Espacio: Una nueva frontera para explorar la terapia con células madre
Las células madre cultivadas en microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) poseen cualidades únicas que algún día podrán ayudar a potenciar las nuevas bioterapias y curar enfermedades complejas, según dos investigadores de Mayo Clinic. El análisis de la investigación por el investigador Fay Abdul Ghani y por el Dr. y Ph.D. Abba Zubair, publicado en NPJ Microgravity ha hallado 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 Mayo Clinic, Florida. Abdul Ghani es tecnólogo de investigación en Mayo Clinic. La microgravedad es la ausencia o 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 EEI. Su artículo de revisión proporciona datos sobre la cuestión científica, “¿Es el espacio, el entorno ideal para el crecimiento de un gran número 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 y lento 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 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. Esto en comparación con el entorno de cultivo bidimensional disponible en la Tierra que es menos probable que imite el tejido humano”, explica el Dr. Zubair.
Hallazgos de células madre cultivadas en el espacio
El uso inmediato de la investigación con células madre interestelares 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 los artículos de Mayo Clinic y otros centros de salud académicos muestra 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 EEI 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 podrán, 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.
La investigación con 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. Se necesitan más datos científicos, investigación y fondos para ayudar a los investigadores a comprender completamente el potencial clínico de las células expandidas en el espacio.
“La investigación espacial realizada hasta ahora es solo un punto de partida. Será posible una perspectiva más amplia sobre las aplicaciones de células madre a medida que la investigación continúe explorando el uso del espacio para avanzar en la medicina regenerativa”, escribe el Dr. Zubair.
La Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) y el Centro de Bioterapias Regenerativas de Mayo Clinic financiaron esta investigación. Revise el artículo para obtener una lista completa de los autores, divulgaciones y financiación.