El Nobel de Medicina 2012, reforça la medicina regenerativa

John B. Gurdon i Shinya Yamanaka, guanyadors peldescobriment que les cèl·lules madures poden ser reprogramades per esdevenir pluripotents

El Premi Nobel d’enguany de Medicina o Fisiologia ha  reconegut a  dos científics: John B. Gurdon i Shinya Yamanaka, que han descobert que les cèl·lules madures especialitzades, poden ser reprogramades per esdevenir cèl·lules immadures capaces de desenvolupar-se en tots els teixits del cos. Els seus descobriments han revolucionat la nostra comprensió de com les cèl·lules i els organismes es desenvolupen.

John B. Gurdon va descobrir el 1962 que l’especialització de les cèl·lules és reversible. En un experiment clàssic, va reemplaçar el nucli de la cèl·lula immadura en una cèl·lula de l’ovòcit d’una granota amb el nucli d’una cèl·lula intestinal madura. Aquest ovòcit modificat es va convertir en un capgròs normal. L’ADN de la cèl·lula madura encara tenia tota la informació necessària per a desenvolupar totes les cèl·lules de la granota.

Shinya Yamanaka va descobrir més de 40 anys després, el 2006, com les cèl·lules intactes madures en ratolins podria ser reprogramades per convertir-les en cèl·lules mare immadures. Sorprenentment, mitjançant la introducció de només uns pocs gens, es podria reprogramar cèl·lules madures per convertir-se en cèl·lules mare pluripotents, és a dir, cèl·lules immadures que són capaços de convertir-se en qualsevol tipus de cèl·lules en el cos.

Aquests descobriments revolucionaris han canviat per complet la nostra visió del desenvolupament i especialització cel·lular. Ara sabem que la cèl·lula madura no s’ha de limitar sempre al seu estat especialitzat. Mitjançant la reprogramació de cèl·lules humanes, els científics han creat noves oportunitats per estudiar malalties i desenvolupar mètodes per al diagnòstic i la teràpia.

 La vida: Un viatge cap a una major especialització

Tots nosaltres ens desenvolupem a partir d’òvuls fertilitzats. Durant els primers dies després de la concepció, l’embrió es compon de cèl·lules immadures, cadascun dels quals és capaç de desenvolupar-se en tots els tipus de cèl·lules que formen l’organisme adult. Aquestes cèl·lules s’anomenen cèl·lules mare pluripotents. Amb un major desenvolupament de l’embrió, aquestes cèl·lules donen lloc a les cèl·lules nervioses, cèl·lules musculars, cèl·lules de fetge i tots els altres tipus de cèl·lules – cada un d’ells especialitzat per dur a terme una tasca específica en el cos adult. Aquest viatge de cèl·lula immadur a cèl·lula especialitzada es consideraven fins llavors unidireccional. Es va pensar que els canvis en les cèl·lules durant la maduració faria que no fos possible tornar a un estat immadur, un estat pluripotent.

Les granotes: saltar cap enrere en el desenvolupament

John B. Gurdon desafiant el dogma que la cèl·lula especialitzada està irreversiblement compromès amb el seu destí, va formular la hipòtesi que el seu genoma encara pot contenir tota la informació necessària per impulsar el seu desenvolupament en tots els diferents tipus cel·lulars d’un organisme. El 1962, va posar a prova aquesta hipòtesi mitjançant la substitució del nucli de la cèl·lula d’òvul d’una granota amb un nucli d’una cèl·lula madura, especialitzat derivat de l’intestí d’un capgròs. L’ou es va convertir en un complet i funcional capgròs clonat i així va anar repetint l’experiment produint  granotes adultes. El nucli de la cèl·lula madura no havia perdut la seva capacitat per impulsar el desenvolupament d’un organisme completament funcional.

Tant la fita de Gurdon, com el descobriment va ser rebut al principi amb escepticisme, però es va acceptar quan va se confirmada per altres científics. Es va iniciar una intensa investigació i la tècnica es va desenvolupar encara més, que va conduir  finalment a la clonació de mamífers. La recerca de Gurdon ens ha ensenyat que el nucli d’una cèl·lula madura, especialitzat, pot ser retornat a un estat immadur, pluripotent. Però el seu experiment va implicar l’extracció dels nuclis cel·lulars amb pipetes seguida de la seva introducció en altres cèl·lules. Seria possible tornar a convertir una cèl·lula intacta en una cèl·lula mare pluripotent?

Un viatge d’anada i tornada: cèl·lules madures tornar a un estat de cèl·lules mare

Shinya Yamanaka va ser capaç de respondre a aquesta pregunta en un avenç científic desprès de 40 anys del descobriment de Gurdon. La seva investigació es refereix cèl·lules mare embrionàries, és a dir, les cèl·lules mare pluripotents que estan aïllades de l’embrió i es cultiven al laboratori. Aquestes cèl·lules mare van ser aïllades dels ratolins inicialment per Martin Evans (Premi Nobel 2007) i Yamanaka va tractar de trobar els gens que les mantenien immadures. Quan diversos d’aquests gens foren identificats, va provar si algun d’ells podia reprogramar cèl·lules madures per convertir-se en cèl·lules mare pluripotents.

Yamanaka i els seus col·laboradors van introduir aquests gens, en diferents combinacions, en cèl·lules madures del teixit connectiu, els fibroblasts, i es van examinar els resultats sota el microscopi. Finalment van trobar una combinació que funcionava, i la recepta era sorprenentment simple. Mitjançant la introducció de quatre gens junts, podrien reprogramar els seus fibroblasts en cèl·lules mare immadures!

El resultat  fou que cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPS) podrien convertir-se en tipus de cèl·lules madures com ara fibroblasts, cèl·lules nervioses i les cèl·lules intestinals. El descobriment que les cèl·lules intactes, madures podrien ser reprogramades en cèl·lules mare pluripotents es va publicar el 2006 i va ser considerat immediatament un gran avenç.

 Des de la descoberta sorprenent a l’ús mèdic

Els descobriments de Gurdon i Yamanaka han demostrat que les cèl·lules especialitzades poden fer marxa enrere al rellotge del desenvolupament en determinades circumstàncies. Malgrat la seva genoma pateix modificacions durant el desenvolupament, aquestes modificacions no són irreversibles. S’ha obtingut un nou punt de vista del desenvolupament de cèl·lules i organismes.

La recerca durant els últims anys ha demostrat que les cèl·lules iPS poden donar lloc a tots els tipus de cèl·lules diferents del cos. Aquests descobriments han proporcionat noves eines per a científics de tot el món i ha donat un notable progrés en moltes àrees de la medicina. Les cèl·lules iPS també es poden preparar a partir de cèl·lules humanes.

Per exemple, les cèl·lules de la pell poden ser obtinguts de pacients amb diverses malalties, reprogramades, i examinades al laboratori per determinar com es diferencien de les cèl·lules d’individus sans. Aquestes cèl·lules constitueixen eines molt valuoses per a la comprensió dels mecanismes de la malaltia i així oferir noves oportunitats per al desenvolupament de teràpies mèdiques.

La significació especial d’aquest Nobel

David Bueno, del diari Ara, ho resumia molt bé: “… Enguany, el premi Nobel de medicina i fisiologia és especialment significatiu per dos motius. Primer, per la transversalitat generacional dels guardonats, que demostra que la ciència avança sobre les bases de treballs previs que sovint no buscaven una aplicabilitat immediata. Segon, perquè reconeix un avenç clau en el camp de la medicina regenerativa, una aproximació biomèdica que permet tractar determinades malalties proporcionant al pacient un grup concret de cèl·lules funcionals. Les cèl·lules que es poden desenvolupar a partir dels treballs d’aquests dos científics són tan versàtils com les cèl·lules mare embrionàries, però sense el component ètic d’aquestes cèl·lules, atès que s’obtenen del mateix pacient, i a més un cop trasplantades no produeixen rebuig immunològic. Vénen a ser com la pedra filosofal de la medicina regenerativa” . ♦

John B. Gurdon (1933), investigador anglès del Gurdon Institute de la Universitat de Cambridge. Shinya Yamanaka (1962), investigador japonès del Center for iPS Research and Application de la Universitat de Kyoto.