Células madre embrionarias humanas: Ciencia, ética y uso futuro

Perspectivas desde el laboratorio de FIV

Escrito por Prof. Dr. Darren Griffin y Guy Griffin

Profesor de investigación: University College de Londres, Universidad de Kent, Royal Veterinary College de Londres y Licenciatura en Bioquímica, Universidad de Southampton

El mundo de la FIV (fecundación in vitro) y la genética se ocupa en gran medida del diagnóstico de enfermedades genéticas en embriones humanos. En términos generales, investigamos y ponemos en práctica nuevas formas de diagnosticar enfermedades. Debatimos si debemos secuenciar genomas completos, si se nos acusa de «jugar a ser dioses» con los «bebés de diseño» y si debemos manipular los genes de embriones humanos. Sin embargo, las células madre embrionarias humanas (hESC, por sus siglas en inglés) son un tema que nos afecta de vez en cuando.

¿Qué son las células madre?

Las células madre son indiferenciadas, y su utilidad en investigación y medicina radica en que tienen el gran potencial de convertirse en muchos tipos de células especializadas.

Se utilizan muchos términos para describirlas: «totipotentes», es decir, capaces de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo humano, incluida la placenta; «pluripotentes», es decir, capaces de convertirse en la mayoría de los tipos de células humanas; o «multipotentes», es decir, capaces de convertirse en un número razonablemente grande de tipos.

Cada uno de estos términos denota, por definición, un alcance y una utilidad más restringidos, pero «totipotente y pluripotente», así como «pluripotente y multipotente» se utilizan a veces indistintamente.

Los embriones humanos de FIV son esencialmente un ovillo de células madre embrionarias humanas (hESC) y su capacidad para diferenciarse en cualquier tipo celular es lo que alimenta su interés para tratamientos revolucionarios y en la investigación científica fundamental.

Las células madre, distintas de otros tipos celulares del organismo, poseen dos cualidades fundamentales:
la capacidad de autorrenovarse indefinidamente (para la mayoría de los tipos) y la capacidad de diferenciarse en células especializadas.
En función de su origen y potencial de diferenciación, las células madre pueden clasificarse en dos categorías principales:
células madre embrionarias y células madre adultas.

Las células madre adultas pueden ser inducidas a la pluripotencia (células madre pluripotentes inducidas – iPSCs) pero eso es un área completamente diferente que no se considera aquí. Por otra parte, las nuevas técnicas de reprogramación celular que se han adaptado para el proceso de transdiferenciación, la capacidad de las células para cambiar de un tipo celular especializado a otro directamente, a veces sin reversión a una célula menos especializada, no se consideran aquí.

En la práctica, esto significa células generadas gracias a la generosidad de pacientes de FIV que donan sus embriones para la investigación, a pesar de que su motivación inicial era intentar encontrar una solución a su propia infertilidad o a su riesgo de transmitir enfermedades genéticas.

Gracias a los esfuerzos de estas personas altruistas, las células madre han pasado a ser fundamentales en los campos de la medicina regenerativa y la investigación biomédica. Es la propia singularidad de sus propiedades lo que plantea las cuestiones éticas más pertinentes.

Es decir, cada embrión es potencialmente una vida humana y, por tanto, merecedor de la dignidad y el respeto que tal condición exige. Los embriones de FIV y las células madre derivadas de ellos son sin duda extraordinariamente valiosos para la investigación y las terapias potenciales, pero el equilibrio entre su beneficio potencial y las comprensibles preocupaciones éticas que plantea su uso es delicado. Lo único seguro es que no todo el mundo estará de acuerdo.

Obtención de células madre embrionarias humanas (hESC)

Todos los hESC comienzan su vida en la clínica de FIV.

Los óvulos humanos se extraen del ovario mediante aspiración ecoguiada.
Una vez expuestas o inyectadas con esperma, una proporción se convierte en un cigoto unicelular con una constitución genética única. Una célula se convierte en dos, dos en cuatro, cuatro en ocho y, en cuestión de días, se forma una pequeña bola llamada «mórula» (el mismo término se utiliza para designar un fruto de frambuesa o mora).

La primera fase de diferenciación se produce en torno al quinto día tras la fecundación, cuando aproximadamente la mitad de los embriones forman una «masa celular interna», que es exactamente como su nombre indica, una bola de células en el centro. Está rodeada por una bola hueca de células llamada trofectodermo, y el resto del «vacío» está ocupado por una cavidad llena de líquido llamada blastocélula. Si se implantara, la masa celular interna podría convertirse en un bebé y el trofectodermo en la placenta.

Un embriólogo experimentado aísla las hESC, micromanipulando la masa celular interna y colocándola en una placa de cultivo.
A partir de ahí, los biólogos celulares toman el relevo y, utilizando sus conocimientos de los procesos de desarrollo, envían las células por vías de diferenciación adecuadas a sus aplicaciones específicas. Las hESC suelen crecer en colonias compactas sobre capas alimentadoras de fibroblastos, que producen la matriz extracelular para la fijación celular y acondicionan el medio de cultivo con factores paracrinos.

También pueden utilizarse sustratos proteicos (por ejemplo, matrigel, laminina, vitronectina) y matrices sintéticas para la derivación y/o el cultivo de células. Las hESC pueden proliferar indefinidamente, al tiempo que conservan sus características pluripotentes. Esta combinación de FIV y biología celular molecular ha abierto nuevos horizontes en el mundo del desarrollo humano, la modelización de enfermedades y el ensayo de fármacos:

Aplicaciones potenciales de las hESC

Las aplicaciones de la tecnología hESCl son amplias:

• En medicina regenerativa , las células madre embrionarias son prometedoras para regenerar tejidos y órganos dañados. Por ejemplo, pueden diferenciarse en células cardiovasculares para tratar cardiopatías o en células neuronales para reparar lesiones medulares.
• En la modelización de enfermedades y el ensayo de fármacos, los biólogos celulares utilizan hESC para crear tipos celulares específicos que imitan enfermedades. Por ejemplo, los cardiomiocitos derivados de hESC se utilizan para estudiar enfermedades como las arritmias cardíacas y comprobar la seguridad y eficacia de los fármacos.
• En el campo de la terapia génica, las células madre embrionarias pueden modificarse genéticamente para corregir mutaciones asociadas a trastornos genéticos, lo que podría curar enfermedades como la fibrosis quística o la distrofia muscular.
• En el mundo de los trasplantes de órganos, la capacidad de crear órganos o tejidos a partir de células madre embrionarias podría paliar la escasez de órganos de donantes y reducir los tiempos de espera y las tasas de rechazo asociadas a los trasplantes.
• En la investigación oncológica, las células madre embrionarias pueden ayudar a comprender la biología del cáncer al permitir a los investigadores estudiar las fases más tempranas de la formación de un tumor e identificar así nuevas dianas terapéuticas.

Por lo tanto, está muy claro que gran parte del futuro de la medicina pasa por la investigación con hESC, que ofrece posibilidades de tratamiento para una amplia gama de enfermedades en tándem con los propios mecanismos de curación del cuerpo. Aportará conocimientos fundamentales, pero el campo se enfrenta a muchos dilemas éticos, planteando un debate entre la moralidad y el fomento de la innovación científica.

Cuestiones éticas

El mundo de la FIV no es ajeno a los dilemas éticos: Cuando Bob Edwards y Patrick Steptoe dieron a luz a Louise Brown, la primera niña nacida por FIV, muchos se indignaron.

Cuando aparecieron los gemelos Munday, fruto de los esfuerzos de Alan Handyside en el diagnóstico genético preimplantacional, se nos acusó de «jugar a ser Dios» y producir «bebés de diseño».

El concepto de hermanos salvadores dio lugar a películas como «El guardián de mi hermana» y ahora la capacidad de secuenciar genomas embrionarios completos o editar los genes de embriones de fecundación in vitro plantea nuevos retos éticos.

Los problemas éticos residen en el hecho de que la masa celular interna totipotente puede ser vista, a ojos de algunos, como una vida humana potencial o actual. El creador de las primeras células madre embrionarias aisladas, James Thompson, dijo en una ocasión: «Si la investigación con células madre embrionarias humanas no le incomoda al menos un poco, es que no ha reflexionado lo suficiente».

Por esta razón, decidimos escribir esto como una combinación padre-hijo. Cada uno de nosotros comparte el 50% del genoma del otro, proporciones variables de las cuales estaban presentes en nuestros antepasados y, con suerte, lo estarán en nuestros descendientes.
Aunque ninguno de los dos somos producto de la FIV, ambos fuimos en su día embriones con masas celulares internas: nuestras células podrían haber tenido un destino muy distinto como objeto de la investigación con hESC.

Se proponen diversos argumentos sobre lo que hace que una vida humana sea significativa: su potencial, su viabilidad, su conciencia, su sintiencia. Esta terminología introduce inevitablemente la controversia en el argumento, ya que no existe una respuesta científica a estas cuestiones.

¿Existe una edad definida para la aparición de la conciencia?
Por ejemplo, el primer recuerdo de una amiga cercana es plegando origami con un vestido a la edad de cuatro años. Ninguna persona sensata sugeriría seriamente que un niño de cuatro años no merece la dignidad de la vida por su ausencia de conciencia (si esto es cierto), pero la cuestión de en qué fase del desarrollo debemos considerar que un embrión o un feto es un ser sensible es intrigante.

La legislación vigente en muchos países permite, con el consentimiento de los padres, el uso éticamente justificado de embriones «sobrantes» para la investigación con hESCs.

Contrasta esto, si quieres, con el caso de Julius Hallervorden, un científico nazi al que se atribuyen descubrimientos que ayudaron a comprender mejor la parálisis cerebral y muchos tipos de cáncer cerebral , pero lo hizo utilizando cerebros de víctimas de la eugenesia ya muertas (que de otro modo habrían sido enterradas o incineradas).
¿Se equivocó al aprovechar esta oportunidad para investigar el cerebro?
¿Tenía la responsabilidad moral de utilizar estas muestras (o de no utilizarlas) con la perspectiva de salvar más vidas en el futuro?

Se afirma que las prácticas cuestionables de Burke y Hare, al desenterrar los cementerios de Edimburgo, favorecieron considerablemente el campo de la cirugía. Inevitablemente se salvaron vidas, pero se atentó contra la dignidad de la vida humana.

La ética como virtud de Aristóteles afirma que la moralidad se basa en el propósito, es decir, un buen soldado es aquel que cumple bien con su deber. ¿Haría esto de Hallervorden un «buen científico» y, por tanto, sus acciones serían moralmente correctas?

Por otro lado, si adoptamos el punto de vista de la deontología kantiana, ¿podemos afirmar que ignoró su deber como médico de preservar primero la vida humana (el principio rector del juramento hipocrático es «primero no hacer daño») en la búsqueda de herramientas para la investigación?

Esencialmente, el marco ético a favor y en contra de las HECS se construye en torno a lo siguiente:

• El estatus moral del embrión: los detractores de los hESC argumentan que la vida humana comienza en el momento de la concepción, equiparando así el uso de un embrión para obtener hESC a un asesinato. Este es un punto de vista apoyado por algunas creencias religiosas y perspectivas filosóficas.
• Perspectiva utilitarista: Los defensores de las hESC argumentan que los beneficios potenciales de las hESC, aliviando el sufrimiento y haciendo avanzar el conocimiento científico, a menudo superan las preocupaciones éticas.
• Regulación y directrices: la supervisión ética es crucial en la investigación con hESC, pero las directrices varían mucho de un país a otro, lo que podría plantear problemas a escala mundial.
• Existen alternativas: Las iPSC ofrecen potencialmente una solución que alivia algunas de las preocupaciones éticas.

Sin embargo, los interrogantes sobre las hESC no desaparecerán pronto, ya que desempeñarán un papel enorme en las comparaciones con las iPSC para probar su eficacia. Las iPSC siguen siendo enormemente útiles, pero pocos pretenderían que son, todavía, tan útiles como las hSEC para todas las aplicaciones.

La cuestión ética del uso de hESCs es, por tanto, un pozo profundo de ética sin respuesta correcta. Incluso con el creciente uso de iPSC, es probable que las hESC estén con nosotros durante algún tiempo.

Aspectos técnicos

En última instancia, las células madre embrionarias son parte intrínseca de la biología del desarrollo. Sin embargo, su uso eficaz depende de que se comprenda realmente cómo se desarrollan y los procesos por los que pasan. Por eso, a pesar de su enorme potencial, siguen presentando varios problemas que dificultan su aplicación generalizada:

Rechazo inmunológico: el organismo puede reconocer las hESC como extrañas.
Tumorigenicidad: Existe el riesgo de que las células madre trasplantadas formen tumores, ya que su proliferación incontrolada puede conducir al desarrollo de teratomas.
Estandarización y control de calidad: Para que las terapias derivadas de hESC sean eficaces, es crucial establecer procesos estandarizados de cultivo celular, diferenciación y pruebas. La variabilidad de estos procesos daría lugar a resultados incoherentes en las aplicaciones clínicas.
Percepción pública y financiación: Los debates actuales en torno a las implicaciones éticas de la investigación con hESC pueden ralentizar las oportunidades de financiación y el apoyo público.

Nosotros, como científicos tanto de la generación establecida como de la futura, debemos por tanto seguir comprometiéndonos con el público, proporcionando educación sobre los beneficios potenciales y las directrices éticas que rigen la investigación, en particular en lo que respecta a las hESC.

Blastoides: Más innovación en el laboratorio de FIV

Los blastocitos son construcciones sintéticas que se asemejan a los blastocistos humanos de FIV; se están convirtiendo en una herramienta importante en la investigación con hESC ya que, al igual que las iPSC, eluden algunas de las cuestiones éticas que rodean el uso de hESC.

Los blastocistos se parecen más a las hESCs que a las iPSCs; es decir, contienen importantes vías de señalización que impulsan la diferenciación celular e imitan las propiedades clave de los blastocistos naturales, como la masa celular interna y los compartimentos similares al trofectodermo.

Los blastoides presentan características esenciales que son cruciales para entender cómo se desarrollan las células madre embrionarias, por ejemplo, para investigar la dinámica de las interacciones célula-célula y el establecimiento de linajes celulares. Sin embargo, los blastocitos no suelen considerarse embriones , por lo que la investigación con blastocitos elude muchas de las preocupaciones éticas asociadas a los hESC.

Sin embargo, al igual que ocurre con las células madre embrionarias, la investigación con blastocitos no sólo mejora nuestra comprensión de la biología del desarrollo, sino que también encierra un gran potencial para aplicaciones innovadoras en medicina regenerativa, descubrimiento de fármacos y modelización de enfermedades congénitas.

Mediante la manipulación precisa de las condiciones en las que se forman los blastocitos, los científicos pueden adaptar las vías de diferenciación, lo que facilita los estudios sobre diversos trastornos y enfermedades del desarrollo. Los blastocitos sirven de plataforma para probar terapias contra enfermedades que afectan al desarrollo embrionario temprano.

Por ejemplo, si los investigadores desean examinar el impacto de mutaciones genéticas específicas vinculadas a trastornos congénitos, pueden introducir estas mutaciones en las fases iniciales del desarrollo del blastoide y analizar los fenotipos resultantes.

Esta capacidad amplía el potencial de los blastoides como modelo viable para comprender diversas enfermedades, lo que conduce a avances en terapias dirigidas.

Otra aplicación prometedora de los blastoides es la medicina regenerativa. Gracias a su capacidad para generar distintos tipos de células, los blastoides pueden ayudar a crear organoides o incluso tejidos de órganos para trasplantes.

Mediante la diferenciación selectiva, los investigadores podrían guiar a los blastoides para que desarrollen tejidos específicos, ofreciendo nuevas vías para estrategias regenerativas que podrían reparar órganos dañados o tratar enfermedades degenerativas.

Los blastoides también proporcionan un enfoque novedoso en las fases preliminares del descubrimiento de fármacos. Los investigadores pueden utilizar estos constructos para probar las respuestas de los fármacos en entornos celulares que se asemejan mucho a las primeras fases de desarrollo, lo que allana el camino para identificar fármacos que puedan influir en el comportamiento y la diferenciación de las células madre.

Esto permite mejorar la utilidad de los fármacos, ya que los investigadores pueden descubrir qué compuestos promueven o inhiben eficazmente determinadas vías dentro de las células humanas.

Así pues, los blastocitos representan una herramienta innovadora en la investigación con células madre embrionarias humanas.
Sus ventajas éticas, combinadas con sus capacidades similares a las de las células madre embrionarias, podrían revolucionar la forma de abordar la biología del desarrollo y las intervenciones terapéuticas.

El futuro de la investigación con hESC

Las hESC (y, en cierta medida, los blastocitos) encierran una inmensa promesa que, como científicos, apenas estamos empezando a explotar.

Junto con la edición y la mejora de las técnicas de ingeniería tisular, las hESC tienen un gran potencial para:

• Medicina personalizada: Líneas de células madre específicas para cada paciente que abordan perfiles genéticos únicos, lo que permite terapias a medida que minimizan el rechazo y aumentan la eficacia.
• Investigación internacional en colaboración: Las colaboraciones mundiales agilizan los procesos de investigación y normalización, facilitando el intercambio de conocimientos y técnicas que pueden conducir a avances más rápidos en este campo.
• Integración con otras tecnologías: La combinación de la investigación con hESC con otras tecnologías emergentes, como la inteligencia artificial y la bioinformática, podría revolucionar la forma en que médicos y científicos abordan las enfermedades y los protocolos de tratamiento.
• Diálogo ético continuo: Los debates continuos sobre las consideraciones éticas que rodean el uso de las células madre humanas serán cruciales, junto con el compromiso público y un discurso transparente. Sólo así podremos sortear la complejidad de las implicaciones éticas de la investigación con células madre.

Conclusión

Las células madre embrionarias humanas (hESC) destacan como uno de los campos más intrigantes y polémicos de la investigación biomédica contemporánea. Su capacidad para transformar la medicina mediante tratamientos regenerativos, modelización de enfermedades y ensayos farmacológicos es innegable.

Sin embargo, estas perspectivas enormemente prometedoras deben sopesarse frente a los profundos dilemas éticos relativos al estatus moral de los embriones.

A medida que avanza la investigación, la aparición de fuentes alternativas de células madre, como las iPSC, la transdiferenciación y los blastocitos, mitigará inevitablemente ciertos problemas éticos al tiempo que ofrece ventajas similares. A pesar de ello, es improbable que se conviertan en una «panacea» y las hESC seguirán siendo un foco de investigación fundamental, lo que suscitará un diálogo permanente entre científicos, expertos en ética y la opinión pública sobre el futuro de esta tecnología y sus implicaciones sociales.

Comprender y abordar estas complejidades ayudará a definir la dirección de la práctica médica, con el potencial de afectar a millones de personas a través de terapias innovadoras y una mejor comprensión de la biología humana.

El campo de la investigación con hESC se inició en el laboratorio de FIV y sigue siendo dinámico en la actualidad. Su evolución marcará sin duda el curso de la ciencia médica en profesores, estudiantes universitarios y generaciones venideras.

MedClinics ofrece tratamientos con células madre de calidad en Estambul, Turquía, a precios asequibles. Póngase en contacto con nosotros para una consulta detallada.

Mantente al día

Siga nuestro blog para conocer lo último en tratamientos médicos y estéticos, consejos para mantener unos dientes sanos e inspiradoras historias de éxito de pacientes.

Biografía breve Prof. Dr Darren Griffen

Darren Griffin es catedrático de Genética en la Universidad de Kent, especializado en citogenética y genética reproductiva. Sus investigaciones se centran en la biología cromosómica, la fertilidad y el diagnóstico genético preimplantacional. Figura destacada en su campo, el profesor Griffin es autor de numerosas publicaciones científicas y participa activamente en la comunicación y la educación científicas. También está asociado con UniversityTech.io, contribuyendo a los avances en la intersección de la genética y la tecnología.