Logran fabricar sangre humana en un laboratorio: el hallazgo que abre una puerta al trasplante personalizado

Investigadores de la Universidad de Cambridge han logrado reproducir en laboratorio un proceso fundamental del desarrollo humano: la formación de las primeras células sanguíneas. Lo han hecho utilizando células madre humanas para crear estructuras tridimensionales que imitan las fases iniciales de un embrión y que, por primera vez, comienzan a producir sangre por sí mismas.

El equipo, del Gurdon Institute, ha bautizado estas estructuras como "hematoides", como recogen en el estudio revisado por pares que publican este lunes en Cell Reports. Son autoorganizadas, es decir, se desarrollan sin necesidad de estímulos externos complejos, y empiezan a generar sangre tras dos semanas de crecimiento en el laboratorio, replicando un proceso que, en el cuerpo humano, ocurre en torno a la cuarta o quinta semana de gestación.

“Fue un momento emocionante cuando el color rojo de la sangre apareció en la placa; era visible incluso a simple vista”, explica el doctor Jitesh Neupane, autor principal del estudio.

Por ahora, los hematoides son un modelo experimental que simula la autoorganización celular de las primeras fases embrionarias, cuando surgen los tres tejidos fundacionales del cuerpo —ectodermo, mesodermo y endodermo— a partir de los cuales se forman los órganos y la sangre.

A los ocho días, los investigadores observaron células cardíacas latiendo; y hacia el día trece, aparición de zonas rojas que indicaban la formación de células madre hematopoyéticas, precursoras de todas las células sanguíneas, desde glóbulos rojos hasta linfocitos T del sistema inmunitario.

“Nuestro modelo imita el desarrollo de la sangre fetal en el laboratorio y permite estudiar cómo se forman las células sanguíneas durante la embriogénesis humana”, añade Neupane. “Esto abre posibilidades para analizar trastornos sanguíneos, probar fármacos o modelar enfermedades como la leucemia”.

Un paso hacia terapias regenerativas personalizadas

A diferencia de otros métodos que requieren añadir proteínas o factores de crecimiento, los hematoides imitan la naturaleza: el propio entorno celular genera las señales necesarias para diferenciarse en tejidos de corazón y sangre.

Las células madre utilizadas pueden obtenerse a partir de cualquier célula del cuerpo, lo que a largo plazo podría permitir crear sangre compatible con cada paciente y facilitar trasplantes sin rechazo inmunológico.

“La posibilidad de producir células sanguíneas humanas en el laboratorio marca un paso significativo hacia futuras terapias regenerativas”, afirma el profesor Azim Surani, autor principal del trabajo. “Aún estamos en las primeras etapas, pero el potencial clínico es enorme”.

Más concretamente, el Dr. Neupane explica a El Confidencial que los hematoides podrán utilizarse para recrear enfermedades hematológicas (como leucemia o anemias congénitas) de forma personalizada usando las propias células de un paciente: "El modelado de enfermedades es una de las aplicaciones más prometedoras y prácticas de los hematoides".

"Los hematoides generados a partir de las propias células del paciente [reprogramadas en células madre pluripotentes inducidas] podrían emplearse para obtener células madre hematopoyéticas específicas del paciente y estudiar cómo se desarrollan los estados preleucémicos. Esto no solo podría ayudarnos a comprender los mecanismos de la enfermedad, sino también permitir conocimientos personalizados sobre las respuestas a los fármacos", desarrolla.

Pero no solo esto, sino que Dr. Neupane señala que podrían ayudar a reducir nuestra dependencia de las donaciones de médula ósea o sangre de cordón umbilical. "Los hematoides reproducen la primera oleada del desarrollo definitivo de la sangre en la estructura aorta-gónada-mesonefros del embrión humano. Aunque se cree que estas células madre sanguíneas [o células madre hematopoyéticas, HSC] migran posteriormente al hígado fetal antes de establecerse definitivamente en la médula ósea adulta, sigue siendo una cuestión apasionante e importante determinar hasta qué punto estas HSC tempranas son comparables a las HSC adultas reales", comienza explicando.

"Hemos demostrado que estas células pueden producir células NK y T, que maduran parcialmente en el sistema de cocultivo de organoides que desarrollamos, y podrían alcanzar la madurez funcional si se trasplantan en un modelo mamífero. Si futuros estudios confirman esto, los hematoides podrían convertirse en una posible fuente para inmunoterapias editadas genéticamente; sin embargo, será necesario seguir desarrollando los protocolos antes de poder evaluar la seguridad y eficacia de este enfoque", desarrolla a este respecto

Sin riesgo de desarrollo embrionario completo

Los investigadores subrayan que los hematoides no son embriones humanos ni pueden convertirse en ellos. Carecen de tejidos esenciales como el saco vitelino y la placenta, imprescindibles para un desarrollo viable.

El estudio fue aprobado por los comités éticos correspondientes y cumple las normativas que regulan el uso de modelos basados en células madre.

Sobre esto, el Dr. Neupane insiste: "Los hematoides son modelos derivados de células madre que difieren de los embriones humanos en muchos aspectos fundamentales. Carecen de varios tejidos embrionarios y extraembrionarios [también denominados modelo no conceptus] necesarios para sustentar el crecimiento y desarrollo de un embrión completo. Por tanto, es poco probable que los hematoides tengan la capacidad de implantarse en el útero y desarrollar la placenta necesaria para la viabilidad, y nuestro grupo no realiza ningún intento en esa dirección. Los investigadores que utilicen hematoides deberán seguir las revisiones éticas institucionales estándar, así como las normativas y directrices emitidas por la International Society for Stem Cell Research (ISSCR), el Nuffield Council on Bioethics y la Human Fertilisation and Embryology Authority (HFEA)".

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El Confidencial

En cuanto a los debates éticos o límites regulatorios al respecto destaca que "la Warnock Act estableció que los embriones humanos tienen un estatus legal protegido, por lo que es prioritario definir claramente, y basar en evidencias, las distinciones entre embriones y modelos. Existen límites estrictos sobre el tiempo que pueden cultivarse, y la implantación en un útero humano es ilegal. Por ello, las consideraciones éticas más relevantes se centran en obtener un consentimiento plenamente informado de los donantes, especialmente en lo referente a la comercialización y la patente de modelos derivados de células originalmente donadas con fines de investigación".

Por su parte, la doctora Geraldine Jowett, coautora del estudio, destaca: “Los hematoides capturan la segunda ola de desarrollo de la sangre, que da origen a células inmunes especializadas como los linfocitos T”. “Esto abre vías apasionantes para modelar tanto la formación normal como la cancerosa de la sangre”, añade.

Ciencia con vocación de futuro

La investigación ha sido patentada por Cambridge Enterprise, la oficina de innovación de la universidad, para facilitar su desarrollo hacia aplicaciones clínicas.

Aunque los científicos insisten en que el trabajo está todavía en una fase muy temprana, su potencial es doble: comprender mejor el origen de la sangre y del sistema inmune humano, y crear nuevas herramientas para el tratamiento de enfermedades hematológicas. El color rojo que apareció en aquella placa de laboratorio, dicen los investigadores, podría ser el primer paso hacia una nueva generación de terapias con sangre cultivada a partir de nuestras propias células.

En la misma línea, el horizonte temporal se presenta incierto, según explica el Dr. Neupane. "Producir células madre sanguíneas para trasplante requerirá un proceso de varios pasos, que incluye validación funcional adicional, ampliación de escala compatible con GMP y aprobación regulatoria. La aplicación clínica dependerá de alcanzar estos hitos científicos y de seguridad, lo que hace difícil estimar un calendario para la traslación", aclara.

Un estudio esperanzador, pero con limitaciones

Para la experta Anna Bigas, que no ha participado en el estudio, los nuevos hallazgos son esperanzadores, pero hay que tomarlos con precaución: “El artículo desarrolla un modelo interesante que, estoy convencida, va a tener un largo recorrido en el campo de la medicina regenerativa. Sin embargo, hay una sobreinterpretación de los resultados muy peligrosa. Es obvio que nadie del campo de la hematopoyesis lo ha revisado, porque defender que tienen células madre de la sangre sin ni siquiera intentar un trasplante es casi vergonzoso”.

Bigas, que es jefa del Grupo de Investigación en Células Madre y Cáncer del Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), señala en declaraciones a la agencia SMC que “es un avance en posibles formas de generar estructuras que mimeticen el embrión y sí, podrían representar una futura fuente de trasplante, pero todos estamos trabajando en conseguir que estas estructuras hagan células que puedan regenerar el sistema hematopoyético y este es el reto real”. “De momento, nadie lo ha conseguido. Nosotros hemos publicado un artículo en la revista Elife donde ya obtuvimos estos resultados en ratón, pero no pudimos demostrar que hubiera células madre. Lo mismo sucedió en un estudio publicado en la revista Scientific Reports por el laboratorio de Matthias Lutolf”, aclara.

De este modo, concluye que “el presente estudio tiene, por tanto, muchas limitaciones. Es un trabajo muy preliminar que sugiere que, con las condiciones adecuadas, seremos capaces de obtener muchos tipos celulares, y con más estudios incluso células madre de la sangre, pero ellos no las obtienen. Es una pena que no señalen como limitación del estudio que no han hecho ensayos de trasplante y que no saben si estas células son funcionales”.