Científicos de Scripps Research y la Universidad de Cardiff realizaron descubrimientos clave en apoyo de una nueva terapia basada en células madre para la enfermedad de Parkinson. El enfoque, llamado terapia autóloga, utiliza células madre pluripotentes inducidas (iPSC, por sus siglas en inglés), hechas de la propia piel o células sanguíneas del paciente, para reemplazar las neuronas en el cerebro que se pierden en el Parkinson. Los trasplantes de las propias células de una persona eliminan la necesidad de inmunosupresión.

En un nuevo estudio, los investigadores usaron iPSC hechas de células de la piel de dos personas con la enfermedad de Parkinson para producir neuronas jóvenes que se trasplantaron con éxito a un modelo de rata con la enfermedad. Utilizaron el modelo animal para determinar exactamente en qué etapa de desarrollo se deben trasplantar las neuronas derivadas de iPSC para convertirse en neuronas maduras que pueden revertir los signos de enfermedad en el cerebro de la rata.

La investigación, publicada en Stem Cells and Development el 22 de junio de 2023, es un paso crucial para los ensayos clínicos de neuronas autólogas derivadas de iPSC en pacientes humanos con enfermedad de Parkinson.

« Este artículo informa un progreso importante hacia el desarrollo de una terapia de reemplazo de células autólogas para la enfermedad de Parkinson », dice la autora principal Jeanne Loring, PhD, profesora emérita y directora del Centro de Medicina Regenerativa de Scripps Research y cofundadora de Aspen Neuroscience, Inc. « Estos resultados nos dan confianza de que la terapia personalizada es factible para la enfermedad de Parkinson.

Durante más de una década, los investigadores han estado desarrollando métodos para usar iPSCs, que pueden formar cualquier tipo de célula en el cuerpo, para tratar una variedad de enfermedades caracterizadas por células defectuosas o faltantes. Las personas con enfermedad de Parkinson han perdido neuronas en el cerebro que producen un mensajero químico llamado dopamina. Los bajos niveles de dopamina resultantes provocan los síntomas del Parkinson, que suelen ser temblores y lentitud de movimientos. Actualmente no existe una cura para la enfermedad y solo hay opciones limitadas para controlar los síntomas. Casi 90.000 personas son diagnosticadas con Parkinson cada año, y 10 millones de personas en todo el mundo viven con la enfermedad.

En la actualidad, ya se están realizando ensayos clínicos utilizando células madre para reemplazar las neuronas productoras de dopamina en el cerebro de las personas con enfermedad de Parkinson, pero todos los ensayos utilizan células inigualables del laboratorio o de un donante, en lugar de células del propio cuerpo del paciente.

« Cuando trasplantas neuronas derivadas de las células de otra persona, esas células serán rechazadas por el sistema inmunológico, lo que requerirá el uso de medicamentos inmunosupresores que a menudo no se toleran bien », dice Loring.

Loring y la coautora principal Mariah Lelos, de la Universidad de Cardiff, se centraron en cambio en las iPSC derivadas de pacientes. En el nuevo trabajo, querían encontrar la etapa de desarrollo óptima para trasplantar las neuronas precursoras.

Descubrieron que los trasplantes que utilizan dos etapas diferentes de progenitores de neuronas tempranas podrían injertarse con éxito en el cerebro. Sin embargo, se sorprendieron al descubrir que solo una etapa, los precursores anteriores, fueron efectivos para revertir los síntomas de la enfermedad de Parkinson. Mirando más de cerca, encontraron la diferencia: las células más jóvenes podían conectarse mejor con otras neuronas.

Cuando los científicos examinaron las células para determinar qué genes se expresaban en cada una de las etapas precursoras neuronales, descubrieron que muchos genes asociados con la diferenciación neuronal estaban desactivados en las células más jóvenes y activados en las más viejas.

« En este momento anterior, las células están listas para convertirse en neuronas, y cuando se colocan en el cerebro, reciben las señales para activar esos genes y terminar su desarrollo. Esto les permite establecer conexiones con el huésped », explica Lelos. « Si están más avanzados en el desarrollo, ya no responden a esas señales iniciales de desarrollo ».

« El conocimiento de qué genes se activan en los precursores neuronales que se encuentran en el estado de desarrollo óptimo para tratar el Parkinson puede ayudar a los investigadores a examinar las células antes de trasplantarlas a los pacientes », agrega Loring. « El análisis de la expresión génica debería mejorar en gran medida la probabilidad de trasplantes exitosos », dice ella.

Los hallazgos también pueden ser de gran ayuda para los investigadores que utilizan iPSC para desarrollar terapias para otras enfermedades, incluida la enfermedad de Huntington, la degeneración macular relacionada con la edad y la insuficiencia cardíaca.

Además de Loring y Lelos, los autores del estudio, « Neurite Outgrowth and Gene Expression Profile Correlate with Efficacy of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Dopamine Neuron Grafts », incluyen a Andres Bratt-Leal, Ha Tran, Roy Williams, David Stouffer, Irina Sokolova y Pietro Sanna de Scripps Research; Rachel Hills de la Universidad de Cardiff; y el consultor bioinformático independiente Jim Mossman.

Este trabajo fue apoyado por una beca de investigación sénior de Parkinson en el Reino Unido (F-1502), la Fundación Summit for Stem Cell, el Instituto de Medicina Regenerativa de California (CL1-00502, RT3-07655, GC1R-06673-A, DISC2-09073); y los Institutos Nacionales de Salud (DA046170, DA046204-04, DA043268).