Las células madre cultivadas en el espacio poseen cualidades únicas

Las células madre cultivadas en microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional poseen cualidades únicas que algún día podrán ayudar a potenciar las nuevas bioterapias y curar enfermedades complejas, a juzgar por las conclusiones a las que se ha llegado en un nuevo estudio.

El estudio lo han llevado a cabo Fay Ghani y Abba C. Zubair, del Centro de Bioterapias Regenerativas en la Clínica Mayo de Estados Unidos.

El análisis de resultados de experimentos ha permitido determinar que la microgravedad puede fortalecer el potencial regenerativo de las células. El Dr. Zubair es especialista en medicina de laboratorio y director médico del Centro de Bioterapias Regenerativas en la Clínica Mayo, Estados Unidos. Abdul Ghani es tecnólogo de investigación en la Clínica Mayo.

La microgravedad es la gravedad cercana a cero.

«El estudio de las células madre en el espacio reveló mecanismos celulares que de otro modo no se detectarían o que serían desconocidos en presencia de la gravedad normal», explica el Dr. Zubair. «Este hallazgo indica un valor científico más amplio para esta investigación, incluidas las posibles aplicaciones clínicas.»

El Dr. Zubair ha puesto en marcha experimentos con células madre desde su laboratorio en tres misiones diferentes a la Estación Espacial Internacional. Su estudio de revisión de resultados proporciona datos sobre una importante pregunta: «¿Es el espacio el entorno ideal para el crecimiento de una gran cantidad de células madre?» Otra preocupación clave es si las células cultivadas en el espacio podrían mantener su fuerza y función después de su regreso a la Tierra.

«El objetivo de casi todos los vuelos espaciales en los que se estudian las células madre es aumentar el crecimiento de grandes cantidades de células madre seguras y de alta calidad de grado clínico con una diferenciación celular mínima», dice el Dr. Zubair. «Nuestra esperanza es estudiar estas células cultivadas en el espacio para mejorar el tratamiento de afecciones relacionadas con la edad, como accidentes cerebrovasculares, demencia, enfermedades neurodegenerativas y cáncer.»

Los desafíos del cultivo de células madre en la Tierra

Las células madre adultas que se encuentran en la médula ósea y el tejido adiposo (grasa) no se dividen ni se diferencian en células especializadas. En consecuencia, el número de células madre adultas en cualquier paciente es limitado. Para obtener células madre suficientes para la investigación clínica o para su uso en pacientes, las células deben multiplicarse y expandirse. Es un proceso costoso, lento y con resultados inconsistentes.

A través de la investigación en la Estación Espacial Internacional, los científicos han adquirido una nueva comprensión de cómo las células se multiplican, funcionan y se convierten en células especializadas. Es importante destacar que también han hallado que la microgravedad promueve un mejor crecimiento y una mejor función celular en comparación con las cultivadas en un entorno de laboratorio terrestre.

«El entorno espacial ofrece una ventaja para el crecimiento de las células madre, proporcionando un estado tridimensional más natural para su expansión, que se parece mucho al crecimiento de las células en el cuerpo humano. En cambio, los cultivos bidimensionales disponibles en la Tierra son menos propicios a imitar el tejido humano», explica el Dr. Zubair.

Recreación artística del concepto de células madre cultivadas en el espacio. (Ilustración: Jorge Munnshe para NCYT de Amazings)

Hallazgos de células madre cultivadas en el espacio

El uso más inmediato de la investigación con células madre espaciales puede ser el crecimiento de los tejidos y para el modelado de enfermedades. Las células madre cultivadas en el espacio podrían utilizarse para recrear modelos reales de cáncer y otras enfermedades en una placa de Petri. Por lo tanto, los investigadores podrán utilizar estos modelos para rastrear la progresión de las enfermedades y probar nuevas terapias para detenerlas.

Una revisión exhaustiva de resultados de estudios muestran que la investigación espacial tiene aplicaciones que van más allá del laboratorio. Varias líneas de células madre cultivadas en ingravidez han demostrado potencial clínico:

Las células madre mesenquimales son células madre adultas que secretan factores de crecimiento con potencial de curación. El equipo del Dr. Zubair documentó que las células madre mesenquimales expandidas en microgravedad tienen mayores capacidades inmunosupresoras que las cultivadas en la Tierra.

Las células madre hematopoyéticas cuentan con las capacidades regenerativas en la sangre para combatir las infecciones, para detener hemorragias y para transportar oxígeno. Las células madre hematopoyéticas cultivadas a bordo de la Estación Espacial Internacional han mostrado una capacidad de expandirse y de diferenciarse en glóbulos rojos o blancos que, algún día, podrán ser utilizados para tratar pacientes con cánceres sanguíneos.

Las células progenitoras cardiovasculares proporcionan los bloques de construcción de los vasos sanguíneos y en el músculo cardíaco. Ellas juegan un papel crucial en la restauración muscular. El crecimiento de las células progenitoras cardiovasculares en el espacio podrá, algún día, proporcionar nuevas opciones para restaurar los tejidos dañados por ataques cardíacos.

Las células madre neuronales se encuentran en el sistema nervioso central y desempeñan un papel fundamental en el desarrollo, mantenimiento y reparación del cerebro. Las células neuronales expandidas en un entorno sin gravedad mantuvieron sus capacidades regenerativas en la Tierra. Los investigadores están estudiando si las células neuronales cultivadas en el espacio podrían ofrecer terapia de reemplazo para las enfermedades del sistema nervioso central.

Obstáculos a la curación

A pesar de la promesa de la investigación con células madre extraterrestres, los investigadores enfrentan muchos desafíos. Las células pueden perder su fuerza y su capacidad de funcionamiento después de una exposición prolongada a la microgravedad. Con el tiempo, la radiación espacial puede dañar el ADN y afectar el crecimiento de las células. Otra preocupación es si las células cultivadas en microgravedad pueden volverse cancerosas. Sin embargo, el equipo del Dr. Zubair no encontró evidencia de daño cromosómico que pudiera desencadenar cáncer en células madre mesenquimales cultivadas en el espacio.

Las investigaciones sobre células madre en el cosmos se encuentra en sus primeras etapas, y los efectos completos de la multiplicación de células en ingravidez aún no se comprenden en su conjunto. Habrá que investigar más.

El estudio se titula “Discoveries from human stem cell research in space that are relevant to advancing cellular therapies on Earth”. Y se ha publicado en la revista académica NPJ Microgravity. (Fuente: Mayo Clinic)