cèl·lula intestinal, si es transferia el seu nucli a un òvul immadur. Es va aconseguir així clonar a una granota. Amb aquests experiments es va demostrar que era possible esborrar el fenotip d’una cèl·lula diferenciada, fer com un “reset”, i convertir-la en una cèl·lula capaç de generar totes les cèl·lules de l’organisme.

Imatge 15. Experiment de John Gurdon

-L’any 1997, en el laboratori d’en William Willmut (Escòcia) va aconseguir clonar l’ovella Dolly demostrant que la conació en grans mamífers també era possible. En aquest cas es va utilitzar el nucli d’una cèl·lula diferenciada d’un animal adult i es va introduir a un òvul no fecundat i anucleat. Com a resultat va néixer l’ovella Dolly.

-L’any 2001 es va aconseguir reprogramar cèl·lules diferenciades (dotació gènica 2n) mitjançant un procés de fusió cel·lular amb cèl·lules mare embrionàries (2n), on la cèl·lula resultant va resultar tetraploide1 (4n). Aquests experiments van posar de manifest que els factors necessaris per reprogramar una cèl·lula diferenciada estaven continguts en les cèl·lules mare embrionàries.

Imatge 16. L’ovella Dolly i William Willmut

Imatge 17. Clonació de l’ovella Dolly

1. organisme que conté 4 jocs complets de cromosomes.

(20)

20

-Finalment l’any 2006, el laboratori d’en Sinya Yamanaka mitjançant la combinació d’experiments al laboratori amb estudis bioinformàtics, va aconseguir desxifrar quins eren els factors continguts en les cèl·lules mare embrionàries que podrien reprogramar una cèl·lula diferenciada a l’estadi pluripotent: OCT4, SOX2, KLF4 i C-MYC. Des d’aleshores, s’ha optimitzat la metodologia per generar-les.

La metodologia que es va descriure el 2006 es basa en l’ús de retrovirus1 per a introduir els 4 factors (OCT4, SOX2, KLF4 i C-MYC) a la cèl·lula diferenciada que es vol reprogramar.

La utilització de vectors retrovírics és un sistema molt eficaç i molt emprat en el laboratori per a introduir i expressar gens en el genoma2 de les cèl·lules d’interès. Un cop les cèl·lules han estat infectades amb els retrovirus que contenen els factors de reprogramació, al cap d’unes 2-3 setmanes, apareixen al cultiu un nou tipus cel·lular de morfologia molt similar a les cèl·lules mare embrionàries, són les anomenades cèl·lules mare induïdes. Aquestes cèl·lules són morfològicament idèntiques a les embrionàries, i donen els mateixos resultats en els tests que es realitzen per assegurar la seva potencialitat.

-Cal destacar que al Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona es va aconseguir per primera vegada la generació de cèl·lules mare induïdes a partir de queratinòcits3 d’un cabell humà. Aquesta aportació està considerada una millora important en el procés de generació de cèl·lules mare amb pluripotència induïda.

Imatge 18. Factors de transcripció

1. petits microorganismes que contenen una única cadena d’RNA implicat en malalties com el càncer o com la SIDA.

2. conjunt d’informació genètica, codificada en una o varies molècules DNA.

3. cèl·lules (90%) a d’epidermis.

(21)

21

Embrionàries

D’on s’obtenen?

S’obtenen d’embrions sobrants de tractaments de fecundació in vitro de 5 dies.

Els embrions en aquesta fase s’anomenen blastocist.

Els científics saben mantenir aquestes cèl·lules en cultiu i fer que es converteixin en tipus cel·lulars

especialitzats, com per exemple neurones o cèl·lules del cor.

A quines cèl·lules es poden diferenciar?

Poden donar lloc als més de 200 tipus cel·lulars del nostre cos. Són doncs cèl·lules pluripotents.

Per a què s’utilitzen?

Els científics les utilitzen per estudiar malalties humanes en cultiu, per provar fàrmacs i en un futur es podrien utilitzar per a curar malalties degeneratives.

iPS (de pluripotència induïda)

D’on s’obtenen?

Són cèl·lules creades al laboratori per un procés anomenat reprogramació, en el qual s’aconsegueix que una cèl·lula adulta es converteixi en una cèl·lula mare. La cèl·lula mare així obtinguda es pot mantenir i multiplicar en cultiu.

A quines cèl·lules es poden diferenciar?

A l’igual que les cèl·lules embrionàries, són cèl·lules pluripotents i poden donar lloc als més de 200 tipus cel·lulars del nostres cos.

Per a què s’utilitzen?

Per al mateix que les

embrionàries, amb l’avantatge que es poden generar pacients per a estudiar la malaltia en cultiu. A diferència de les embrionàries, si s’utilitzessin per a transplantaments en un futur, no generarien rebuig immunològic, ja que es podrien fer

específiques del pacient.

Adultes

D’on s’obtenen?

Les cèl·lules mare adultes estan presents en molts teixits del nostre cos i en el cordó umbilical. Es poden obtenir, per exemple, de la medul·la òssia.

A quines cèl·lules es poden diferenciar?

Només poden donar lloc a uns pocs tipus de cèl·lules, normalment del mateix teixit en el qual es troben. Per exemple, les cèl·lules mare del cordó umbilical només poden donar lloc a cèl·lules de la sang.

Per a què s’utilitzen?

Hi ha algunes teràpies basades en el

transplantaments de cèl·lules mare adultes. La més

comuna és el

transplantament de cèl·lules de la medul·la òssia per a tractar malalties sanguínies, com la leucèmia.

(22)

22 4. APLICACIONS

El futur de les aplicacions de les cèl·lules mare està ple d’esperances per totes aquelles persones que esperen una cura a la diabetis 1, el Parkinson o una lesió de genoll a través de la medicina regenerativa, per a les persones que desprès d’un accident necessiten un transplantament d’òrgan bioartificial i inclosos tots aquells que requereixen als tractaments d’estètica per evitar la caiguda el cabell, esborrar les arrugues o perfeccionar la seva figura.

Però les cèl·lules mare no només són riques en aplicacions mèdiques en el futur, en l’actualitat existeixen nombrosos tractaments per malalties de tipus hematològiques, per determinats tipus de càncer com la leucèmia i per algunes patologies genètiques o immunològiques. Actualment s’estan fent moltes investigacions per a properes i noves aplicacions tant en humans com en animals: infarts de cor, curació de fractures, augments de pit, alopècia, regeneració de la pell, de venes, arteries, músculs i articulacions, la construcció d’un cor o un pulmó bioartificial... i son projectes que ja estan en vies de desenvolupament. A més, de la medicina regenerativa en les aplicacions clíniques també tenim en compte les teràpies gèniques i els tractaments d’immunologia, ja que per exemple el transplantament de ronyons d’una altre persona és més eficaç si s’administren cèl·lules mare alhora.

Cèl·lules mare mesenquimals i l’obesitat

Les cèl·lules mare mesenquimals viatgen a zones del cos on es generen els teixits grassos per col·laborar amb el seu creixement. Això és positiu o negatiu? La migració de les cèl·lules mare perjudica la salut del cos humà? Això no està gens clar, només podem saber que el treball de les cèl·lules mare es evitar danys majors, ja que només actuen quan el sobrepès és tan gran que s’inflama els teixits adiposos. Per això resulta tan difícil baixar de pes quan s’ha arribat a un estat d’obesitat i molt més fàcil guanyar-lo després d’haver aprimat.

Cèl·lules mare en la diabetis de tipus 1

A l’actualitat, al segle XXI, s’ha superat moltes dolences de tipus infeccioses, però altres s’expandeixen de forma progressiva tant en els països desenvolupats com pel tercer món. Una de les majors esperances per la diabetis tipus 1 són les cèl·lules mare. Si la biotecnologia ha aconseguit que l’ADN humà pugui ser afegit en bacteris per a que fabriquin la insulina en grans quantitats i tots els pacients d’aquesta malaltia puguin tractar-se amb un cost relativament baix, per què no esperar que els científics siguin capaços de regenerar l’activitat del pàncrees utilitzant les tècniques de enginyeria genètica junt amb les cèl·lules mare? En el 2012 ja s’han realitzat nombrosos estudis amb cèl·lules mare sobre la diabetis de tipus 1, també alguns transplantaments experimentals en persones i tècniques noves que promouen la reeducació del sistema immunitari. Les aplicacions mèdiques de les cèl·lules mare en aquesta malaltia del

(23)

23

pàncrees ja han superat la fase d’experimentació en el laboratori, i potser el somni de alliberar- se de les injeccions diàries d’insulina estigui molt a prop per alguns diabètics.

Leucèmia limfoblàstica aguda i cèl·lules mare

Una de les primeres aplicacions de les cèl·lules mare en medicina regenerativa va ser la transfusió d’aquestes en substitució al transplantament de medul·la òssia, en malalties com la leucèmia limfoblàstica aguda, un tipus de càncer que afecta als glòbuls blancs de la sang i en el que es produeix un nombre molt alt de limfoblast, més del compte. Les cèl·lules mare del cordó umbilical són una de les teràpies més efectives per a la regeneració de la sang, ja que aporten noves cèl·lules mare hematopoètiques que repoblaran la medul·la o altres òrgans productors de sang. Aquesta aplicació s’ha realitzat nombroses vegades amb èxit en nens entre 1 i 12 anys, i molt sovint substitueixen els transplantaments provinents de sang d’altre persona. L’avantatge principal és la manca de rebuig immunitari, a més de ser un tractament per a la leucèmia limfoblàstica aguda molt ràpid, ja que les mostres de sang ja han sigut preparades abans de la crioconservació en nitrogen.

Una alternativa al tractament de la SIDA?

Són moltes les bones notícies que la investigació de les cèl·lules mare i les seves aplicacions mèdiques ens aporten any rere any, però mai havien plantejat que podrien ser una alternativa per a l’actual malaltia de la SIDA, la base de la teràpia contra el virus VIH, una de les malalties més terribles que assola el planeta. Per això la sorpresa ha sigut gran al descobrir que existeix un cas d’una persona que es va curar del SIDA gràcies a un tractament amb cèl·lules mare, i que per lo tant n’hi ha possibilitats de tornar a repetir aquesta història amb èxit. Encara que algunes persones tracten el succés com un miracle, també n’hi ha una explicació a questa possible alternativa al tractament actual de la SIDA. Al menys un 1% de la població europea posseeix una mutació en la proteïna, el receptor CCR5. Aquest canvi genètic aporta immunitat en front el virus, rep el nombre de CCr5d32 i és la base per a que un transplantament de cèl·lules mare pugui dotar d’immunitat en front al VIH, de forma que no es desenvolupi la SIDA.

Transplantaments de ronyó

Un altre camp de les aplicacions de les cèl·lules mare que està àmpliament acceptat és la immunoteràpia, en realitat els tractaments de cèl·lules mare tendeixen a fer que no sigui necessària l’aplicació d’aquestes teràpies, o redueixen les seves dosis. S’han realitzat aquest tractaments des de diferents punts d’enfocaments i òrgans. En nefrologia ( tractaments i transplantaments de ronyó) la teràpia cel·lular està encara naixent. S’explica amb molts coneixements generats en animals i des del laboratori, però encara es disposa de poques dades clíniques.

(24)

24 5.AVANTATGES I INCONVENIENTS

Com ja he explicat prèviament és una ciència experimental en ple procés de desenvolupament, per tant encara no sé sap amb certesa si tots els avantatges que li són assignats a cada tipus de cèl·lules mare són realitats comprovables o només són suposicions que encara caldria verificar.

5.1.Propietats de les cèl·lules mare embrionàries

Avantatges: Aquestes cèl·lules són:

 Flexibles: posseeixen el potencial de formar qualsevol cèl·lula del cos.

 Immortals: un llinatge cel·lular pot potencialment subministrar una quantitat infinita de cèl·lules amb característiques curosament definides.

 S’obtenen fàcilment: els embrions humans poden ser obtinguts de les clíniques de fertilitat.

Desavantatges:

 Cap adult té les seves pròpies cèl·lules embrionàries disponibles per al seu ús terapèutic, pel que cal recórrer a cèl·lules d’embrions al·logènics1 i, per tant no histocompatibles, amb totes les limitacions dels transplantaments d’òrgans, o bé recórrer a la clonació terapèutica, que consistiria a transferir el nucli d’una cèl·lula somàtica del propi individu a un oòcit d’una donant per a donar lloc a un embrió, les cèl·lules de les quals podrien expandir-se en cultiu per a després diferenciar-les cap al llinatge desitjat.

 Les cèl·lules mare no diferenciades tenen la capacitat tumorgènica (poden formar teratomes) quan s’implanten en individus adults. Per això és imprescindible que absolutament totes les cèl·lules que es vagin a trasplantar estiguin correctament diferenciades.

 Infeccions: els mitjans necessaris per al seu creixement estan compost per materials d’origen boví i mirí (ratolí) que podrien introduir agents infecciosos d’origen animal contra els quals, el sistema immunitari humà no té defenses.

 Rebuig: qualsevol cèl·lula mare que no procedeixi de l’individu receptor, duu en la seva superfície proteïnes que el sistema immunitàri del pacient reconeix com a estranyes i que rebutja. Per tant els malalts que estiguin tractats amb aquestes teràpies estaran obligats a prendre fàrmacs per inhibir el seu propi sistema de defensa.

1. cèl·lules que provenen d’una altre persona.

(25)

25

 Defectes genètics: en el cas de clonació terapèutica, si la patologia que s’ha de tractar amb cèl·lules mare, té el seu origen en un defecte genètic, és altament probable que aquesta alteració es trobi també en les progenitores embrionàries clonades a partir d’un nucli procedent del pacient. Per exemple les cèl·lules pancreàtiques derivades de cèl·lules mare copiades d’un diabètic, seguiran portant els gens que van originar aquesta patologia.

 Càncer: s’ha observat en alguns estudis amb animals que en injectar preparats amb progenitors cel·lulars desenvolupaven tumors.

5.2. Propietats de les cèl·lules mare adultes

Avantatges: Aquestes cèl·lules:

 Ja estan més o menys especialitzades: la inducció pot ser més senzilla.

 Són immunològicament resistents: els recipients que reben els productes de les seves pròpies cèl·lules mare no experimenten el rebuig immunològic.

 Són flexibles: les cèl·lules mare adultes poden ser utilitzades per formar altres tipus de teixit.

 Tenen una disponibilitat variada: algunes cèl·lules mare adultes són fàcils de collir, mentre que collir altres, com per exemple, les cèl·lules mare neuronals (del cervell), pot ser perillós pel donant.

Desavantatges: Elles poden:

 Estar disponibles en quantitats mínimes: és fàcil obtenir-les en grans quantitats.

 Finites: elles no viuen tant de temps en cultiu com les cèl·lules mare embrionàries.

 Genèticament inadequades: les cèl·lules mare collides poden portar amb elles mutacions que causen malalties o que es puguin danyar durant l’experimentació.

(26)

26 6.CLONATGE REPRODUCTIU

El clonatge reproductiu és un procés experimental destinat a produir organismes genèticament idèntics. Hem de considerar que també n’hi ha casos en els que determinats animals es reprodueixen de manera natural per clonatge, com els cnidaris i les planàries. Des de fa unes dècades, però, les innovacions tècniques obtingudes en els camps de la biologia molecular, la biologia cel·lular, la genètica i la fecundació in vitro han fet possible d’obtenir clons d’animals al laboratori. Hi ha dues maneres de generar animals clònics: per divisió de l’embrió i per transferència nuclear. La darrera permet obtenir clons d’organismes ja adults.

Una de les maneres més senzilles de generar animals clònics és per divisió de l’embrió.

Aquesta tècnica de clonatge simula la generació espontània de bessons, per la qual cosa es coneix també amb el nom d’escissió gemel·lar.

En aquest tipus de clonatge, tant el genoma contingut al nucli de les cèl·lules com els gens que hi ha en els seus mitocondris són idèntics.

(27)

27

PARE DELS CLONS

obtenció d’espermatozoides

MARE DELS CLONS

obtenció d’oòcits

nucli de l’oòcit

nucli de l’espermatozoide

nucli del zigot

(nucli de l’espermatozoide + nucli de l’oòcit)

ZIGOT

FECUNDACIÓ IN VITRO

EMBRIÓ

ESCISSIÓ GEMEL·LAR

implantació

a l’úter de la mare adoptiva

implantació a l’úter de la mare adoptiva

ORGANISMES CLÒNICS (BESSONS IDÈNTICS)

(28)

28

N’hi ha que han proposat utilitzar la tècnica d’escissió gemel·lar com una font completament personalitzada de cèl·lules mare embrionàries per a la medicina regenerativa. Després d’una fecundació in vitro es podria dividir l’embrió per escissió gemel·lar. Un dels embrions es transferiria a l’úter de la mare per tal que el gestés i generés un nou ésser humà adult, el seu fill, mentre el segon embrió es mantindria congelat de la mateixa manera que es fa amb els embrions excedents de les tècniques de fecundació in vitro per a reproducció assistida. Aquest segon embrió s’utilitzaria únicament com a font de cèl·lules mare genèticament i immunològicament compatibles en cas de que una persona adulta necessités algun òrgan a la carta. Això passaria a tenir el nom de clonatge terapèutic, és un procés que implica necessàriament que la fecundació es realitzi in vitro, una manera poc pràctica de tenir fills sempre i quan es pugui tenir de manera natural.

La manera d’obtenir clons1 d’individus ja adults és conceptualment força senzilla. S’obté el nucli d’una cèl·lula qualsevol de l’individu que es vol clonar, el qual conté tot el genoma de l’organisme, la quantitat justa de material genètic per permetre que se’n desenvolupi un de nou.

S’agafa un oòcit d’una donant i se n’elimina el nucli. S’introdueix el nucli obtingut en l’oòcit anucleat i es deixa que comenci a desenvolupar-se un embrió en condicions de laboratori. Un cop ha assolit l’estadi de mòrula o de blàstula primerenca i s’ha comprovat la seva viabilitat, es transfereix a l’úter d’una mare adoptiva, on nidarà i acabarà de desenvolupar-se. En teoria, amb això n’hi ha prou perquè es desenvolupi un clon progenitor, un nou organisme que tindrà exactament el mateix material genètic. Aquest tipus de clonatge implica un transplantament nuclear entre una cèl·lula diferenciada d’un organisme adult i un oòcit d’una donant.

Els primers experiments de clonatge d’animals a partir d’organismes ja adults es van fer durant les dècades de 1950 i 1960 amb la segona granota Ranapipiens i la granota africana Xenopuslaevis. L’experiment bàsic és molt semblant al que ha generat l’ovella Dolly. Val a dir que la tècnica per generar animals clònics a partir d’un organisme adult va ser proposada per primer cop l’any 1938 per Spermann, un famós biòleg alemany de l’època que no la va poder realitzar per mancances tècniques.

1. ésser idèntic.

(29)

29

ORGANISME A CLONAR ORGANISME DONADOR DE L’OÒCIT

obtenció d’una cèl·lula de l’organisme a clonar

obtenció d’un oòcit

obtenció del nucli de la cèl·lula

eliminació del nucli de l’oòcit

introducció del nucli a l’oòcit

EMBRIÓ

MARE ADOPTIVA

implantació a

l’úter de la mare adoptiva

ORGANISME CLÒNIC

(30)

30

Actualment ja s’han clonat diversos mamífers adults transplantant nuclis de cèl·lules obtingudes de diferents teixits. El percentatge d’èxit, però, és sempre molt baix i depèn de cada espècie concreta.

Una part important dels clonatge reproductiu animal és la utilitat que té en la ramaderia, medicina, farmàcia i per a la preservació d’espècies en perill d’extinció.

És difícil parlar de totes les possibilitats, els beneficis mèdics potencials dels animals clònics són molts. D’una banda, permetran estudiar les bases moleculars de l’envelliment. Però les seves possibilitats van molt més enllà. Combinant amb tècniques de transgènesi, que consisteixen en la introducció de gens en organismes per tal que produeixin proteïnes que normalment els són alienes o que deixin de fer proteïnes que els són pròpies, el clonatge d’animals pot proporcionar models molt valuosos per estudiar malalties humanes i trobar-hi tractaments.

No només això, sinó que també aquesta combinació de clonatge reproductiu i transgènesi pot donar un nou impuls als xenotransplantaments. Els xenotransplantaments són transplantaments d’òrgans entre animals no humans, generalment porcs, i pacients humans. La qüestió és la següent: si es transplanta a un pacient humà un cor de porc ( la seva forma, dimensions i capacitat d’impulsar sang són molt semblants), de ben segur que el sistema immunitari del pacient el rebutjarà immediatament. Ara bé, si al porc donant se li ha suprimit els gens responsables del seu HLA el rebuig serà molt menor, inferior fins i tot a un transplantament entre humans. Però sempre hi haurà un mínim de rebuig contra el qual el pacient s’haurà de medicar durant tota la vida. I la possibilitat d’infeccions víriques possiblement mortals en els xenotransplantaments són, ara per ara, molt altes, atès que el nostre sistema immunitari no ha desenvolupat cap memòria immunològica contra els virus de

(31)

31

porc, molts dels quals són encara desconeguts. Actualment els xenotransplantaments no són una alternativa vàlida als transplantaments entre humans, però s’hi està treballant.

També s’espera que aquesta combinació de clonatge reproductiu i transgènesi permeti obtenir un gran nombre de fàrmacs de gran utilitat, com productes contra les varius, les cremades, la fibrosi quística i l’hemofilia.

En el món de la ramaderia un dels principals objectius és aconseguir animals que creixin més ràpidament, que es reprodueixin abans i tinguin més cries; que consumeixin menys aliment i produeixin més carn, llet o ous; i que siguin resistents a les malalties més comunes. Des de la revolució neolítica fins a l’actualitat, els ramaders han transmès els caràcters més desitjables d’una generació d’animals a la següent mitjançant encreuaments selectius. Ara bé, en moltes ocasions, durant aquests encreuaments es perden les característiques desitjables ja que la seva herència sol ser bastant complexa.

El clonatge reproductiu d’animals proporcionaria individus que tinguessin exactament els mateixos caràcters desitjables que els progenitors, sense cap pèrdua de capacitats. Amb l’afegit que el clonatge facilita la introducció de gens nous mitjançant la transgènesi, com per exemple gens que els confereixin resistència a determinades malalties.

En canvi, en un ramat clònic tots els animals tindrien exactament la mateixa constitució genètica. Per la qual cosa, si es produís una plaga inesperada que afectés el ramat, en moririen tots els membres. En termes científics, el clonatge representa una pèrdua de biodiversitat (diversitat biològica), la qual, en aquest cas, ve determinada per les diferències genètiques entre els individus d’una mateixa espècie. Una pèrdua de biodiversitat sempre implica una disminució de les possibilitats de supervivència de l’espècie. De manera que si un dia s’arriba a tenir ramats clònics, les empreses productores dels clons i els organismes oficials competents hauran de garantir la preservació d’un nombre suficientment elevat d’animals de les diferents races que componen la ramaderia actual per tal de preservar-ne la biodiversitat.

També els clonatge reproductiu pot ajudar a preservar espècies en perill d’extinció. Molts animals, per poder-se reproduir, necessiten la presència d’un nombre mínim d’individus. En les espècies de vida solitària aquest nombre mínim és necessari per permetre que els organismes es puguin trobar entre ells amb certa freqüència. En canvi, en les espècies gregàries, els individus de les quals viuen agrupats en famílies, aquest nombre mínim és necessari per mantenir les jerarquies, imprescindibles alhora d’aparellar-se i tenir cura de la descendència.

Tot i això la pregunta que tots ens fem és, es pot clonar humans? Des del punt de vista legal, l’ONU s’està plantejant prohibir a escala mundial el clonatge humà amb finalitat reproductiva.

Però això no priva que alguns científics irresponsables anunciïn que ja ho estan intentant, com

(32)

32

el ginecòleg italià Severino Antinoni. A mitjans del 2002, aquest ginecòleg va anunciar que havien transferit a una dona un embrió humà clonat, i que ja estava embarassada de vuit setmanes. Aquest anunci, qualificat d’irresponsable per tots els científics i comitès d’ètica, va ser posteriorment desmentit pel propi ginecòleg,

però la controvèrsia ja s’havia generat. Amb tot això, ell era una mica més famós i, sobretot, havia incrementat la clientela de la clínica de reproducció assistida que dirigeix.

Aquests tipus d’anuncis són totalment falsos, només busquen fama i diners, que ara per ara no hi ha cap possibilitat de clonar humans, i que mai no es podrà transferir consciència.

A nivell tècnic, un dels principals entrebancs per clonar humans és aconseguir un nombre suficientment elevat d’oòcit als quals transplantar un nucli. S’ha calculat que amb les tècniques actuals farien falta uns 1200 oòcits per aconseguir un bebè clònic. Això representaria un nombre extraordinàriament elevat. Una dona normal produeix, al llarg de la seva vida, entre 200 a 300 oòcits madurs, i si s’utilitzessin donants en farien falta entre 120 i 240 per a cada clonatge, atès que de cada donant només s’obtenen de 5 a 10 oòcits.

Un dels motius que sempre s’argumenten per generar humans clònics és poder resoldre problemes d’infertilitat en parelles heterosexuals i poder oferir fills genèticament idèntics a membres de parelles homosexuals o a persones soles. El president d’una associació gai americana ha creat una associació per promoure la legalització del clonatge reproductiu humà, i l’argument principal que utilitza és el del seu dret a tenir un fill genèticament igual a ell. Però cal tenir present que un “fill” obtingut per clonatge no és un fill en el sentit biològic de la paraula, perquè el seu material genètic no provés de dos progenitors, sinó només d’un. De fet, seria el seu germà bessó, encara que hagués nascut un grapat d’anys més tard.

Imatge 19. Notícia al diari El País (2002)

(33)

33

7.CLONATGE TERAPÈUTIC

El clonatge terapèutic és un procés experimental destinat a produir cèl·lules adultes diferenciades, com neurones, cèl·lules del pàncreas, etc., genèticament i immunològicament idèntiques a les d’un organisme ja nascut per tal que puguin ser utilitzades de manera personalitzada en transplantaments.

Poc després de l’equip d’Ian Wilmut obtingués el primer mamífer clònic, l’ovella Dolly, un altre grup de recerca va obtenir, per manipulació genètica d’un únic gen, embrions de granota sense cap. La generació d’aquests embrions va fer que algú suggerís la possibilitat d’obtenir embrions humans clònics també sense cap i, per tant, sense consciència ni possibilitats de supervivència els quals podrien ser emprats com a font d’òrgans per a transplantaments. Argumentaven que aquesta opció evitaria el temut rebuig, ja que no hi hauria cap diferència genètica ni immunològica entre el pacient i l’òrgan a transplantar, alhora que solucionaria el problema de l’escassetat d’òrgans.

Si bé es cert que l’obtenció d’òrgans d’aquesta manera evitaria el temut rebuig, els problemes ètics que presenta fan que proposar-ho sigui una gran irresponsabilitat, comparable a la dels anuncis de clonatge d’éssers humans. Aquests anuncis, amb poca base científica i nul·la aplicabilitat pràctica, són contraproduents per a la ciència en general i per a la medicina regenerativa en particular, atès que donen una idea errònia dels objectius i les possibilitats reals d’aquesta disciplina científica, i generalment són fets per persones que tan sols busquen una primera plana als mitjans de comunicació. Cal puntualitzar que el clonatge terapèutic no pretén en absolut generar embrions o fetus humans sense cap però amb tots els altres òrgans formats, la qual cosa seria èticament molt reprovable i fins i tot un acte criminal, sinó produir grups de cèl·lules en condicions de laboratori, totes del mateix tipus (nervioses, musculars, del pàncrees,etc.), que puguin ser utilitzades en transplantaments.

La manera d’obtenir cèl·lules diferenciades genèticament i que siguin immunològicament compatibles mitjançant clonatge terapèutic és conceptualment senzilla. Primer, es fa una extracció microscòpica de cèl·lules del pacient que necessita un nou teixit o òrgan mitjançant una biòpsia, i se n’obté el nucli. Aquest nucli conté tot el genoma del pacient, inclosos els gens necessaris per fer que una cèl·lula mare embrionària es diferenciï en una cèl·lula adulta de qualsevol teixit. Es considera que un dels millors tipus cel·lulars per obtenir nuclis per a clonatge terapèutic són les cèl·lules que formen el teixit conjuntiu, que ocupa els intersticis que hi ha entre la pell i la musculatura. Els avantatges són bàsicament dos: es troba mol a prop de la superfície del cos, fet que facilita la biòpsia; i és un tipus cel·lular amb relativament poques estructures especialitzades, cosa que facilita la reprogramació del seu nucli.

(34)

34

Després s’agafa un oòcit d’una donant i se n’elimina el nucli. Es transfereix el nucli obtingut a l’oòcit anucleat i es deixa que es desenvolupi un embrió en condicions de laboratori, tal com es fa en les tècniques de reproducció assistida mitjançant fecundació in vitro. Els embrions generats seguint aquest procediment reben el nom d’embrions somàtics, perquè el nucli inicial que els ha generat, el nucli transferit, prové d’una cèl·lula corporal, anomenada somàtica segons la terminologia científica (del grec soma que significa cos).

Un cop l’embrió ha assolit l’estadi de blastocist s’obtenen les cèl·lules mare embrionàries, que formen la massa cel·lular interna, i es cultiven in vitro per tal que es reprodueixin i incrementi el seu nombre. Finalment, un cop s’ha aconseguit un nombre suficient de cèl·lules mare embrionàries es diferenciïn en les cèl·lules adultes específiques del teixit en qüestió.

El procés de clonatge terapèutic presenta diversos punts encara no del tot resolts. Uns dels punts transcendentals és com condicionar les cèl·lules mare obtingudes del blastocist perquè proliferin i es reprodueixin i després es diferenciïn en un tipus cel·lular adult concret.

Per poder fer un transplantament funcional, és a dir, per guarir o pal·liar el funcionament anòmal d’un teixit o òrgan, és necessari disposar d’uns quants milers de cèl·lules adultes diferenciades. Però durant el desenvolupament embrionari normal, un blastocist anterior a la implantació només conté una dotzena de cèl·lules mare embrionàries, nombre clarament insuficient per guarir qualsevol malaltia. Per tant, primer s’ha d’amplificar la població de cèl·lules mare obtingudes d’un sol blastocist; cal obligar-les a proliferar en condicions de laboratori fins obtenir un nombre suficient d’aquestes cèl·lules.

Figure

Actualización...

Referencias