texto completo publicado de la conferencia

Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat. (Esp)Vol. 105, Nº. 2, pp 327-352, 2012XIV Programa de Promoción de la Cultura Científica y Tecnológica

EL APASIONANTE MUNDO DE LAS CÉLULAS MADRELUIS FRANCO VERA*

* Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Valencia. [email protected]ón Investigación Clínico de Valencia, Instituto de Investigación Sanitaria - INCLIVA

Hasta hace relativamente poco tiempo los grandestemas científicos estaban reservados al ámbito de losespecialistas y el gran público era ajeno a ellos. En losúltimos años, sin embargo, varios factores están cam-biando este panorama. Por una parte, los medios decomunicación —orales, escritos o digitales— prestancada vez más atención a los avances científicos; porotra, aumenta la preocupación de los científicos pordifundir la cultura científica. Buena muestra de estaúltima circunstancia es la ininterrumpida organizacióndesde 1998, por parte de la Real Academia deCiencias, de ciclos de divulgación que, como elPrograma de Promoción de la Cultura Científica yTecnológica —que da lugar a esta publicación— o elde Ciencia para Todos, tratan de acercar los hallazgoscientíficos a todos los ciudadanos interesados. Perotambién hay que tener en cuenta que cada vez resultamás frecuente que las decisiones políticas recaigansobre cuestiones que, de una forma u otra, requieren unconocimiento profundo de las bases científicas subya-centes. En campos como el del cambio climático, o elde las fuentes energéticas, por solo citar un par deejemplos, es preciso tener en cuenta multitud de datosprocedentes de las ciencias experimentales si sequieren tomar decisiones políticas acertadas.

En una sociedad democrática las decisiones polí-ticas las toman los representantes de los ciudadanos,elegidos por ellos. Esta circunstancia tiene una impor-tante consecuencia: si los ciudadanos quieren ejercersus derechos con la debida responsabilidad, tienen queestar en condiciones de enjuiciar tanto los programasde los diversos partidos políticos como las decisionesque tomen sus representantes a la hora de cumplirlos.Puesto que muchas cuestiones, como se ha apuntado,

se fundamentan sobre una base científica, paraenjuiciar correctamente el alcance de las decisionespolíticas, los ciudadanos tienen que tener un conoci-miento general de esas bases científicas. Es obvio queno se puede exigir a todos un conocimiento profundode la ciencia, como tampoco se puede exigir que todossean expertos en economía; pero sí es cierto que, delmismo modo que todos están capacitados paraapreciar, en sus rasgos generales, las diferencias entreunos proyectos políticos y otros en materia económica,todos deberían estarlo cuando la cuestión a dirimirtiene un fundamento científico.

Las anteriores consideraciones ponen de manifiestoque la ciencia tiene un papel en la vida democrática y,por tanto, añaden una nueva razón de conveniencia a laextensión de la cultura científica. Cuanto mayor seaeste bagaje cultural, mejor dotados estarán losmiembros de una comunidad para tomar partido libre-mente, en un sentido u otro, en las cuestiones que, conbase científica, son objeto de discusión política.

Una de esas cuestiones es la que concierne a lanaturaleza y potenciales aplicaciones de las célulasmadre. Lo que hasta hace algunos años se trataba sóloen las revistas científicas, hoy aparece con frecuenciaen los medios de comunicación y es objeto de inicia-tivas legislativas. Como, por otra parte, la obtención yla utilización de las células madre plantean en múl-tiples casos cuestiones éticas candentes, el tema resultade gran interés. Esa es la razón de que aparezca en eltítulo de este artículo el adjetivo apasionante, que aprimera vista puede parecer ajeno a un tema científico.Pero el investigador siempre mira con pasión el objetode su estudio y las implicaciones de las células madre

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hacen que esa pasión pueda extenderse a otras per-sonas.

Una consideración final para terminar esta intro-ducción: en un tema como este, con hondas repercu-siones éticas, que exigen muchas veces una toma depostura quizá incómoda, resulta muy difícil que laciencia dé una respuesta aceptada absolutamente portodos, si se tiene en cuenta que los científicos, comocualquier persona, no son ajenos a las ideologías.Como decía Yepes (1996), «..cualquier científico es unhombre que tiene, no sólo una vida real y concreta enla que come, duerme y va a trabajar, sino además unadeterminada visión del mundo y de la vida humana,unos valores que persigue y que toma como criterio desus decisiones libres, y de cuya influencia no puedeprescindir, y de hecho no prescinde, a la hora de hacerciencia. La ciencia no es aséptica, como el raciona-lismo tendía a pensar».

Pero también sería un error pensar que los cientí-ficos, como tales, han de permanecer silenciosos en losdebates que se plantea la sociedad. La ciencia puede ydebe arrojar luz sobre esas cuestiones que afectan a lavida ordinaria de la comunidad humana. Sería una tre-menda falta de confianza en la naturaleza del conoci-miento científico pensar que desde la ciencia es impo-sible sentar ciertas bases para una actividad intelectualque, como la reflexión ética trasciende a la propialabor científica.

CÉLULAS MADRE

Es posible que la mayor parte de las personas deformación no científica, al oír hablar de células madrepiensen inmediatamente en los embriones. Pero, comohabrá ocasión de ver a lo largo de este artículo, la pre-sencia de células madre no está restringida a losembriones, puesto que se encuentran ampliamente dis-tribuidas en los tejidos adultos. No obstante, quizá lamejor manera de iniciar el estudio de estas células seaa través de la consideración de algunos aspectos ele-mentales de la Embriología humana.

El comienzo del desarrollo embrionario es la cons-titución del cigoto a partir del gameto femenino, elóvulo, y del gameto masculino o espermatozoide. Adiferencia de las células somáticas humanas, losgametos son haploides, es decir, su genoma1, distri-buido en 23 cromosomas, se encuentra en una únicacopia. Como las células somáticas son diploides, esdecir, poseen dos copias de cada gen, una heredada delpadre y otra de la madre, durante la formación de losgametos tiene lugar un importante proceso, deno-minado meiosis, mediante el cual de un modo funda-mentalmente aleatorio se selecciona cuál de las doscopias de la célula diploide precursora del gametoentrará a formar parte de éste. Como el número de losgenes humanos es muy elevado2, la probabilidad deque se formen dos gametos con idéntica dotacióngénica es despreciable. Incluso en el caso de los esper-matozoides, de los que un varón genera un númeroingente a lo largo de su vida, la probabilidad deencontrar dos con la misma dotación génica es virtual-mente nula, ya que el número de posibles combina-ciones de los genes de origen paterno y materno tras lameiosis es muy superior al número total de espermato-zoides que un varón puede llegar a producir.

Como ocurre en todas las células eucarióticas, elmaterial genético de los gametos se encuentra con-finado en el núcleo. En los óvulos, que son célulasgrandes y aproximadamente esféricas con un diámetrode alrededor de 0,12 mm, el núcleo está situado cercade uno de sus polos, que recibe el nombre de poloanimal. El polo opuesto se denomina polo vegetal y eleje que los une, pasando por el núcleo, se designa ejeanimal-vegetal, o simplemente eje a-v. Los espermato-zoides son células mucho más pequeñas; constan deuna estructura globular compacta, la cabeza, de untamaño inferior a 0,01 mm, y un largo filamento, lacola, cuya oscilación permite la movilidad del esper-matozoide. El núcleo ocupa la casi totalidad de lacabeza.

Los cigotos poseen ya una dotación genéticadiploide, aunque por algún tiempo el material genéticoprocedente de ambos gametos continúa separado. Las

1 Por genoma se entiende el conjunto de todos los genes de un organismo y, por extensión, la totalidad de su DNA, que incluye no solo losgenes, sino también las extensas regiones intergénicas.2 A pesar de estar totalmente secuenciado el genoma humano, el número exacto de sus genes no se conoce aún. Se estima que está en tornoa 20000.

partículas en que se encierra la dotación genética queoriginalmente se encontraba en cada gameto se llamanpronúcleos, masculino y femenino. Pero, a pesar deesa transitoria separación de los genes de origenpaterno y materno, el cigoto posee 46 cromosomas. Laformación de una célula diploide por la fecundaciónactúa como señal para que comience un rápido procesode división celular y el cigoto pronto se divide en doscélulas. Aunque a veces se hace referencia al cigotocomo a un embrión de una célula, lo más habitual eshablar de embrión a partir de la primera divisióncelular. El conjunto de los procesos necesarios paraque tenga lugar esta división es mucho más complejoque lo que se acaba de resumir, pero su explicacióncompleta excedería los límites y el alcance de esteartículo3.

La primera división del cigoto tiene lugar al ini-ciarse el segundo día tras la fecundación, pero las doscélulas de este embrión se dividen rápidamente denuevo, de modo que al término del segundo día elembrión ya posee cuatro células. Estos cambios cuan-titativos que afectan al aumento del número de célulasdel embrión transcurren en paralelo con su desplaza-miento local. La fecundación se produce en las proxi-midades de uno de los ovarios, comunicados con elútero a través de unos conductos denominadostrompas de Falopio. Pues bien, al término de esesegundo día el embrión ha recorrido ya unos 4-6 cm yse encuentra a mitad de camino entre el ovario y elútero. Un día más tarde, se han producido por lo menosdos divisiones más y el embrión, que tiene ya unmínimo de 16 células, recibe por su morfología elnombre de mórula y está a punto de llegar al útero. Elcuarto día tras la fecundación el embrión, que recibeentonces el nombre de blastocisto, se encuentra ya enel útero.

Es conveniente recordar que antes de cada divisióncelular el material que contiene la informacióngenética, esto es, el DNA, debe replicarse. La repli-cación consiste en que cada molécula de DNA da lugara dos moléculas idénticas. Esto significa que elnúmero de cromosomas se duplica, de modo quecuando cada célula se divide, en el proceso conocidocomo mitosis, las dos células resultantes tienen la

misma dotación cromosómica, idéntica a la de lacélula que se ha dividido y, por tanto, idéntica a la delcigoto.

Hasta el estado de mórula, desde un punto de vistamorfológico, el embrión está indiferenciado. Aparen-temente todas las células son idénticas y, salvo que seemplee alguna metodología especial —que secomentará más adelante—, no se distinguen unas deotras. Pero en el blastocisto la diferenciación ya es evi-dente al observarlo al microscopio. Se distingue clara-mente una cavidad central o blastocele, y un grupo denumerosas células que se denomina masa celularinterna. Finalmente, entre los días 6 y 7 tras la fecun-dación el blastocisto, que ya alcanza los 0,3 mm dediámetro, comienza su implantación en el útero,gracias a su invasión del endometrio, la mucosa querecubre el interior del útero. En ese momento, la dife-renciación es más aparente. La masa celular interna sediferencia en epiblasto e hipoblasto o endodermo pri-mitivo, que separa al epiblasto del blastocele.Envolviéndolo todo una capa de células que se dis-tingue con el nombre de trofoblasto (Fig. 1). Se trata,pues, de tres capas celulares claramente distintas y condiferentes destinos. Las células de la masa celularinterna son capaces de dar lugar a todas las células delorganismo adulto. El trofoblasto y el endodermo pri-mitivo son realmente tejidos extraembrionarios, quedarán lugar a tejidos auxiliares del epiblasto en la

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3 El lector interesado puede encontrar una descripción detallada en cualquier libro de Biología Celular o de Embriología.

Figura 1. Representación esquemática de la estructura de unblastocisto de mamífero. Se indican los nombres de las diferen-tes capas de células.

constitución del feto. Por ejemplo, la placenta seorigina mayoritariamente a partir del trofoblasto.

Un problema crucial que surge es cómo el conjuntode células aparentemente idénticas del embrión tem-prano llega a organizarse en esas tres capas de célulasdiferentes. En la resolución de esta problema, se ha uti-lizado fundamentalmente el desarrollo embrionario delratón como modelo biológico, debido a la facilidadexperimental y a la ausencia de especiales problemaséticos en su manipulación. El modelo es válido paramuchos aspectos de la embriología de mamíferos,incluido el hombre. Esta idea, ampliamente aceptada,ha sido comentada recientemente en un artículo deZernicka-Goetz (2013), del que se toman muchas delas ideas que se recogen en los próximos párrafos.

En el ratón, se llega al estado de blastocisto en elcuarto día tras la fecundación, después de pasar poruna serie de divisiones celulares precisas. La primeradivisión celular tiene lugar a lo largo del eje a-v(Gardner, 1997; Plusa et al., 2005). La segundadivisión, que genera el embrión de 4 células, puede serecuatorial o meridional. Aparentemente, desde unpunto de vista morfológico, esas 4 células son todasiguales. Pero a partir de la siguiente división, comienzaa producirse una polarización4. Cada célula puedeexperimentar una división simétrica o asimétrica. En elprimer caso, se originan dos células polarizadas haciael exterior del embrión. En la división asimétrica, segenera una célula exterior, polarizada y otra interior,no polarizada. El destino de las células exteriores es eltrofoblasto, mientras que las células interiores puedendar lugar al epiblasto o al endodermo primitivo, depen-diendo en gran medida de en cuál de los tres aconteci-mientos de división asimétrica se han generado(Morris et al., 2010). Las divisiones asimétricas que seacaban de describir constituyen los primeros aconteci-mientos visibles que determinan el destino de lascélulas durante el proceso de diferenciación. Hastahace relativamente poco tiempo se pensaba que en elembrión temprano todas las células eran iguales, unaidea que se ha mencionado al describir la mórula, yque las divisiones asimétricas ocurrían al azar (ver, porejemplo, Motosugi et al., 2005). No obstante, elpanorama ha cambiado radicalmente en los últimos

años, como consecuencia de los experimentos que serecogerán al final de este artículo.

Hay que señalar que el desarrollo embrionariohasta la etapa de blastocisto se produce de formasimilar aunque la fecundación se haya producido fueradel organismo materno mediante alguna de las téc-nicas de fecundación in vitro. Desde un punto de vistabiológico, no tiene sentido introducir diferencias denomenclatura para referirse al embrión producido invitro, como hace la actual legislación española.Cuando la finalidad de las técnicas de fecundación invitro es reproductiva, los cigotos obtenidos se cultivanhasta la etapa de blastocistos, que se introducen en elútero con vistas a su implantación. Técnicamente esposible la crioconservación de los embriones para suulterior implantación o con otros fines; a este respectohay que advertir que hoy por hoy no existe ningunatécnica absolutamente válida para decidir sobre la via-bilidad de los embriones criopreservados antes de suimplantación.

Una vez que la implantación se ha culminado conéxito, el embrión continúa su desarrollo y llega a lafase de gástrula. En este estado se observan en elembrión tres capas de células. La interior o endodermodará lugar a los distintos órganos de los aparatosdigestivo y respiratorio, y a casi todas las glándulas. Elmesodermo, la capa intermedia, originará los sistemascirculatorio y excretor, las gónadas, los huesos y cartí-lagos, los músculos y la dermis. Por último, del ecto-dermo, la capa externa de células de la gástrula, proce-derán el sistema nervioso, la epidermis y las estruc-turas asociadas a ella, como los pelos y las uñas. Eldesarrollo embrionario progresa de forma continua ygradualmente van apareciendo los diferentes órganos yfunciones hasta que, tras pasar por el periodo de desa-rrollo fetal, se llega al término de la gestación.

Para la finalidad de este artículo no es preciso dete-nerse en esas etapas del desarrollo intrauterino, sinoque basta con insistir en que todas las células de lamasa celular interna del blastocisto son capaces de darlugar, tras los oportunos procesos de diferenciación, atodas las células del organismo adulto, en el cual hay250 tipos celulares diferentes. Por ese motivo, se dice


4 Se denomina polarización celular a la presencia de cambios morfológicos, estructurales o funcionales en las células en función del lugarque ocupan en el espacio.

que esas células son pluripotentes. Del cigoto y de lascélulas del embrión temprano hasta la fase de mórulase dice que son células totipotentes, ya que, además detener la potencialidad de diferenciarse para formarcélulas de todos los linajes del organismo adulto, latienen para producir otros tejidos, como la placenta.Las células de las tres capas de la gástrula se llamanmultipotentes, porque ya han perdido aún más poten-cialidad de diferenciación. Pues bien, en sentidoestricto, tanto las células totipotentes, como las pluri-potentes se denominan células madre. En numerosasocasiones, de modo más amplio, es habitual deno-minar también células madre a aquellas capaces de ori-ginar, por diferenciación, más de un linaje celular,como ocurre con las células multipotentes. La lite-ratura científica anglosajona habla de stem cells,células troncales, nombre que responde mejor a sufunción. No obstante, en nuestro idioma se ha popula-rizado de tal modo su designación como célulasmadre, que a lo largo de este artículo será la denomi-nación usual, aunque a veces pueda surgir alguna difi-cultad semántica que se aclarará oportunamente.

No es fácil definir el concepto de células madre océlulas troncales, que, como se acaba de ver, tieneunos límites poco precisos. En una primera aproxi-mación, de acuerdo con Weissman (2002), puedendefinirse en una como células capaces, no solamentede poder cultivarse y reproducirse a sí mismas, sinotambién de generar células adultas de diferentestejidos. Varias ideas subyacen a esta definición. Enprimer lugar, que se trata de células indiferenciadas,que pueden dividirse varias e incluso muchas veces sinperder su estado indiferenciado, pero que en respuestaa determinados estímulos pueden dar lugar a célulasadultas, diferenciadas, de múltiples tipos. En el trans-curso de su proliferación, hay un momento en que seproduce una división asimétrica: una de las célulasresultantes conserva toda su potencialidad como célulatroncal, mientras que la otra ha perdido parte de esapotencialidad y su capacidad de generar diversos tiposcelulares se ha estrechado. Estrictamente hablando,esta célula, multipotente, debe llamarse célula proge-nitora5, aunque como consecuencia de esa ambiguadelimitación a que antes se aludía, muchas veces sesigan denominando células madre. Las células proge-

nitoras pueden continuar dividiéndose sin alterar suestado de diferenciación, hasta que llega un momentoen que de la división resulta una célula diferenciada,que ya es unipotente, puesto que de su división ulteriorsólo resultan células del mismo tipo (Fig. 2).Finalmente, característica de las células madre estambién que puedan cultivarse in vitro sin que se altereen principio su grado de potencialidad.

MEDICINA REGENERATIVA

Se comentaba en la introducción que la sociedadpresta cada vez más atención a los avances científicos.En este sentido, un tema recurrente en los medios decomunicación es el de la Medicina regenerativa.Joseph Murray, el primer cirujano que realizó conéxito, en 1954, el transplante de un órgano humano, yque recibió en 1990 el Premio Nobel de Fisiología o


5 Aquí se aprecia una limitación de emplear el término de célula madre en vez de célula troncal. En castellano “progenitora” y “madre” sonprácticamente sinónimos.

Figura 2. División y diferenciación de las células troncales yprogenitoras. Se aprecian las divisiones simétricas (S), en lasque una célula da origen a dos con el mismo nivel de diferen-ciación y las divisiones asimétricas (A), en las que una célula dalugar a una con el mismo nivel de diferenciación y a otra másdiferenciada.

Medicina por su decisiva contribución a la cirugía detransplantes, fue también el primero que habló de laposibilidad de la Medicina regenerativa. En efecto, fuequien, al considerar las sucesivas etapas por las quepasó históricamente la cirugía, señaló que todas teníanla letra R como inicial: Remove, Repare, Replace”. Alprincipio, los primitivos cirujanos se limitaban aextirpar (remove) la parte dañada del cuerpo, paraevitar que el daño se propagara a los órganos sanos.Más tarde, el perfeccionamiento de las técnicas quirúr-gicas permitió reparar el daño (repare), sin necesidad,en muchos casos, de extirpar el órgano. Llegó despuésla cirugía de transplantes, a la que tanto contribuyó elpropio Murray, cuyo objetivo era reemplazar (replace)el órgano dañado por uno sano procedente de undonante. Pero Joseph Murray llegó a intuir profética-mente que llegaría un momento en que fuera posibleregenerar (regenerate) un órgano que hubiera dejadode ser funcional. Con esta formulación, que desdeentonces se ha llamado “las cuatro R”, abría el caminoa la Medicina regenerativa. Si su finalidad es la rege-neración de un órgano, había que conseguir era que suscélulas volvieran a ser operativas, bien porque se con-siguiera estimular las células dañadas hasta que recu-peraran su funcionalidad, bien porque células nuevasfuncionales colonizaran el órgano dañado o dieranorigen a un neoórgano, un órgano constituido de novoa partir de las células nuevas, aunque ocupara unalocalización más o menos diferente de la del órganodañado.

La cuestión planteada está muy relacionada con lasideas contenidas en la sección anterior. Si las célulastotipotentes del embrión temprano o las multipotentesdel blastocisto pueden diferenciarse para llegar a pro-ducir los 250 tipos celulares del organismo humanoadulto, ¿es posible, emplear esas células madre pararegenerar el órgano dañado en cualquiera de las formasque se acaban de apuntar?

Las posibilidades que abre la pregunta recién for-mulada obligan a dedicar un mínimo de atención a lasetapas indispensables que habría que cubrir para lograresa finalidad de la Medicina regenerativa. Esquemá-ticamente, se puede decir que serán necesarios cuatrorequisitos:

a) Aislar las células madre y cultivarlas in vitropara conseguir un número de células suficiente-mente grande.

b) Inducir la diferenciación de las células madrepara lograr el tipo celular deseado.

c) Implantar esas células diferenciadas en elpaciente de forma que se evite el rechazo.

d) Conseguir que el implante se desarrolle normal-mente y adquiera la funcionalidad deseada.

En la siguiente sección se revisa, desde un punto devista exclusivamente técnico, el estado actual de esoscuatro elementos esenciales. Las consideracioneséticas, que indudablemente se plantean, se tratarán alfinal, aunque se adelanten algunas al hilo de las cues-tiones técnicas.

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS:ASPECTOS TÉCNICOS

El primero de los requisitos que se debe cumplirpara emplear células madre embrionarias con finalidadregenerativa es aislarlas en cantidad suficiente. Desdeun punto de vista meramente técnico esto no planteaespeciales dificultades. La masa celular interna de unblastocisto contiene alrededor de 150 células. Si sedestruye, es posible aislar una parte considerable deellas (Fig. 3).

Es evidente que la destrucción de un embriónhumano plantea reservas éticas. Tratando de sosla-yarlas, Strelchenko et al. (2004) usaron un métodoalternativo a la destrucción de blastocistos. Emplearonembriones más tempranos, mórulas de 4 días obtenidaspor fecundación in vitro, que contienen unas 60-70células. Tras la extracción de una única célula de


Figura 3. Etapas de la obtención de células diferenciadas apartir de embriones. Normalmente, se aíslan células de la masainterna de blastocistos; las células se cultivan in vitro hastaalcanzar la población deseada y después se procede a la dife-renciación mediante el uso de factores de crecimiento adecua-dos. Véase el texto para más detalles.

varios de estos embriones consiguieron obtener dis-tintas líneas celulares6. La mayor parte de las veces, laextracción de esa única célula no implica la muerte delembrión, con lo que parece que se evitan las obje-ciones éticas que se pueden plantear ante su des-trucción. Pero hay que tener en cuenta que, ante losevidentes riesgos que conllevaría, los embriones mani-pulados de ese modo no se implantarían con finalidadreproductiva, con lo que están abocados a su des-trucción. Los estudios realizados con modelos ani-males han puesto de manifiesto que la implantación deembriones derivados de blastómeros que han sufridouna biopsia presenta un alto riesgo de llegar a una des-cendencia con alteraciones neurodegenerativas (Yu etal., 2009). Al igual que se apuntaba antes a propósitode los embriones criopreservados, hoy por hoy la únicamanera de decidir sobre la viabilidad de un embrión esque llegue a implantarse con éxito.

Las células embrionarias obtenidas se pueden cul-tivar in vitro. En muchos casos se ha logrado el esta-blecimiento de líneas celulares a partir de células demórula, de blastocisto e incluso de embriones mástardíos. Pero de ordinario, para investigar las posibili-dades regenerativas de células embrionarias, se suelemantener el cultivo primario de las células embrio-narias, que se multiplican formando agregados deno-minados cuerpos embrionarios, hasta obtener elnúmero deseado de células. Así pues, no hay espe-ciales dificultades técnicas en la obtención de unnúmero suficiente de células totipotentes o multipo-tentes a partir de embriones, tanto animales comohumanos (Fig. 3).

En segundo lugar, para que estas células se puedanemplear en Medicina regenerativa es necesario, comose ha apuntado antes, inducir su diferenciación paralograr el tipo celular deseado. Los cultivos de cuerposembrionarios suelen diferenciarse de modo espontáneoe inespecífico, pero es evidente que, para los efectosque se perseguirían en una aplicación regenerativasería necesario dirigir esa diferenciación hacia el tipocelular deseado (Fig. 3). La cuestión presenta un indu-

dable interés, tanto por sus posibles aplicaciones,como desde un punto de vista básico, ya que se desco-nocen muchos aspectos de los mecanismos de diferen-ciación celular a lo largo del desarrollo. Por tanto, lainvestigación encaminada a la diferenciación decélulas embrionarias, tanto humanas como animales hasido especialmente abundante. Un trabajo ya clásico esel de Schuldiner et al. (2000), en el que analizaron losefectos de 8 factores de crecimiento sobre la diferen-ciación de las células madre embrionarias obtenidas apartir de blastocistos humanos procedentes de fecun-dación in vitro. En los cuerpos embrionarios existen yareceptores para cada uno de los factores ensayados,por lo que es posible intentar la inducción de diferen-ciación con un tratamiento con esos factores. Paraseguir este proceso, analizaron marcadores molecu-lares específicos7 de las tres capas germinales embrio-narias y de 11 tejidos diferentes. Encontraron que notodos los factores de crecimiento son igualmente efi-caces al inducir la diferenciación. Por ejemplo,mientras que hay factores, como el de crecimiento ner-vioso (NGF) y el de crecimiento de hepatocitos(HGF), que inducen la diferenciación de los cuerposembrionarios para formar células de las tres capas ger-minales embrionarias, otros, como la activina-A sólodan lugar a la diferenciación a mesodermo y a la subsi-guiente aparición de varios tipos celulares derivadosde él. Otros factores de crecimiento, como el ácidoretinoico, presentan un potencial de diferenciaciónintermedio y dan lugar a la aparición de células deri-vadas de mesodermo y de endodermo, entre las que sedetectan los marcadores correspondientes a tejidoscardiacos, de sistema nervioso central y de glándulasadrenales. En otras palabras, aunque los autoreslograron enriquecer la población celular derivada delos cuerpos embrionarios en determinados tipos celu-lares, en ningún caso se logró la diferenciación a unúnico tipo.

Posteriormente, Park et al. (2004) consiguieronmejorar el nivel de diferenciación inducida por ácidoretinoico hasta lograr que alrededor del 80% de lapoblación celular resultante correspondiera a células


6 Recibe el nombre de línea celular un cultivo que puede proliferar, teóricamente de modo indefinido, conservando las características de lacélula de le dio inicio. Los cultivos iniciales, que no pueden propagarse de modo indefinido sin perder sus propiedades, se denominan culti-vos primarios.7 Un marcador molecular específico de un tejido es una molécula, normalmente una proteína, que sólo se encuentra en ese tejido. Su detec-ción mediante métodos inmunoquímicos permite asegurar la presencia de células de ese tejido en una muestra dada.

del sistema nervioso central. Más recientemente,Lamba et al. (2006) y Osakada et al. (2008) han conse-guido diferenciar células madre embrionarias humanashacia células del linaje de retina, para dar finalmentecélulas epiteliales y neuronas de retina. Un paso máshan dado Eiraku et al. (2011), que han logrado dife-renciar células embrionarias de ratón para dar, con unrendimiento próximo al 80%, células de retina que, encultivos tridimensionales, llegan a adquirir espontáne-amente la morfología tisular normal, lo que ha dadopie a hablar de “retina sintética” (Ali y Sowden, 2011).Pero, a pesar de estos indudables avances, hasta elmomento, no se ha logrado una diferenciación total-mente específica a partir de células madre embrio-narias. Posiblemente, una causa de esta dificultad estéen la misma variabilidad de las diferentes prepara-ciones de células madre embrionarias, debida funda-mentalmente a razones epigenéticas8 (Osafune et al.,2008). Para la utilización de estas células en medicinaregenerativa puede someterse la población celularresultante a un proceso de purificación selectiva que,aunque sea más viable partiendo de una poblaciónenriquecida en un único tipo celular, por ejemplo al80% por referirnos a los ejemplos anteriores, nosiempre es fácil y entraña en cualquier caso una mani-pulación adicional de las células. En resumen, aunqueno hay que descartar que el progreso técnico permitaresultados más satisfactorios en el futuro, hoy por hoyno se ha conseguido este segundo requisito paraemplear las células madre embrionarias con finali-dades regenerativas.

En tercer lugar, sería necesario implantar las célulasen el paciente sin provocar rechazo. Hay que advertirque la práctica totalidad de la experimentación refe-rente a la implantación se ha realizado con modelosanimales. Como se verá más adelante, las dificultadestécnicas son tan importantes que, salvo en contadasocasiones, se ha evitado la experimentación humanapor motivos de seguridad.

Cuando se procede a la implantación de célulasprocedentes de embriones en un animal de experimen-tación, el rechazo se previene mediante inmunosu-presión o, más frecuentemente, utilizando como recep-tores ratones atímicos que, por tratamiento quirúrgico

o farmacológico, carecen de sistema inmunitario.Evidentemente, si esa intervención se llevara a cabo enhumanos, la única vía posible de evitar el rechazo seríarecurrir a la inmunosupresión, como se hace en el casode trasplante de órganos, con el inconveniente de ladisminución o pérdida de defensas ante procesosinfecciosos. Chidgey et al. (2008) han revisado el pro-blema del rechazo en el implante heterólogo de célulasembrionarias.

Para evitar el rechazo, tras el famoso proceso declonación de la oveja Dolly, se acogió con entusiasmola posibilidad de obtener embriones homólogos porclonación, para sustituir a los embriones heterólogos.Se comenzó a hablar de “clonación terapéutica”, paradesignar la posible aplicación de embriones clónicosen Medicina regenerativa. Esta posibilidad, limitadadesde el punto de vista técnico por la bajísima eficaciade la clonación en animales superiores, y sujeta aserias objeciones éticas, nunca se ha llevado a cabo yha desaparecido prácticamente del horizonte de laMedicina regenerativa. No obstante, el lector quedesee encontrar algunos datos sobre la clonaciónpuede consultar un artículo del autor (Franco, 2010) enel que se trata del tema con cierto detalle.

Todavía queda por considerar el último requisitoapuntado más arriba para que sea posible técnicamentela utilización de las células madre embrionarias enMedicina regenerativa. Se formulaba diciendo que erapreciso conseguir que el implante se desarrollara nor-malmente y adquiriera la funcionalidad deseada. Puesbien, este es probablemente uno de los aspectos másfrustrantes de todo el proceso, ya que la elevada tasa deproliferación de las células embrionarias, y la difi-cultad de controlar su diferenciación, hace que en unporcentaje muy elevado —en torno al 65%— de loscasos en que se han hecho implantes de células deorigen embrionario en animales, el crecimiento incon-trolado de las mismas ha dado lugar a la aparición deteratomas, es decir, tumores que contienen células detipos embrionarios o fetales. Por este motivo la pru-dencia ha desaconsejado hasta ahora la realización deensayos clínicos con seres humanos (Cao et al., 2007),incluso en los casos en que la experimentación animalha mostrado una transformación eficaz de las células


8 Las modificaciones epigenéticas afectan al material genético sin alterar la secuencia del DNA. Se trata de algunas modificaciones químicasque se introducen en los nucleótidos o en las proteínas que acompañan al DNA en los cromosomas.

madre embrionarias en el tipo celular deseado(Fujikawa et al., 2005). Es cierto que muchos de losteratomas suelen ser benignos, pero la aparición deltumor no siempre está exenta de peligros. Un desgra-ciado incidente puso de manifiesto de forma dramáticadel riesgo de esa intervención con células madre. Laoperación se realizó con un niño israelí que padecíaataxia telangiectasia, una rara enfermedad neurodege-nerativa incurable, que de ordinario causa la muerteantes de llegar a la edad adulta. El paciente había sidotratado previamente en Israel, para corregir la inmuno-deficiencia asociada a la enfermedad. A la edad de 9años se le sometió a un implante de células troncalesderivadas de cerebro fetal en un hospital de Moscú.Los implantes se repitieron dos veces más, cuando elniño tenía 10 y 12 años, respectivamente. A la edad de13 años fue llevado de nuevo a un hospital de Tel Avivpor padecer frecuentes e intensas jaquecas. El estudiomediante resonancia magnética nuclear reveló la pre-sencia de una lesión infratentorial y otra lesión intra-dural en la cauda equina, a nivel de la vértebra L4. Elprimer tumor no era operable, pero fue intervenidoquirúrgicamente de la última lesión y, tras la biopsiacorrespondiente, se comprobó que era un tumor glio-neural y, tras un completo análisis, el equipo deRechavi, que se hizo cargo del tratamiento en Israel,comprobó que las células tumorales derivaban de almenos dos donantes (Amariglio et al., 2009). Estecaso, que es el primero documentado en esta línea,pone de manifiesto que, además de las reservas éticasque han de hacerse a estos tratamientos, el riesgo dedesarrollo de tumores tras la implantación de célulastroncales de origen embrionario o fetal no esinfundado. Si ese crecimiento tumoral incontrolado sepuede producir a partir de células madre fetales,mucho más probable es su incidencia a partir decélulas madre embrionarias, menos diferenciadas y demayor tasa proliferativa que las fetales. En este mismosentido, se pueden incluir los resultados negativosobtenidos en los ensayos clínicos realizados concélulas madre fetales para tratar a pacientes de laenfermedad de Alzheimer (citados por Rice yScolding, 2008).

En resumen, aunque es innegable que se haavanzado en el conocimiento de las posibilidades rege-nerativas de las células madre embrionarias, hoy porhoy no se han conseguido resultados satisfactorios enningún caso y la utilización terapéutica de estas célulassigue siendo potencial. De hecho, si se examina ellistado de ensayos clínicos vigentes, se puede observarque solo hay dos ensayos clínicos programados parausar células madre embrionarias humanas, y ambos seencuentran en la fase de reclutamiento de voluntarios,sin que los ensayos propiamente dichos hayancomenzado. Los dos pretenden aprovechar la investi-gación preclínica expuesta más arriba sobre regene-ración de retina y se dedicarán a corregir uno la dis-trofia macular de Stargadt y otro la degeneraciónmacular ligada a la edad9

ALTERNATIVAS AL EMPLEO DECÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS:

CÉLULAS MADRE ADULTAS

En 1961 se describió por primera vez que en deter-minados tejidos adultos existen células que puedencalificarse propiamente de células madre, según loscriterios de Weissman (2002) que se han mencionadoantes. Los primeros resultados en este sentido se obtu-vieron trabajando con médula ósea, pero pronto seencontraron también en los músculos esquelético ycardiaco, en la piel, en el sistema nervioso central, enel tejido adiposo, etc. Estas células no son pluripo-tentes y, en muchos casos deben calificarse realmentede células progenitoras más que de células troncales,pero prácticamente en todos los tejidos se han encon-trado células con un cierto potencial de crecimiento ydiferenciación que permite encuadrarlas dentro delconjunto de células madre en sentido amplio. Ya en2001 se describieron métodos para aislar y cultivarindefinidamente estas células madre adultas en labora-torio, sin que perdieran sus propiedades (Bhardwaj etal., 2001).

Aunque las primeras investigaciones pusieron demanifiesto que las células madre adultas realmente


9 Los datos aquí expuestos se han obtenido en fecha 16 de octubre de 2012 de la página web www.clinicaltrials.gov, que mantienen losInstitutos Nacionales de la Salud de Estados Unidos. En esa página se recogen todos los ensayos clínicos vigentes en todo el mundo. Si sehace la búsqueda por embryo stem cells aparecen 24 ensayos, todos aquellos en cuyo texto se incluye alguna de las palabras de la búsquedapero, revisando sus contenidos, se echa de ver que la mayoría de ellos no usan ni pretenden usar células madre embrionarias sino, por ejem-plo, células iPS (véase el texto más adelante) de propiedades semejantes a las células embrionarias.

poseían un cierto potencial de diferenciación, al prin-cipio del presente siglo no se consideraba que pudieranser un candidato válido para su utilización con fina-lidad regenerativa. La plasticidad o capacidad de dife-renciación de las células madre embrionarias eclipsabala posible potencialidad de las adultas. El panoramacambió tras la aparición de un importante artículopublicado por el grupo de Catherin Verfaillie (Jiang etal., 2002). Los autores describían el aislamiento y pro-piedades de unas células mesenquimáticas aisladas demédula ósea de ratón, que denominaron MAPC (multi-potent adult progenitor cells). Las MAPC, se puedencultivar sin que pierdan sus propiedades por envejeci-miento u otras causas. Muestran una capacidadelevada de diferenciación a diferentes tipos celulares,lo que justifica su designación como células multipo-tentes. En efecto, además de la lógica diferenciaciónpara dar lugar a células del linaje hematopoyético, lasMAPC pueden diferenciarse para dar células epite-liales de hígado, intestino y pulmón. La multipotenciade estas células, no esperada en aquellos años, diolugar a una fuerte controversia, no exenta de razonesideológicas, sobre la validez de los resultados. Esocondujo a que en años posteriores se volviera a inves-tigar cuidadosamente la cuestión. Como consecuencia,hoy día se admite como completamente comprobadoque las MAPC pueden diferenciarse para producir, almenos, células de hueso, cartílago, epitelios, músculoy tejido adiposo (Caplan, 2009). Aparte de esta multi-potencialidad las células madre derivadas de la médulaósea, presentan la ventaja de poseer capacidad inmu-nosupresora (Tonti y Mannello, 2008), lo que permiteemplearlas en implantes alogénicos. Las causas de estacapacidad inmunosupresora de las células de médulaósea y de otras células madre adultas se han revisadopor Chidgey et al. (2008).

Como se apuntaba antes, la médula ósea no es laúnica fuente de células madre adultas. En órganos tandiversos como músculo, intestino, piel, glándulamamaria, tejido adiposo, gónadas, corazón, riñón,pulmón, sistema nervioso central y ojos se han caracte-rizado células con más o menos plasticidad en cuanto asu potencial de diferenciación (Alison y Islam, 2009).Más importante es el hecho de que estas célulaspueden servir de hecho con finalidad terapéutica.

Aparte de los datos iniciales revisados por Caplan(2009), algunos recientes avances han expandido con-siderablemente el potencial terapéutico de estascélulas. Por ejemplo, se ha demostrado la regeneraciónde intestino funcional a partir de células madre decolon de ratón (Yui et al., 2012). Por otra parte, se haavanzado también en otras líneas de indudable interésterapéutico, como los mecanismos de movilización delas células madre de médula ósea (Ryan et al., 2010) oen el diseño de métodos para dirigir las células mesen-quimales de médula ósea a la regeneración de hueso(Guan et al., 2012), cuestión de vital importancia en elcaso de la reparación de estructuras óseas en pacientesde edad avanzada, ya que el envejecimiento disminuyenotablemente la diferenciación natural de célulasmesenquimales a osteoblastos.

Todas las consideraciones anteriores hacen que lautilización de las células madre adultas haya superadolas etapas de investigación preclínica. De hecho, desdehace años, se emplean con gran frecuencia conpacientes humanos. Particularmente, las células deri-vadas de la médula ósea se utilizan con profusión. Laexperiencia acumulada a través del uso de estas célulasmesenquimales en los cánceres hematológicos haceque se empleen protocolos de elevada seguridad parael paciente (Rice y Scolding, 2008). Concretamente,gracias a la relativamente baja tasa de proliferación delas células madre adultas, el riesgo de aparición detumores como consecuencia del implante, que como seha comentado constituye uno de los principales efectoscolaterales del empleo de células madre embrionariaso fetales, es mínimo.

Todas estas circunstancias hacen que, a diferenciadel caso de las células madre de origen embrionario, elnúmero de ensayos clínicos vigentes que empleancélulas madre adultas sea muy elevado. A finales de2012 eran próximos a 4000 y más del 50% de ellos seencontraban ya en etapas que implican la implan-tación10. La mayoría de esos ensayos están destinadosa tratar cánceres hematológicos, pero cerca de 600 serefieren a otros tipos de cáncer y otras patologías.

La figura 4 recoge la distribución de los ensayosclínicos en marcha, en función de las patologías con-


10 Los datos han obtenido de forma similar a la descrita en la nota 6.

cretas a que van destinados. Sólo se recogen en lafigura los ensayos que realmente persiguen una fina-lidad terapéutica y puede observarse en ella que elabanico de posibilidades de empleo de las célulasmadre adultas es extraordinariamente amplio. Dehecho, se puede decir que las posibilidades terapéu-ticas abiertas por el uso de células madre ha superadocon creces las expectativas que, en su día, despertó laterapia génica, aunque hay que tener en cuenta queambos tipos de terapia no van necesariamente encami-nadas a las mismas patologías.

Un dato que llama la atención es la elevada pro-porción de aplicaciones en patologías cardiovascu-lares. Aparte de los ensayos vigentes, muchos de losprotocolos derivados de ensayos previos se empleanhabitualmente. Inicialmente se utilizaron célulasmadre adultas, derivadas de médula ósea y músculoesquelético. Los primeros resultados sugirieron que laimplantación conducía a la regeneración (Orlic et al.,2001) del miocardio afectado tras un infarto e incluso ala revascularización de las áreas afectadas (Hassink etal., 2003). La regeneración y la angiogénesis noparecen deberse a la transdiferenciación de las célulasmadre implantadas sino a otros efectos de éstas sobre

células del órgano receptor (van Laake et al., 2006).Concretamente, las células madre mesenquimales sonnaturalmente células perivasculares, que cuando sedirigen a lugares donde se ha producido una agresión,segregan grandes cantidades de factores tróficos. Estosfactores inhiben la apoptosis causada por la isquemia yestimulan la angionénesis y la mitosis de las célulasprogenitoras intrínsecas al tejido (Ting et al., 2008;Caplan, 2009). Todos estos efectos se producencuando las células mesenquimales se implantan en untejido dañado, como el miocardio. Es obvio que losmecanismos por los que se consiguen deben seguirestudiándose, pero, en cualquier caso, la implantaciónde células madre adultas es beneficiosa, con la ventajaañadida de que al ser posible el implante autólogo elriesgo de la intervención es mínimo.

No es posible revisar la totalidad de las aplica-ciones terapéuticas humanas de las células madreadultas, pero sí se puede decir que, al igual que ocurreen la regeneración cardiaca, en muchos casos el efectobeneficioso se debe a acciones colaterales de lascélulas implantadas, posiblemente a la estimulación delas células madre endógenas del órgano diana.

Los datos anteriores ponen de manifiesto que lasposibilidades terapéuticas de las células madre adultasson extraordinariamente amplias. Pero esta amplitudno solo se refiere a la diversidad de patologías, sinoque se ha de entender también en cuanto al ámbitogeográfico de aplicación, que abarca los cinco conti-


Figura 4. Distribución de los ensayos clínicos con célulasmadre adultas activos según la patología. 1, cirrosis y otrasenfermedades hepáticas; 2, enfermedades cardiovasculares; 3,cánceres hematológicos; 4, fístulas y enfermedad de Crohn; 5,enfermedades osteoarticulares; 6, enfermedades del sistemanervioso; 7, diabetes; 8, anemias; 9, tumores sólidos; 10, otraspatologías; 11, activación de las propias células madre del teji-do dañado.

Figura 5. Distribución geográfica de la realización de los ensa-yos clínicos con células madre adultas.

nentes (Fig. 5). La situación de la Medicina regene-rativa en España es aceptable dentro del contextoeuropeo (Fig. 6), aunque sería deseable que nuestralegislación, tan permisiva en el uso de células embrio-narias, impusiese menos trabas a los ensayos clínicoscon células madre adultas.

ALTERNATIVAS AL EMPLEO DECÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS:REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS

SOMÁTICAS

Estrictamente hablando, la utilización de célulasmadre adultas no representa una alternativa al posibleempleo terapéutico de células embrionarias o fetales,sino, sobre todo, una opción ventajosa desde todos lospuntos de vista. Lo que desde 2006 se ha contempladorealmente como una alternativa al uso de célulasmadre embrionarias es la reprogramación de célulasadultas para lograr células pluripotenciales similares alas embrionarias.

Para comprender plenamente esta cuestión espreciso tener en cuenta una idea expuesta más arriba:una célula somática de un adulto contiene el mismoDNA, los mismos genes, que el cigoto o el embrión.Evidentemente, no todos los genes se expresan en esacélula y esa expresión diferencial y selectiva de losgenes es lo que hace que la célula pertenezca a un tipou otro. Pero todos los genes están presentes en todaslas células somáticas, por más que su programa de

expresión varíe de una a otra. La diferenciación con-siste precisamente en que determinados genes se vansilenciando a lo largo del desarrollo, de forma que lapotencialidad de las células se va estrechando, hastaque acaban por pertenecer a un tipo celular concreto,con un programa de expresión génica concreto.

Como se ha expuesto en las líneas precedentes, losintentos para conseguir en el laboratorio la diferen-ciación de las células embrionarias han sido nume-rosos, aunque no se ha llegado a conseguir resultadosplenamente satisfactorios. Pero ahora cabe plantearsela pregunta opuesta: ¿es posible reprogramar unacélula somática, cambiar su programa de expresióngénica, de modo que ninguno de sus genes quede per-manentemente silenciado y todos permanezcan en unestado de potencial actividad? Evidentemente, si estose consigue, la célula somática se hará multipotente,como una de la masa celular interna del blastocisto, o,al menos, pluripotente. Dicho con otras palabras, setrataría de pasar de una célula diferenciada a otra decaracterísticas similares a las embrionarias, cosa quese nos antoja mucho más difícil. Evidentemente, eseproceso implicaría ir marcha atrás en la diferen-ciación.

La cuestión es de la máxima actualidad, puesto queel Prof. Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kyoto,ha conseguido el premio Nobel de Fisiología oMedicina de 2012 por conseguir dar una respuesta afir-mativa a esta pregunta.

El propio Yamanaka, en un artículo autobiográfico(Yamanaka, 2009a), narró la serie de acontecimientosque condujeron al resultado final. Por su indudableinterés, se resumen a continuación los hitos principalesdescritos en el artículo. En su trabajo postdoctoral enEstados Unidos, Yamanaka había utilizado célulasembrionarias de ratón como herramienta para estudiarla función del gen Nat1, indirectamente relacionadocon el metabolismo del colesterol. Ya de vuelta enJapón, continuó trabajando con el ese gen y encontróque estaba relacionado con la diferenciación de lascélulas embrionarias de ratón. Ese motivo le llevó ainteresarse en las células embrionarias no como herra-mienta, sino como objeto de su trabajo y, más concre-tamente, en la diferenciación de esas células. La publi-cación del primer artículo describiendo el aislamientode células embrionarias humanas (Thomson et al.,


Figura 6. Distribución geográfica de los ensayos clínicos concélulas madre adultas activos en Europa.

1998) y la subsiguiente serie de comentarios sobre suposible potencialidad terapéutica le reafirmó en suspropósitos. Pero la consideración de los problemaséticos asociados con el uso de células embrionariashumanas le llevó a plantearse el ambicioso objetivo deconseguir la reprogramación de células somáticas paralograr su desdiferenciación.

En 1962, se había descrito la generación de saposclónicos por medio de la transferencia de núcleos decélulas intestinales de un adulto de Xenopus laevis aóvulos enucleados procedentes de una hembra de eseanfibio (Gurdon, 1962). Este experimento deGurdon11, que supuso la primera clonación experi-mental en animales, ponía de manifiesto que eraposible reprogramar la información contenida encélulas adultas para que adquirieran la potencialidadnecesaria para formar un embrión viable. La famosaclonación de la oveja Dolly, conseguida 35 años mástarde (Wilmut et al., 1997), demostró que esa reprogra-mación era también posible, si bien no exenta de difi-cultades, en mamíferos. Dicho de otro modo, losóvulos debían contener factores que hacían posible laconversión de células somáticas en pluripotentes.

Yamanaka y sus colaboradores identificaron nume-rosos factores que, o bien se expresaban específica-mente en células madre embrionarias de ratón, o biendesempeñaban papeles importantes en esas células.Por medio de un ingenioso método restringieron a 24la lista de los genes candidatos a codificar los factoresesenciales y comprobaron que su introducción enfibroblastos mediante transformación con retrovirusproducía células similares en muchos aspectos a lasembrionarias. Después de un arduo proceso deselección encontraron que el requerimiento mínimopara conseguir esa reprogramación era que cuatrogenes: Oct3/4, Sox2, c-Myc y Klf4, se expresaransimultáneamente en la célula somática. Los productosde esos genes son factores transcripcionales, nece-sarios para que se induzca la batería de genes impli-cados en la adquisición de pluripotencialidad. Al trans-fectar fibroblastos de ratón, células adultas de la piel,

con esos cuatro genes, los fibroblastos adquirían todaslas propiedades de las células madre embrionarias(Takahashi y Yamanaka, 2006). Un año más tarde elmismo equipo de investigadores logró repetir el expe-rimento con células humanas (Takahashi et al., 2007).Las células reprogramadas de este modo se denomi-naron células pluripotenciales inducidas (iPS).

Además de la transferencia nuclear o clonación yde la obtención de células iPS, un tercer intento deconseguir células pluripotentes a partir de núcleos decélulas somáticas implica la fusión celular para con-seguir heterocariontes, es decir, células que contienendos núcleos, procedentes de cada una de las célulasfusionadas. De esta manera, Blau et al. (1983) consi-guieron demostrar que es posible reprogramar la infor-mación contenida en uno de los núcleos para revertirloa un estado de pluripotencia.

Si se comparan los tres métodos de reprogramaciónde células somáticas, se echa de ver que, si bien latransferencia nuclear y la producción de heteroca-riontes son métodos relativamente rápidos y de buenrendimiento, la formación de células iPS, aunque máslenta y de menor rendimiento presenta importantesventajas por sus potenciales aplicaciones (Yamanaka yBlau, 2010). Estas ventajas, que se comentarán másadelante, constituyen el motivo por el que en esteartículo se dedica mucho más espacio a describir lascélulas iPS que a los otros dos métodos de reprogra-mación.

Pero las células iPS, obtenidas como se ha descritohasta ahora, presentan serios inconvenientes cara a suutilización en medicina regenerativa. Uno de ellos esel empleo de vectores retrovirales12 para la intro-ducción de los cuatro genes mencionados, ya que laincorporación de material genético procedente de losvirus supone un riesgo potencial si las células iPS sevan a utilizar con finalidad terapéutica. Otro riesgo esque el gen c-Myc, uno de los cuatro usados por elgrupo de Yamanaka para inducir la pluripotencia, es unoncogén13, lo que, cara a la posible utilización de las


11 Sir John Gurdon ha compartido en 2012 el premio Nobel con Shinya Yamanaka12 La información genética de los retrovirus está contenida en moléculas de RNA. Tras infectar la célula huésped, la transcriptasa inversa,codificada por el RNA viral, cataliza la síntesis de DNA a partir del RNA viral, por un proceso conocido como retrotranscripción. El DNAasí sintetizado se integra en el genoma del huésped.13 Un oncogén es un gen que puede inducir la transformación neoplásica en la célula en que se encuentra o en la que se introduce.

células iPS en Medicina regenerativa, añade un impor-tante riesgo a los de formación de teratomas cuando seusan células embrionarias o de propiedades similares.

No obstante, en los últimos 4 o 5 años se hansucedido rápidamente los intentos de evitar esas difi-cultades. El uso de vectores virales se puede evitarmediante otras estrategias, que han sido recientementerevisadas por Robinton y Daley (2012). Brevemente,se pueden integrar los genes deseados en el genoma delas células somáticas mediante el uso de elementostransponibles14, método que se empleó por primera vezen 2009 por dos grupos de investigadores (Kaji et al.,2009; Woltjen et al., 2009). Además, el uso de estoselementos permite escindir el fragmento integrado unavez que ha cumplido su misión de inducción de pluri-potencia (Somers et al., 2010), aunque el rastreo paraseleccionar las células en las que se han escindido losfactores es tedioso (Robinton y Daley, 2012). Se hanempleado también métodos de transfección no inte-grativa, que tienen el inconveniente de su baja efi-ciencia. Pero se han puesto a punto también métodosque evitan la introducción de DNA. Por ejemplo, sepuede conseguir la reprogramación mediante la intro-ducción directa de los factores proteicos en vez de losgenes que los codifican (Kim et al., 2009; Zhou et al.,2009), aunque el método tiene los inconvenientes desu bajo rendimiento y de la necesidad de disponer degrandes cantidades de las proteínas puras. Finalmente,el método más prometedor de conseguir la reprogra-mación sin DNA es el que emplea mRNA sintético(Warren et al., 2010), que tiene la ventaja adicional delograr un elevado rendimiento, si bien se requierenmúltiples rondas de transfección.

La mayoría de los experimentos de reprogramaciónde células somáticas se han realizado con fibroblastos,aunque también se han empleado hepatocitos, célulassanguíneas, células del epitelio gástrico, células demédula ósea, de folículos capilares, etc. Parece evi-dente que, cuestiones académicas aparte, un criterioesencial para seleccionar las células somáticas aemplear con posibles fines terapéuticos debe ser lasencillez de la obtención y la ausencia de riesgos para

el paciente. Pero también es evidente que las célulasiPS obtenidas deben ser capaces de diferenciarse altipo deseado y, como consecuencia de la aplicación deestos criterios, los fibroblastos siguen siendo lascélulas ideales para los ensayos de reprogramación(Yamanaka, 2009b).

Quizá en estos momentos cabe preguntarse acercade los mecanismos por los que la introducción de losfactores mencionados da lugar a la reprogramación delas células somáticas para llegar a un estado de pluri-potencia. Hasta hace poco tiempo, los mecanismosmoleculares por los que se producía la transición decélulas somáticas a un estado pluripotente perma-necían oscuros. El reciente trabajo de Doege et al.,(2012) describe un estado temprano esencial en lareprogramación, previo a la inducción de los genesNanog y Esrrb, característicos de la pluripotencia yque están silenciados en los tejidos diferenciados. Eseestado inicial se caracteriza por la actuación de losreguladores epigenéticos Parp1 y Tet2, que causan laeliminación de la marca represiva de trimetilación enla lisina 27 de la histona H3 (H3K27me3)

15 y la susti-tución por la marca de activación H3K4me2. Estoscambios epigenéticos, junto con la unión de Oct4, elproducto de uno de los genes empleados para iniciar lareprogramación, a los respectivos promotores es lo queproduce la inducción de los genes Nanog y Esrrb. Eltrabajo, que mereció un comentario en la sección Newsand Views del mismo número de la revista Nature (Lohy Lim, 2012), ha abierto una vía a la explicación de losmecanismos de la reprogramación. En esta línea seestán estudiando los complejos que forman con modi-ficadores de la cromatina Oct4 (Ding et al., 2012) yNANOG (Costa et al., 2013). Al mismo tiempo, seplantean numerosos interrogantes. Por ejemplo, quedapor explicar cómo se produce el silenciamiento de losgenes característicos de los fibroblastos cuando estospasan al estado pluripotente. Es de esperar que esta yotras cuestiones se vayan despejando en los próximosaños.

Una pregunta que, evidentemente, surgió pocodespués del descubrimiento de las células iPS es: ¿son


14 Un elemento transponible, o transposón, es un fragmento de DNA que puede moverse de una parte a otra del genoma. Los transposonesestán flanqueados por regiones de secuencia invertida mediante las cuales se integra, por recombinación, en el genoma.15 La forma convencional de indicar las marcas epigenéticas sobre las histonas consiste en indicar primero las siglas de la histona objeto dela modificación, seguidas del aminoácido (con código de una letra y el número en la secuencia) modificado y la naturaleza de la modifica-ción, por ejemplo, acetilación o metilación. En el caso de la metilación, se añade, como subíndice, el número de grupos metilo introducidos.

en todo semejantes las células iPS a las células madreembrionarias? Los primeros datos comparativospusieron de manifiesto que hay diferencias en la meti-lación del DNA tanto entre las células iPS y los fibro-blastos parentales como entre las células iPS y lascélulas madre embrionarias (Doi et al., 2009). Lacausa de estas últimas diferencias estriba en que lareprogramación basada en la sobreexpresión de fac-tores remodela el estado de metilación del DNA, perono revierte totalmente al estado embrionario. Quedanimprontas del tejido parental, que se pueden llegar aborrar tratando las células con 5-azacitidina, un inhi-bidor de la metilación del DNA (Kim et al., 2010) y,particularmente en algunos loci se encuentran patronesaberrantes de metilación (Stadtfeld et al., 2010).

Los artículos que se acaban de mencionar arrojaronuna cierta duda sobre la validez de las células iPS,tanto en investigación básica, como en medicina rege-nerativa, pero Meissner (2010) apuntó que era nece-sario un detallado estudio a nivel genómico antes deestablecer conclusiones al respecto. El primero de esosestudios fue llevado a cabo por Lister et al., (2011),que encontraron que las células iPS conservan parcial-mente la memoria de las marcas epigenéticas del tejidoparental. Pero, además, la metilación del DNA estásometida a factores estocásticos durante la generaciónde las células iPS, puesto que se encuentran dife-rencias entre diferentes clones procedentes de unmismo tipo celular. No obstante, hay que tener encuenta que también se originan metilaciones abe-rrantes de DNA al propagar in vitro las células madreembrionarias (Robinton y Daley, 2012), por lo que, dehecho, las diferencias epigenéticas que se encuentranentre las células iPS y las células madre embrionariaspueden ser irrelevantes desde un punto de vista fun-cional.

Desde su descubrimiento en 2006, las potencialesaplicaciones de las células iPS han llamado poderosa-mente la atención y en los pocos años transcurridos sevan confirmando las expectativas iniciales. En prin-cipio, cabe una aplicación terapéutica en medicinaregenerativa basándose en los mismos principio que sehan comentado el hablar de las células madre embrio-narias y adultas. En algunos casos, se ha demostrado laclara superioridad de las células iPS sobre las embrio-narias. Tal es el caso de la regeneración de cardiomio-citos capaces de latir, a partir de células iPS obtenidas

por reprogramación de miocitos ventriculares (Xu etal., 2012). Precisamente dentro de la cardiología sehan hecho considerables avances en la diferenciaciónde células iPS (Yoshida y Yamanaka, 2011; Inagawa etal. 2012; Zwi-Dantsis y Gepstein, 2012), aunque hayalgunos resultados contradictorios (Chen et al., 2012).

Además, se han propuesto otras posibles aplica-ciones de las células iPS, que se pueden agrupar en tresclases (Yamanaka y Blau, 2010):

a) modelización de enfermedades humanas;

b) prueba (screening) de fármacos;

c) terapia celular específica para el paciente.

Las aplicaciones de las dos primeras clases amenudo se abordan conjuntamente. La modelizaciónde enfermedades permite investigar in vitro muchosaspectos de una patología concreta. Por poner unejemplo ilustrativo, supóngase que se desea investigarsobre la enfermedad de Alzheimer. Es evidente que latremenda dificultad para obtener neuronas vivas depacientes de la enfermedad limita las posibilidades deutilizar esas células para investigación. Pero se puedenobtener células iPS a partir de fibroblastos de unpaciente de esa enfermedad y esas células se puedendiferenciar para conseguir el tipo neuronal deseado.Con esas neuronas se pueden estudiar muchas cues-tiones relativas a la patogénesis de la enfermedad. Porotro lado, en muchos casos las células obtenidaspodrían emplearse para investigar el modo de acciónde fármacos. El ejemplo empleado no es quimérico.Recientemente se ha descrito la obtención de neuronasa partir de células iPS de pacientes de la enfermedadde Alzheimer (Israel et al., 2012).

Además del ejemplo citado, estas aproximacionesse usaron por primera vez en la anemia de Fanconi(Raya et al., 2009) y luego en una gran variedad deenfermedades neurodegenerativas, como enfermedadde Parkinson (Soldner et al., 2009), atrofia muscularespinal (Ebert et al., 2009), disautonomía familiar (Leeet al., 2009) esclerosis lateral amiotrófica (Egawa etal., 2012), etc. También se han empleado en la modeli-zación de enfermedades metabólicas, como el sín-drome de Lesch-Nyhan, la diabetes tipo I, la enfer-medad de Gaucher y la deficiencia de α1 antitripsina yen enfermedades hematológicas, como el síndrome deSchwachman-Bodian-Diamond, la anemia falciforme,


la β-talasemia, algunos tipos de mielofibrosis y la poli-citemia (revisado en Robinton y Daley, 2012).

La aproximación terapéutica específica permitiríala corrección de enfermedades genéticas. Si seobtienen células iPS de un paciente de una enfermedadgenética, se corrige el defecto genético por técnicasconvencionales de Biología Molecular y se diferencianlas células al tipo deseado, pueden implantarse esascélulas sanas en el propio paciente, evidentemente sinproblemas de rechazo inmunológico. Desde el trabajopionero de Raya et al., (2009), se han superado ya envarios casos las etapas de corrección y diferenciación.

En resumen, a poco más de 6 años tras el descubri-miento de las células iPS el conocimiento académicosobre ellas ha progresado enormemente y sus poten-ciales aplicaciones abren un esperanzador caminodentro de la Medicina regenerativa. En febrero de2013 se ha aprobado en Japón la primera realizaciónde un ensayo clínico con 6 pacientes de degeneraciónmacular ligada a la edad, una enfermedad degenerativade la retina, que puede conducir a ceguera. Está pre-visto iniciar el ensayo antes de marzo de 2014.

ASPECTOS ÉTICOS

Salvo por alguna idea apuntada de pasada, la pre-sente revisión se ha centrado en los aspectos técnicosde la utilización de células madre embrionarias yadultas y de células iPS. Se ha podido comprobar laincontestable superioridad actual de las aplicacionesterapéuticas de las células madre adultas sobre lasembrionarias. De hecho, cuando se comenzó a pensaren la aplicación de células madre a la Medicina rege-nerativa, algunos autores defendían la utilización decélulas madre embrionarias aduciendo su superioridadterapéutica sobre las adultas. El tiempo ha venido ademostrar, como se ha dejado ver en las líneas prece-dentes, que tal apreciación era errónea. Ahora, es elmomento de considerar la utilización de los distintostipos de células pluripotentes, células madre o célulasiPS, desde un punto de vista ético, partiendo de eseprincipio basilar de la valoración ética de que no todolo técnicamente posible es éticamente aceptable.

Desde hace años, la decisión ética sobre la utili-zación de células madre es un tema candente de dis-

cusión, a menudo apasionada y no exenta de pre-juicios. Además de la pretendida superioridad tera-péutica antes mencionada y que el tiempo se haencargado de rebatir, los argumentos que con mayorfrecuencia se han esgrimido a favor del empleo decélulas madre embrionarias se pueden resumir en lostres siguientes:

a) el daño causado por la destrucción del embriónse compensa por los beneficios que reportan lasaplicaciones terapéuticas;

b) es lícito el empleo de embriones sobrantes defecundación in vitro, ya que de otro modo esta-rían abocados a la destrucción;

c) el embrión es simplemente una masa de células,por lo que su utilización no plantea especialesproblemas éticos.

La debilidad de los dos primeros argumentos se hapuesto de manifiesto en otro lugar (Franco, 2010) y noes necesario insistir ahora en ella. Así pues, la cuestióncentral de la discusión estriba en si se puede o noadmitir que el embrión no es más que una masa decélulas. Si lo fuera, su destrucción no implicaría másproblemas éticos que los que puede conllevar la des-trucción de unas células sanguíneas o la amputación deun miembro humano. Si, por el contrario, se admiteque el embrión humano es un organismo individual dela especie Homo sapiens, aunque sea en un estadoinicial de su desarrollo, el enfoque ético de la cuestiónha de ser, por fuerza, radicalmente distinto.

La Biología es capaz de decidir entre las dos alter-nativas sobre la identidad del embrión humano que seacaban de apuntar, con las salvedades que se han esta-blecido en la introducción a este artículo; es decir, hayque tener siempre en cuenta que, como allí se men-cionó con palabras de Yepes (1996), “la ciencia no esaséptica”. Una buena muestra de ello la dan lassiguientes palabras del recientemente fallecido RenatoDulbecco, premio Nobel de Fisiología o Medicina en1975: «Está claro que existe una continuidad entre elmomento de la concepción y la vida adulta, por lo que—en abstracto— matar al óvulo fecundado equivale amatar al individuo 30 o 60 años más tarde» (Dulbecco,1988). Si no se tuviera en cuenta el contexto en queestán escritas, las anteriores palabras, que reconocen lacontinuidad genética entre el embrión y el adulto,podrían interpretarse como un argumento a favor de la


identidad del embrión como un ser humano. Pero en elcontexto del libro del que esas palabras están tomadas,Dulbecco se muestra totalmente favorable a la manipu-lación de embriones y al aborto provocado. Para com-paginar esta postura con la afirmación anterior, justo acontinuación de la frase que se acaba de citar añade:«Pero también es importante la percepción que nos-otros tenemos de la persona humana: un óvulofecundado y el embrión en que se desarrolla, duranteun cierto tiempo, no pueden ser reconocidos como per-sonas desde ningún punto de vista. ¿A partir de quémomento podemos empezar a considerarlo “humano”?Y, ¿en qué momento deja de ser un embrión para con-vertirse en un niño? Es una discusión que no tienefinal. A falta de parámetros objetivos y de pruebascientíficamente irrefutables, la definición de estasfronteras queda confiada a las creencias individuales, alas supersticiones, a la moral vigente en una deter-minada época histórica, a los dogmas de la religión o,también, al arbitrio del legislador de cada país»16

(Dulbecco, 1988).

Teniendo en cuenta la categoría científica del autor,es preciso analizar detenidamente estas frases.Ciertamente, la Biología no puede afirmar ni negar quea un embrión le corresponda un estatuto personal.Estrictamente hablando, la Biología tampoco puedeafirmarlo ni negarlo de un individuo adulto, porque elconcepto de persona no pertenece al ámbito de laBiología; lo trasciende, es un concepto metafísico o, sise quiere, metacientífico. Las ciencias biológicaspueden decir “este organismo pertenece —o no per-tenece— a la especie Homo sapiens”; nada más. Poreso, cuando Dulbecco afirma: «es importante la per-cepción que nosotros tenemos de la persona humana:un óvulo fecundado y el embrión en que se desarrolla,durante un cierto tiempo, no pueden ser reconocidoscomo personas desde ningún punto de vista», estáhaciendo un aserto metacientífico. Es evidente que uncientífico puede formular afirmaciones de ese tipo; esun reconocimiento de que los métodos de las cienciasexperimentales no son las únicas vías de conoci-miento. Pero debe quedar claro que aunque se basen endatos científicos, esas afirmaciones los trascienden. Eneste caso, es preciso reconocer que en el párrafo de

Dulbecco citado la trascendencia es muy débil: se basaen la «percepción que nosotros tenemos de la personahumana», que no se define en ningún momento. Porotro lado la pregunta «¿en qué momento deja de ser unembrión para convertirse en un niño?» no tiene másvalor que el retórico. La Biología sí puede definir loque es un embrión, lo que es un feto y lo que es unniño, término ciertamente no aplicable al embrión.Pero si por humano se entiende en todo este razona-miento “perteneciente a la especie Homo sapiens”, laBiología está plenamente cualificada para emitir unjuicio.

Por otro lado, es cierto que las modas intelectualeso las leyes varían a lo largo del tiempo, pero ese es unmotivo más para intentar fundamentar lo más objetiva-mente posible los juicios de valor, siempre que seaposible. No están tan lejanos los días en que la escla-vitud era aceptada legalmente y son, por desgracia,más cercanos aquellos en que la pena de muerte teníacabida en la legislación de nuestro país. Incluso, enalgunos países civilizados sigue siendo legal hoy endía. Evidentemente, la dignidad de la persona humanano puede basarse en el arbitrio del legislador de cadapaís, según admita o rechace la pena de muerte. Comohabrá observado el lector, al comentar el párrafo deDulbecco, que se apoya en consideraciones que salendel ámbito puramente biológico, se han empleadotambién argumentos en esa misma línea metacien-tífica.

Pero ahora, en un intento de fundamentar losjuicios éticos —como se acaba de reclamar— delmodo más objetivamente posible, es momento derevisar qué puede decir la Biología sobre la identidaddel embrión. Se ha hecho referencia poco más arriba ala continuidad genética entre el embrión y el adulto.Efectivamente, recordando el dato aportado al iniciode este artículo sobre el proceso de la división celular,las dos células resultantes de una división mitóticatienen la misma dotación genética que la de la célulaoriginal. Todas las células somáticas de un organismopluricelular, como es el hombre, tienen el mismogenoma que el cigoto17. Esta continuidad genética a lolargo de la diferenciación cigoto-embrión-feto-


16 La traducción corresponde a la versión española del libro que se menciona en la cita.17 Esta aseveración contiene una simplificación. En rigor, hay que exceptuar los linfocitos, células sanguíneas del sistema inmune, cuya diver-sidad genómica hace precisamente posible la respuesta inmunológica a agresiones muy diversas.

neonato-adulto se esgrime muchas veces como unargumento a favor de la identidad específica individualentre el embrión y el adulto. Es, sin duda, un dato atener en cuenta; a lo largo todo el desarrollo humano—y no solo del desarrollo embrionario o fetal— se vanadquiriendo propiedades biológicas de las que antes secarecía, pero no hay ningún salto de continuidad desdeel punto de vista genético. No obstante, hay que teneren cuenta que no puede identificarse la informacióngenética con la individualidad del ser humano. El casode los gemelos univitelinos es paradigmático: poseenla misma información genética puesto que proceden deun mismo cigoto, y son individualmente distintos.Además, hay que tener en cuenta que a la informacióngenética se añade la epigenética, que puede modificarla funcionalidad de los genes y, muchas veces, derivade condiciones medioambientales. Por tanto, el argu-mento genético, que propone la identidad del embriónhumano con un individuo de la especie Homo sapiensbasándose en la continuidad genética a lo largo deldesarrollo, aunque sea definitivo a la hora de asignar lapertenencia del embrión a la especie humana, perte-nencia que no duda nadie que tenga un mínimo conoci-miento de Biología, no es definitivo para decidir sobresu individualidad. Hay que reconocer que un orga-nismo es mucho más que el conjunto de sus genes, demodo que identificar la individualidad de un serhumano con su genoma constituye un reduccionismono exento incluso de error.

No obstante, la Genética puede aportar otros datosa la hora de decidir sobre la identidad biológica delembrión humano. El programa de expresión de losgenes propios del embrión comienza de formaautónoma por la reprogramación epigenética de losgenes antes de la fusión de los pronúcleos (Lepikhov etal., 2008) y permite la transcripción controlada de losgenes embrionarios a partir, al menos, del estado dedos células (Bloor et al., 2004). En otro lugar (Franco,2010) se ha discutido el significado de estos resul-tados, sobre los que no es preciso insistir más.

Otros argumentos valiosos que contradicen la con-sideración del embrión como una simple masa decélulas vienen dados por la presencia de estructurasque, como las uniones en hendidura, son caracterís-ticas de organismos pluricelulares y jamás se dan entrecélulas meramente yuxtapuestas. También se puedenmencionar datos sobre la comunicación bioquímica

entre el embrión y el organismo materno, que ponen demanifiesto la existencia de una interrelación entreorganismos diferentes. También estos argumentos sehan mencionado en un artículo anterior (Franco, 2010)y no es preciso reiterarlos aquí.

Pero, quizá, los argumentos más decisivos paraatribuir al embrión humano un estatuto de individuovengan dados por los avances en embriología demamíferos, que se han producido en los últimos 15años como consecuencia de la aparición de novedosastécnicas de Biología Celular. Por una parte, en el labo-ratorio de Richard Gardner, en la Universidad deOxford, se encontró un sistema para marcar de modopermanente un lugar concreto de la zona pelúcida —lamembrana que recubre el óvulo y que se conservadurante los primeros estadios del desarrollo embrio-nario— mediante la introducción de unas pequeñasgotas oleosas en el sitio deseado (Gardner, 2001). Pocoantes, en el laboratorio de Magdalena Zernicka-Goetz,de la Universidad de Cambridge, se había puesto apunto un procedimiento para marcar con un colorantefluorescente alguna de las células de embriones tem-pranos de ratón sin comprometer su viabilidad, demodo que las células derivadas de ellas conservaban lamarca fluorescente (Weber et al., 1999). Recien-temente, esta técnica se ha perfeccionado en otro labo-ratorio, aplicando un procedimiento descrito original-mente para marcar con diferentes colores clones decélulas neuronales, de modo que se pueden marcar lasdiferentes células de un embrión temprano, cada unacon una proteína fluorescente diferente (Tabansky etal., 2013). Esta técnica se ha comenzado a conocercon el nombre de arco iris, aludiendo a su multipli-cidad de colores. Finalmente, hay que mencionar que,desde 2001, es posible determinar el lugar de pene-tración del espermatozoide en el óvulo en la fecun-dación (Piotrowska y Zernicka-Goetz, 2001).

La aplicación de ese conjunto de métodos experi-mentales, especialmente por parte del grupo deZernicka-Goetz, ha permitido obtener valiosas conclu-siones sobre el desarrollo embrionario del ratón. Dadoel paralelismo entre la embriología de este animalmodelo y la humana, se admite que los hallazgos sepueden extrapolar al embrión humano. En resumen,los primeros datos indicaron que el eje de simetríabilateral del blastocisto sigue la misma dirección queel eje a-v del óvulo que, a su vez se encuentra con-


tenido en el plano de separación de las células en laprimera división del cigoto (Gardner, 2001). Es decir,los ejes del blastocisto, implicados en el estableci-miento de los del feto, quedan ya especificados por laprimera división celular. En esa misma línea, elmarcaje de cada uno de los dos blastómeros de unembrión de dos células con un colorante distinto,permite concluir que la masa celular interna derivamayoritariamente de uno de los blastómeros, mientrasque el destino del otro es fundamentalmente el trofo-blasto (Piotrowska et al., 2001).

El significado de estos resultados es claro.Apoyaban la sospecha inicial de Gardner de que losejes del embrión podían quedar determinados desde elmomento de la fecundación. Pero, más aún, sugierenque, a pesar de su aparente simetría, en el embrióntemprano de dos células cada una de ellas está deter-minada a un proceso de diferenciación concreto.Evidentemente, esta determinación no puede serabsoluta, puesto que la escisión de un embrión tem-prano puede dar lugar a dos organismos adultos com-pletos, como ocurre naturalmente en el caso de lagemelación. Algo más tarde, se comprobó definitiva-mente que el eje del blastocisto viene determinado porla primera división del cigoto (Plusa et al., 2005). Mássorprendente fue la conclusión de que ese plano de laprimera división celular viene especificado por el lugarde penetración del espermatozoide en el óvulo(Piotrowska y Zernicka-Goetz, 2001). Ante las obje-ciones de parte de la comunidad científica —incluidoel propio Gardner— sobre la validez de la metodologíaempleada, el grupo de Zernicka-Goetz desarrolló pos-teriormente nuevos métodos, cuya utilización reafirmólos resultados anteriores (Plusa et al., 2002).

Los resultados que se acaban de exponer, contra-dicen la idea clásica —expuesta al inicio de esteartículo— de que la diferenciación del embrióncomienza con las primeras divisiones asimétricas, quese darían al azar en células inicialmente idénticas.Pero los datos más recientes sobre la diferenciación delas células del embrión de ratón son aún más contun-dentes. Estos datos se han revisado recientemente porZernicka-Goetz (2013). Por el interés de esta revisión,se resumen a continuación algunos aspectos de lamisma relevantes para el presente artículo.

El empleo de la técnica del arco iris ha permitidorecientemente al grupo de Eggan (Tabansky et al.,

2013) determinar la contribución de los blastómerosindividuales a la formación de las distintas capas celu-lares del blastocisto. Así, cuando el marcaje con dife-rentes colores se inicia en el estado de 4 células, sepuede observar que la masa celular interna derivamayoritariamente de uno de los blastómeros, mientrasque el trofoectodermo proviene fundamentalmente deotro de los blastómeros (Fig. 7), por lo que los autoresconcluyen que “es improbable que la tendenciaobservada en estos resultados pueda explicarse por elazar” (Tabansky et al., 2013). Estos hallazgos sonimportantes, porque explican algunas de las desigual-dades previamente observadas entre el destino de cadauno de los blastómeros del embrión de 4 células. Porejemplo, el hecho de que algunos embriones quimé-ricos de ratón, construidos a partir de blastómerostomados del estado de 4 células generen preferente-mente trofoectodermo (Piotrowska-Nitsche et al.,2005). Estos embriones quiméricos no son viables,seguramente porque les faltan las células necesariaspara generar un número suficiente de células pluripo-tentes, mientras que las quimeras construidas con blas-


Figura 7. Contribución de los blastómeros de un embrión deratón de 4 células a la formación de las células del bastocisto.(A) Desarrollo del embrión de 4 células. En el blastocisto seaprecian las tres distintas capas: epiblasto (rosa), endodermoprimitivo (azul) y trofoectodermo (amarillo). (B) Marcaje de losblastómeros del embrión de 4 células mediante la técnica del“arco iris” (ver el texto), para detectar la procedencia de lascélulas del blastocisto. Figura adaptada de Zernicka-Goetz(2013).

tómeros que contribuyen tanto a la formación del tro-foectodermo como de la masa celular interna sonviables (Morris et al., 2012). Los embriones no viablesserían los derivados de un blastómero como elmarcado en verde en la figura 7, mientras que losviables serían los que derivan de un blastómero comoel marcado en rojo.

Por otro lado, Gardner (2012) ha encontrado que ladirección de rotación axial del feto también estáinfluenciada por la elección de los blastómeros delembrión de 4 células elegidos para construir losembriones quiméricos.

¿Cuál es el mecanismo molecular al que se debenestas diferencias entre uno y otro de los blastómerosdel embrión de 4 células que, como se ha dicho, sonmorfológicamente indistinguibles? Parece que la res-puesta se encuentra, por una parte, en la metilación deH3R26 (Torres-Padilla et al., 2007). Esta marca epige-nética parece constituir el acontecimiento inicial queda lugar a la pluripotencia, de modo que los blastó-meros del embrión de 4 células que están menos meti-lados en H3R26 son los que se dividen simétrica-mente, es decir, los que dan lugar al trofoectodermo(Bischoff et al., 2008). Por otro lado, los distintos bla-tómeros del embrión de 4 células difieren en la cinéticade la transcripción del factor Oct4 (Plachta et al.,2011), uno de los que, como se ha visto al tratar de lageneración de células iPS, determinan la pluripotencia.Esta serie de datos recientes sugiere que al menos unacélula del embrión de 4 células es diferente de lasotras. Las células descendientes de esta inician su dife-renciación antes que las derivadas de las otras tres(Zernicka-Goetz, 2013).

Si se consideran en su conjunto todos estos hechossobre el desarrollo y diferenciación del embrión tem-prano, debe concluirse que, a pesar de las aparienciasmorfológicas, el embrión es mucho más que una masade células. Los resultados anteriores a 2002 ya dieronlugar a un comentario en la sección “News Feature” deNature, que llevaba el sugerente título Your destiny,from day one (Pearson, 2002). A modo de conclusión,la autora decía: «Lo que está claro es que los biólogosdel desarrollo no pueden en adelante despreciar losembriones tempranos de mamíferos como si fueranmasas de células sin rasgos propios y eso les deja uncierto trabajo para realizar». El trabajo realizado

después de 2002 sugiere que las células del embrión deratón no adquieren su identidad de un modo entera-mente estocástico y que las diferencias entre lascélulas pueden aparecer tan tempranamente como en elestado de 4 células. Por supuesto, quedan muchos inte-rrogantes por despejar en relación con los mecanismossubyacentes. Por ejemplo, ¿cómo adquieren las célulaslas diferencias que se han venido comentando?¿Depende ese mecanismo de la polarización del óvuloo del cigoto? ¿Está relacionado con la asimetría ori-ginada por el lugar de entrada del espermatozoide en elóvulo, o por el comportamiento de los dos pronúcleosen la primera división del cigoto? Sea cual sea la res-puesta, la apreciación del Pearson parece seguir siendoválida: el destino de un embrión y del feto en que sedesarrolla se fragua en la propia fecundación o en losprimeros instantes posteriores a ella.

En cualquier caso, los datos biológicos apuntanfuertemente hacia la identificación del propio cigotocomo un organismo individual. En el caso del embriónhumano, obligarían a considerarlo como un organismovivo de la especie Homo sapiens, dejando para los filó-sofos la discusión de cuál sea su estatuto ontológico.Las consecuencias éticas son evidentes. Aunque sepuedan tener algunas dudas sobre la interpretación delos datos que aquí se han expuesto, al considerarloscon buena fe ha de quedar, al menos, la sospecha razo-nable de la posibilidad de que los embriones poseanuna identidad de organismos humanos en una primeraetapa de su desarrollo. Tanto si se admite la auténticaidentidad biológica del embrión como un organismode la especie Homo sapiens, como si sólo se tiene unarazonable sospecha de ella, las más elementalesnormas éticas deben bastar para respetar la vidaembrionaria, es decir, para rechazar la destrucción deembriones humanos.

La calificación ética de la utilización de células iPSes un asunto mucho menos estudiado, sin duda por loreciente de su descubrimiento. Una primera cuestióntécnica importante para emitir un juicio ético sobre eluso de las células iPS es la concerniente a la seguridadpara el paciente. Recientemente, se ha comentado que,apoyándose en lo que hasta ahora se conoce enmodelos animales, las células iPS no presentan másdificultades en este sentido que las células madreembrionarias (Baker, 2013). Por supuesto, a la hora delas aplicaciones terapéuticas, habrá que actuar con


todas las precauciones habituales en toda prácticamédica: obtención del consentimiento informado porparte del paciente o de sus representantes, competenciaprofesional del equipo interviniente, adecuada valo-ración del riesgo y del beneficio esperados, etc.Incluso, algunos autores han pedido que, en el caso delas células iPS, se extremen las medidas de precaución(Fund y Kerridge, 2013). Es cierto que hay aúnmuchas cuestiones pendientes de resolver, especial-mente si se usan vectores víricos para la integración delos genes responsables de la reprogramación (Ou et al.,2010) y, particularmente, habrá que controlar debida-mente el potencial teratogénico de las células iPS con-cretas que se pretendan utilizar para ensayos clínicos.Pero el posible primer ensayo clínico con células iPSya ha recibido la autorización inicial. Liderado porMasayo Takahashi del Centro de Biología delDesarrollo de Kobe (Japón), se dedicará al tratamientode la degeneración macular ligada a la edad, un gravedeterioro de la retina que ordinariamente acaba condu-ciendo a la ceguera. Si la autorización final se obtiene,Takahashi espera iniciar los ensayos con 6 pacientesantes de marzo de 201418.

Hay que tener en cuenta que la obtención de lascélulas iPS no implica ni la destrucción ni la manipu-lación de embriones. De este modo, el estudio de lasposibilidades de la Medicina regenerativa desde unpunto de vista ético se enfrenta con un nuevo reto.Hasta ahora, el debate ético se centraba mayoritaria-mente en la destrucción de embriones que implica lautilización de células madre embrionarias. Los autoresque han estudiado el tema concluyen generalmente queel empleo de células iPS no plantea objeciones éticasen cuanto a la naturaleza del material biológicoempleado ni en cuanto a los métodos de su obtención(ver, por ejemplo, Zacharias et al., 2010; Suaudeau,2011; Aznar y Martínez, 2012). En algún caso se haobjetado que, teóricamente, las células iPS podrían uti-lizarse para crear embriones o células germinales, perohabida cuenta de que la obtención de las células iPS noes rechazable desde un punto de vista ético, parececlaro que un posible uso malintencionado de ellas nodebe implicar un rechazo de su utilización realmenteterapéutica. La posibilidad de un uso perverso de algoen sí mismo lícito no debe impedir su empleo

benéfico. También se ha planteado la objeción de quepara comprender totalmente el potencial terapéutico delas células iPS probablemente se emplee la compa-ración con células embrionarias, por lo que, en teoría,el investigador en células iPS se haría moralmentecómplice de las investigaciones paralelas que con-duzcan a la destrucción de embriones humanos(Brown, 2009). Esta posibilidad ha sido previstatambién por Suaudeau (2011), pero este autor no cargaa los investigadores sobre células iPS con la responsa-bilidad moral de ello, carga que seguramente es exa-gerada.

Pero para terminar estas consideraciones éticas hayque hacer dos observaciones. Existen ciertas clínicassin escrúpulos —como la que realizó los transplantesde células fetales al paciente de ataxia telangiectasia enel caso mencionado más arriba— que, amparándose enla legislación permisiva de algunos países y aprove-chando la angustia de algunos enfermos, han utilizadotratamientos con células madre en condiciones alta-mente inseguras, con fines puramente comerciales.Hay que tratar a toda costa que estas conductas nomermen la confianza de los pacientes ni del público engeneral en las posibilidades terapéuticas de las célulasiPS ni, por supuesto, de las células madre adultas.Varios autores (por ejemplo, Zarzeczny et al., 2009;Caulfield et al., 2010; Suaudeau, 2011) han reclamadocomo algo necesario el establecimiento de unasnormas internacionales que regulen la investigación yaplicaciones de estas células. Por otro lado, esmenester que ni los investigadores ni los responsablesde la opinión pública levanten falsas esperanzas en losenfermos. Las posibilidades actuales de las célulasmadre adultas y las futuras de las células iPS debenconocerse, pero sería imprudente, al menos, transmitirla idea de que la solución para muchas enfermedadesestá ya al alcance de la mano.

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