Crean células madre musculares sin ingeniería genética

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Un nuevo método permite obtener de forma segura grandes cantidades de células madre musculares en cultivos celulares.

Esto ofrece la posibilidad de tratar a pacientes con enfermedades musculares y a aquellos a quienes les gustaría comer carne, pero no quieren matar animales.

El profesor Ori Bar-Nur de la ETH Zurich y su equipo cultivan células musculares en el laboratorio.

En este caso se trata de células de ratón, pero a los investigadores también les interesan células humanas y de vaca.

Las aplicaciones prometedoras resuenan en ambos: el tejido muscular humano cultivado en el laboratorio podría usarse en cirugía, mientras que las células madre del músculo humano podrían ayudar a las personas con enfermedades musculares.

Mientras tanto, el tejido muscular de vaca cultivado en laboratorio podría revolucionar la industria cárnica al permitir la producción de carne sin necesidad de sacrificar animales.

Por ahora, sin embargo, la investigación del equipo de ETH se centra en optimizar la generación de células madre musculares y hacerla más segura. Ahora lo han conseguido mediante un nuevo enfoque.

Al igual que otros investigadores en este campo, los científicos de ETH Zurich utilizan un tipo de célula diferente y más fácil de cultivar como material de partida para generar células musculares: las células del tejido conectivo.

Utilizando un cóctel de pequeñas moléculas y proteínas, reprograman molecularmente estas células, convirtiéndolas así en células madre musculares, que luego se multiplican rápidamente y producen fibras musculares.

“Este enfoque nos permitió producir grandes cantidades de células musculares“, explica Xhem Qabrati, estudiante de doctorado del grupo Bar-Nur y uno de los dos coautores principales de este estudio.

“Aunque las células musculares también podrían cultivarse directamente a partir de biopsias musculares, las células tienden a perder su funcionalidad después del aislamiento, lo que dificulta la producción de grandes cantidades de células“.

Un componente importante del cóctel utilizado (y un catalizador central para la transformación celular) es la proteína MyoD.

Se trata de un factor de transcripción que regula la actividad de determinados genes musculares en el núcleo celular.

MyoD normalmente no está presente en las células del tejido conectivo.

Antes de que estas células puedan convertirse en células musculares, los científicos tienen que convencerlas para que produzcan MyoD en su núcleo durante varios días.

Hasta ahora, los investigadores han recurrido a la ingeniería genética para este proceso: utilizaron partículas virales para transportar el modelo de ADN de la proteína MyoD al núcleo celular.

Allí, los virus insertan estas instrucciones de construcción en el genoma, lo que permite a las células producir la proteína MyoD.

Sin embargo, este enfoque conlleva un riesgo para la seguridad: los científicos no pueden controlar exactamente en qué parte del genoma los virus insertan estas instrucciones.

A veces, los virus se integran en el centro de un gen vital, dañándolo, o este proceso de inserción puede provocar cambios que pueden desencadenar la formación de células cancerosas.

Esta vez, Bar-Nur y sus colegas utilizaron un enfoque diferente para administrar MyoD a las células del tejido conectivo, inspirados en las vacunas de ARNm para COVID-19: en lugar de usar virus para introducir el modelo de ADN del gen MyoD, introducen la transcripción de ARNm de este gen en las células.

Dado que esto deja el genoma de las células sin cambios, evita las consecuencias negativas asociadas con tales cambios.

El ARNm todavía permite que las células del tejido conectivo produzcan la proteína MyoD, de modo que, junto con los demás componentes del cóctel optimizado por los investigadores de ETH, pueden convertirse en células madre y fibras musculares.

Los investigadores son los primeros en reprogramar células del tejido conectivo en células madre musculares sin ingeniería genética.

Las células musculares producidas de esta manera también son completamente funcionales, como lo demostraron los investigadores en experimentos con ratones que padecían distrofia muscular de Duchenne.

En los seres humanos, esta rara enfermedad hereditaria deja a quienes la padecen sin una proteína necesaria para la estabilidad muscular, lo que significa que experimentan parálisis y atrofia muscular progresiva.

Los científicos de la ETH Zurich inyectaron células madre musculares no defectuosas en los músculos de ratones con distrofia muscular de Duchenne que portaban este defecto.

Pudieron demostrar que las células madre sanas forman fibras musculares reparadas en los músculos.

“El trasplante de células madre musculares de este tipo podría ser especialmente útil para pacientes con Duchenne avanzado, que ya están gravemente afectados por la atrofia muscular“, explica Inseon Kim, otro estudiante de doctorado del grupo Bar-Nur y coautor principal de este estudio.

El método es adecuado para producir grandes cantidades de células madre musculares necesarias para este fin.

Es más, el hecho de que lo haga sin ingeniería genética y los riesgos asociados lo hace atractivo para un posible uso terapéutico futuro en humanos.

Sin embargo, los investigadores aún tienen que adaptar su enfoque a las células humanas; este es su siguiente paso.

“Además, queremos investigar si también es posible convertir células del tejido conectivo en células musculares directamente en el cuerpo inyectando el ARNm de MyoD y otros componentes del cóctel en ratones afectados por enfermedades musculares“, afirma Bar-Nur.

Este enfoque también podría algún día ayudar a los pacientes humanos.

Finalmente, a Bar-Nur y su equipo les gustaría incorporar sus nuevos hallazgos a su trabajo en curso con células de vaca, otra corriente de investigación del laboratorio.

Esperan que este método ayude a los esfuerzos actuales para cultivar células madre de músculos animales para la producción de carne cultivada, un método alternativo para producir carne para el consumo.

Fuente: Nature