Músculos en el laboratorio
Esto supone una posibilidad para el tratamiento de pacientes con enfermedades musculares y para quienes desean comer carne, pero no quieren matar animales.
El profesor de la ETH de Zúrich Ori Bar-Nur y su equipo cultivan células musculares en el laboratorio. En este caso, son células de ratón, pero los investigadores también están interesados en células humanas y de vaca. Ambas tienen aplicaciones prometedoras: el tejido muscular humano cultivado en laboratorio podría utilizarse en cirugía, mientras que las células madre musculares humanas podrían ayudar a las personas con enfermedades musculares; por su parte, el tejido muscular vacuno cultivado en laboratorio podría revolucionar la industria cárnica al permitir la producción de carne sin necesidad de sacrificar animales.
Las células madre y las fibras musculares pueden cultivarse en el laboratorio a partir de células reprogramadas del tejido conjuntivo (imagen de microscopía).
Foto: ETH Zürich / Bar-Nur Lab
Por ahora, sin embargo, la investigación del equipo de la ETH se centra en optimizar la generación de células madre musculares y hacerla más segura. Ahora lo han conseguido mediante un nuevo enfoque.
Células reprogramadas
Al igual que otros investigadores en este campo, los científicos de la ETH de Zúrich utilizan un tipo de célula diferente y más fácil de cultivar como material de partida para generar células musculares: las células del tejido conjuntivo. Utilizando un cóctel de pequeñas moléculas y proteínas, "reprograman" molecularmente estas células, convirtiéndolas así en células madre musculares, que se multiplican rápidamente y producen fibras musculares. "Este método nos permitió producir grandes cantidades de células musculares", explica Xhem Qabrati, estudiante de doctorado del grupo de Bar-Nur y uno de los dos coautores principales de este estudio. "Aunque las células musculares también podían cultivarse directamente a partir de biopsias musculares, las células tienden a perder su funcionalidad tras el aislamiento, lo que dificulta la producción de grandes cantidades de células".
Un componente importante del cóctel utilizado -y catalizador central de 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 no está presente normalmente en las células del tejido conjuntivo. Antes de que estas células puedan convertirse en células musculares, los científicos tienen que obligarlas a producir MyoD en su núcleo durante varios días.
Sin ingeniería genética
Hasta ahora, los investigadores habían recurrido a la ingeniería genética para este proceso: Utilizan partículas virales para transportar el ADN de la proteína MyoD al núcleo de la célula. 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 de seguridad: los científicos no pueden controlar en qué parte exacta del genoma los virus insertan estas instrucciones. A veces los virus se integran en medio de un gen vital, dañándolo, o este proceso de inserción puede provocar cambios que desencadenen la formación de células cancerosas.
Esta vez, Bar-Nur y sus colegas utilizaron un enfoque diferente para administrar MyoD a las células del tejido conjuntivo, inspirado en las vacunas de ARNm para COVID-19: en lugar de utilizar virus para introducir el plano de ADN del gen MyoD, introducen en las células la transcripción de ARNm de este gen. Al no modificar el genoma de las células, se evitan las consecuencias negativas asociadas a estos cambios. El ARNm sigue permitiendo a las células del tejido conjuntivo producir la proteína MyoD, de modo que -junto con los demás componentes del cóctel optimizado por los investigadores de la ETH- pueden convertirse en células madre y fibras musculares.
Los investigadores publicaron recientemente su nuevo método en la revista external pageNPJ Regenerative Medicinecall_made. Son los primeros en reprogramar células del tejido conjuntivo para convertirlas en células madre musculares sin ingeniería genética.
Ayuda contra la distrofia muscular
Las células musculares producidas de este modo también son plenamente funcionales, como han demostrado los investigadores en experimentos con ratones que padecen distrofia muscular de Duchenne. En los humanos, esta rara enfermedad hereditaria hace que los enfermos carezcan de una proteína necesaria para la estabilidad muscular, por lo que experimentan un desgaste muscular progresivo y parálisis.
Los científicos de la ETH de Zúrich inyectaron células madre musculares no defectuosas en los músculos de ratones con distrofia muscular de Duchenne portadores de 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 los pacientes con Duchenne avanzada, que ya están gravemente afectados por la atrofia muscular", explica Inseon Kim, otro estudiante de doctorado en el grupo de 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 futuro uso terapéutico potencial en humanos".
Producción alternativa de carne
Sin embargo, los investigadores aún tienen que adaptar su método a las células humanas; éste es su próximo paso. "Además, queremos investigar si también es posible convertir células del tejido conjuntivo en células musculares directamente en el cuerpo inyectando el ARNm de MyoD y los demás componentes del cóctel en ratones afectados por enfermedades musculares", afirma Bar-Nur. Este método también podría ayudar algún día a los pacientes humanos".
Por último, 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 por cultivar células madre de músculo animal para la producción de carne cultivada, un método alternativo para producir carne para el consumo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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