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El científico británico John B. Gurdon y el japonés Shinya
Yamanaka han ganado el premio Nobel de Medicina 2012 por sus
investigaciones pioneras en clonación y células madre
El Premio Nobel reconoce a dos científicos que descubrieron que las células maduras
especializadas pueden ser reprogramadas para convertirse en células maduras
capaces de desarrollarse en todos los tejidos del cuerpo. Sus descubrimientos han
revolucionado nuestra comprensión de cómo desarrollan las células y los organismos.
John B. Gurdon descubrió en 1962
que la especialización de las células
es reversible. En un experimento
clásico, reemplazó el núcleo de la
célula inmadura en una célula del
óvulo de una rana con el núcleo de
una célula intestinal madura. Este
óvulo modificado se convirtió en un
renacuajo normal. El ADN de la
célula madura todavía tenía toda la
información
necesaria
para
desarrollar todas las células de la rana.
Shinya Yamanaka descubrió más de 40 años después, en 2006, cómo las células
maduras intactas en ratones podría ser reprogramadas para convertirlas en células
madre inmaduras. Sorprendentemente, mediante la introducción de sólo unos pocos
genes, se podrían reprogramar células maduras para convertirse en células madre
pluripotentes, es decir, células inmaduras que son capaces de convertirse en cualquier
tipo de células en el cuerpo.
Estos descubrimientos revolucionarios han cambiado por completo nuestra visión del
desarrollo y especialización celular. Ahora sabemos que la célula madura no tiene que
limitarse siempre a su estado especializado. Los libros de texto han sido reescritos y
nuevos campos de investigación han sido establecidos. Mediante la reprogramación
de células humanas, los científicos han creado nuevas oportunidades para estudiar
enfermedades y desarrollar métodos para el diagnóstico y la terapia.
La vida - un viaje hacia una mayor especialización
Todos nosotros, nos desarrollamos a partir de óvulos fertilizados. Durante los primeros
días después de la concepción, el embrión se compone de células inmaduras, cada
una de los cuales es capaz de desarrollarse en todos los tipos celulares que forman el
organismo adulto. Tales células se denominan células madre pluripotentes. Con un
mayor desarrollo del embrión, estas células dan lugar a las células nerviosas, células
musculares, células de hígado y todos los otros tipos de células - cada una de ellas
especializada para llevar a cabo una tarea específica en el cuerpo adulto. Este viaje de
inmaduro a célula especializada se consideraba hasta entonces unidireccional. Se
pensó que los cambios en las células de tal manera que durante la maduración ya no
sería posible para que vuelva a un estado inmaduro, pluripotente.
Las ranas saltan hacia atrás en el desarrollo
John B. Gurdon desafió el dogma de que la célula especializada está irreversiblemente
comprometida con su destino. Se formuló la hipótesis de que su genoma todavía
puede contener toda la información necesaria para impulsar su desarrollo en todos los
diferentes tipos celulares de un organismo. En 1962, puso a prueba esta hipótesis
mediante la sustitución del núcleo de la célula de óvulo de una rana con un núcleo de
una célula madura, especializada derivada del intestino de un renacuajo. El huevo se
convirtió en uno completo y funcional, repite la clonación en los renacuajos y el
experimento produjo ranas adultas. El núcleo de la célula madura no había perdido su
capacidad para impulsar el desarrollo de un organismo completamente funcional.
El descubrimiento de Gurdon fue recibido al principio con escepticismo, pero fue
aceptado cuando quedo confirmado por otros científicos. Se inició una intensa
investigación y la técnica se desarrolló aún más, lo que conduce finalmente a la
clonación de mamíferos. La investigación Gurdon nos ha enseñado que el núcleo de
una célula madura, especializado puede ser devuelto a un estado inmaduro,
pluripotente. Pero su experimento implicó la extracción de los núcleos celulares con
pipetas seguida de su introducción en otras células. ¿Sería posible volver a convertir
una célula intacta en una célula madre pluripotente?
Un viaje de ida y vuelta - células maduras vuelven a un estado de células
madre
Shinya Yamanaka fue capaz de responder a esta pregunta en un avance científico de
más de 40 años después del descubrimiento de Gurdon. Su investigación se refiere
células madre embrionarias, es decir, las células madre pluripotentes que están
aisladas del embrión y se cultivan en el laboratorio. Estas células madre fueron
aisladas de los ratones inicialmente por Martin Evans (Premio Nobel 2007) y
Yamanaka trató de encontrar los genes que mantenían la célula inmadura. Cuando
identificó varios de estos genes, probó si alguno de ellos podía reprogramar células
maduras para convertirse en células madre pluripotentes.
Yamanaka y sus colaboradores introdujeron estos genes, en diferentes
combinaciones, en células maduras del tejido conectivo, los fibroblastos, y se
examinaron los resultados bajo el microscopio. Finalmente encontraron una
combinación que funcionaba, y la receta era sorprendentemente simple. Mediante la
introducción de cuatro genes juntos, podrían reprogramar sus fibroblastos en células
madre inmaduras.
Como resultado las células madre pluripotentes inducidas (células iPS) podrían
convertirse en tipos de células maduras tales como fibroblastos, células nerviosas y
las células intestinales. El descubrimiento de que las células intactas, maduras podrían
ser reprogramadas en células madre pluripotentes se publicó en 2006 y fue
considerado inmediatamente un gran avance.
Un descubrimiento sorprendente para uso médico
Los descubrimientos de Gurdon y Yamanaka han demostrado que las células
especializadas pueden dar marcha atrás al reloj del desarrollo en determinadas
circunstancias. A pesar de su genoma sufre modificaciones durante el desarrollo,
estas modificaciones no son irreversibles. Hemos obtenido un nuevo punto de vista del
desarrollo de células y organismos.
La investigación durante los últimos años ha demostrado que las células iPS pueden
dar lugar a todos los tipos de células diferentes del cuerpo. Estos descubrimientos han
proporcionado nuevas herramientas para que los científicos de todo el mundo y dio
lugar a un notable progreso en muchas áreas de la medicina. Las células iPS también
se pueden preparar a partir de células humanas.
Por ejemplo, las células de la piel pueden ser obtenidas de pacientes con diversas
enfermedades, reprogramadas, y se examina en el laboratorio para determinar cómo
se diferencian de las células de individuos sanos. Estas células constituyen
herramientas muy valiosas para la comprensión de los mecanismos de la enfermedad
y así ofrecer nuevas oportunidades para el desarrollo de terapias médicas.
Sir John B. Gurdon nació en 1933 en Dippenhall, Reino Unido. Recibió su doctorado
de la Universidad de Oxford en 1960 y fue un becario postdoctoral en el California
Institute of Technology. Se incorporó a la Universidad de Cambridge, Reino Unido, en
el año 1972 y ha desempeñado el puesto de profesor de Biología Celular y Master of
Magdalene College. Gurdon se encuentra actualmente en el Instituto Gurdon en
Cambridge.
Shinya Yamanaka nació en Osaka, Japón, en 1962. Obtuvo su doctorado en 1987 en
la Universidad de Kobe y se formó como cirujano ortopédico antes de pasar a la
investigación básica. Yamanaka recibió su doctorado en la Universidad de la Ciudad
de Osaka en 1993, tras lo cual trabajó en los Institutos Gladstone en San Francisco,
EE.UU. y en el Instituto Nara de Ciencia y Tecnología de Japón. Yamanaka es
actualmente profesor en la Universidad de Kyoto, donde dirige su Centro de
Investigación y Aplicación iPS. También es investigador senior en el Instituto
Gladstone