Las células madre similares a las células madre embrionarias (ES) creadas a partir de células adultas —y transformadas en células oculares— no son rechazadas por el sistema inmunitario, según los datos de “ratones humanizados” publicados en Cell Stem Cell. Sin embargo, el artículo de Cell Stem Cell también ofrece otra revelación: mientras que las células oculares (denominadas epitelio pigmentario retiniano, EPR) procedentes de células madre pluripotentes inducidas (iPS) son aceptadas por el sistema inmunitario, otras células procedentes de las mismas iPS pueden ser rechazadas: las células del músculo liso (CML). Este estudio arroja luz sobre la respuesta inmunitaria a la terapia con células madre.
“Este artículo me pareció sorprendente”, declaró Paul Knoepfler, doctor por la Universidad del Sur de California en San Diego (USCD) y experto en iPSC, a Bioscience Technology. Knoepfler no participó en el estudio. “Se daba por sentado que podíamos crear células a partir de iPSC y volver a implantarlas en el paciente sin preocuparnos por nada. Debemos tener en cuenta que esto puede no ser siempre así, especialmente dada la tendencia actual a realizar estudios clínicos con iPSC”.”
“Este artículo aborda cuestiones clave en el campo de la medicina regenerativa; principalmente, la comprensión de la inmunogenicidad de los derivados de células madre pluripotentes”, declaró el Dr. Joseph Wu, director del Instituto Cardiovascular de Stanford, a Bioscience Technology. Wu tampoco participó en el estudio. “Los estudios futuros deberán centrarse en mejorar aún más el modelo de ratón humanizado, que puede utilizarse para ayudarnos a diseñar regímenes de inmunosupresión clínicamente aplicables para la terapia con células madre”.”
Paul Fairchild, doctor en Filosofía y codirector del Instituto de Células Madre de la Universidad de Oxford, también investiga la inmunogenicidad de las iPSC. “Se trata de un trabajo elegante, que parece corroborar los hallazgos anteriores sobre la inmunogenicidad de los tejidos derivados de iPSC singénicas en ratones”, declaró a Bioscience Technology, aunque añadió que es necesario seguir investigando.
El investigador de células madre de la USCD y autor principal, el Dr. Yang Xu, declaró a Bioscience Technology: “El siguiente paso más importante es evaluar la inmunogenicidad de otros tipos de células derivadas de iPSCs e identificar enfoques para minimizar las anomalías epigenéticas de las iPSCs”.”
Para el estudio, se trasplantaron células RPE y SMC creadas a partir de iPSC fetales humanas a ratones humanizados. Estos ratones poseían sistemas inmunitarios creados a partir de las mismas células fetales humanas que las RPE y las SMC.
Las IPSC son células madre con muchas de las cualidades de las potentes células ES, sin proceder de embriones, ya que se desdiferencian a partir de células adultas. Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kioto, ganó en 2012 el Premio Nobel por idear el protocolo. En un principio se pensó que las nuevas células similares a las ES no serían rechazadas por el sistema inmunitario de los pacientes de los que se derivaban. Sin embargo, algunos estudios han descubierto que algunas células derivadas de IPSC son rechazadas, mientras que otras no. Se sabe poco sobre el motivo, lo que pone de relieve la complejidad de la terapia con células madre.
Utilizando un ratón Hu, el equipo de Xu encontró posibles respuestas. Observaron que las SMC derivadas de iPSC provocaban repetidamente una gran respuesta inmunitaria en ratones humanizados (creados a partir de las mismas células fetales humanas). Las células RPE derivadas de IPSC no fueron rechazadas. Esto fue así tanto para las células RPE como para las SMC aisladas de teratomas y diferenciadas in vitro mediante protocolos estándar.
Para los controles, el equipo de Xu también trasplantó células EPR creadas a partir de células madre embrionarias humanas normales a los ratones Hu. Aunque ambos tipos de células EPR fueron toleradas en los ojos (zonas inmunológicamente privilegiadas), cuando se trasplantaron a músculos esqueléticos no privilegiados, las células EPR alogénicas derivadas de células madre embrionarias generaron una respuesta inmunológica. Una vez más, las células EPR derivadas de células madre pluripotentes inducidas no lo hicieron.
El equipo analizó las células. Sus CML derivadas de iPSC expresaban genes diferentes a los de las CML normales y mostraban una mayor expresión de moléculas inmunogénicas. Por el contrario, sus células EPR derivadas de iPSC mostraban una baja expresión de moléculas inmunogénicas.
La anomalía epigenética, o no hereditaria, de las iPSC “podría tener un impacto distinto en los diferentes tipos de células derivadas de las iPSC”, explicó Xu a Bioscience Technology. “Este podría ser el mecanismo subyacente que explica por qué las proteínas inmunogénicas se expresan en las SMC derivadas de iPSC, pero no en las RPE derivadas de iPSC. En este estudio, las iPSC se reprograman a partir de fibroblastos fetales del mismo individuo, por lo que no podemos utilizar iPSC de otras fuentes. Sin embargo, utilizaremos ratones Hu para evaluar la inmunogenicidad de las iPSC reprogramadas con diferentes enfoques que podrían minimizar la anomalía epigenética”.”
Desde que su equipo fue el primero en dar a conocer la inesperada noticia en 2011 de que las iPSC podían generar células inmunogénicas en ratones singénicos (creados a partir de las mismas células ES que las iPSC), “se han realizado numerosos estudios para evaluar más a fondo la inmunogenicidad de las células derivadas de iPSC”, afirmó Xu. “Según la bibliografía, no es de extrañar que algunas células derivadas de iPSC puedan ser inmunogénicas para el sistema inmunitario autólogo”.”
Muchas esperanzas, muchas preguntas
El estudio ofrece esperanzas para los ensayos clínicos con EPR derivados de células madre embrionarias, el primer ensayo con EPR derivados de células madre pluripotentes inducidas en Japón (actualmente en suspenso) y la medicina regenerativa en general.
Pero ha suscitado interrogantes. Nick Zavazava, doctor en Medicina y doctor en Filosofía, científico especializado en células madre de la Universidad de Iowa, también ha investigado la inmunogenicidad de las iPSC. Aunque el estudio de Xu representa una “novedad” en el uso de ratones Hu para estudiar el rechazo de las iPSC, no “revela diferencias entre los tejidos”.”
El equipo, dijo, “necesita probar los RPE de otros laboratorios, porque si su protocolo permite la expresión continua de los genes Zg16 y Hormad1, tal vez no sea lo suficientemente bueno; es decir, que portan antígenos que se expresan normalmente en teratomas. Estas proteínas se expresan normalmente en células germinales y células cancerosas. No hay pruebas de que su protocolo de diferenciación sea lo suficientemente riguroso. La importancia de los datos del repertorio de células T no se ha explicado lo suficientemente bien. Los datos son difíciles de interpretar”.”
Añadió que existen “grandes diferencias en los protocolos de diferenciación entre los distintos laboratorios”.”
Xu respondió que su grupo “demostró que los EPR derivados de iPSC son funcional y transcripcionalmente casi idénticos a los EPR normales. Están protegidos inmunológicamente del sistema inmunológico autólogo. Por el contrario, las CML diferenciadas a partir de iPSC son rechazadas por el sistema inmunológico autólogo, debido a la sobreexpresión de proteínas inmunogénicas, incluida la Zg16. Para demostrar que las proteínas inmunogénicas expresadas de forma anómala inducen el rechazo inmunológico, expresamos ectópicamente Zg16 en RPE derivados de iPSC, lo que provocó el rechazo de estas células por parte del sistema inmunológico autólogo. Los RPE derivados de iPSC expresan normalmente Zg16”. Esta investigación ofrece información sobre las posibles aplicaciones de la terapia con células madre y destaca la importancia de comprender las respuestas inmunológicas en entornos clínicos.
Zavazava afirmó que su protocolo SMC podría no ser “lo suficientemente bueno”. Permite la expresión de aquellos antígenos que no aparecen en los músculos lisos somáticos. Por eso son rechazados. Xu respondió que eso “no era exactamente” cierto. En el estudio, demostró por primera vez que “las SMC diferenciadas espontáneamente a partir de diversas líneas de iPSC en teratomas son inmunogénicas para el sistema inmunitario autólogo. Este tipo de diferenciación espontánea dentro de los teratomas se acerca más a la fisiología que los protocolos de diferenciación in vitro”.”
Tras señalar que los controles con células ES singénicas podrían haber ayudado, Zavazava afirmó que, en su opinión, el equipo de Xu debería haber seguido intentando producir SMC menos inmunogénicas. Xu coincidió en que es probable que “algunas hiPSC puedan generar SMC menos inmunogénicas, ya que no todas las SMC presentes en los teratomas son inmunogénicas para los sistemas inmunológicos autólogos”. Señaló que su equipo “afirmó en el debate: ’Aunque las SMC diferenciadas a partir de iPSC muestran funcionalidades y perfiles de expresión génica global muy similares a los de sus homólogas humanas normales, el hallazgo de que los antígenos inmunogénicos expresados en las SMC derivadas de iPSC no son expresados por las SMC humanas normales sugiere que una mayor mejora de la solidez del proceso de diferenciación de las iPSC podría ayudar a reducir la inmunogenicidad de las células derivadas de iPSC”».”
Xu añadió que las células ES singénicas no eran posibles, ya que sus ratones humanizados “reconstituidos con sistemas inmunitarios humanos se generan mediante el trasplante de hígado y timo fetales humanos” en ratones inmunodeficientes.
Otros comentarios
Otros sugieren que la inmunogenicidad debería haberse demostrado con algo más que la infiltración de células inmunitarias en el injerto. Pero Xu afirma que su grupo “demostró el rechazo de las células derivadas de iPSC que expresaban proteínas inmunogénicas en la figura 4”, donde se indicaba que las células rechazadas no perduraban, mientras que las células de control sí.Otra preocupación expresada: se podrían haber aportado pruebas más concretas para un modelado adecuado del sistema inmunitario humano que el simple rechazo de los injertos de células que expresan ZG16, como se muestra en la figura 1c, donde solo había un N=2. Xu afirma que “los datos clave que demuestran que las células que expresan Zg16 derivadas de iPSC son rechazadas por el sistema inmunitario se incluyen en la figura 4, no en la figura 1c”.”
Hay quien dice que esos teratomas alogénicos derivados de hESC no deberían haber sobrevivido en los ratones Hu después de cinco semanas (fig. 3a). Un ratón Hu verdaderamente inmunocompetente quizá debería rechazar esas células madre embrionarias humanas alogénicas antes. Pero Xu afirma que “la competencia inmunológica de los ratones humanizados se ha descrito detalladamente en una publicación anterior nuestra. Los teratomas contienen células de diversos linajes. Algunas no expresan MHC de clase II o expresan moléculas inmunosupresoras, por lo que no serán rechazadas eficazmente por el sistema inmunológico alogénico”.”
El estudio también reveló una mayor inmunogenicidad en los teratomas derivados de células madre embrionarias humanas que en los teratomas derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas, basándose en una mayor infiltración de células inmunitarias (fig. 1d). Sin embargo, las células T infiltradas en los teratomas derivados de células madre embrionarias humanas eran policlonales, mientras que las de los teratomas derivados de células madre pluripotentes inducidas eran oligoclonales.
Xu explica que la respuesta del teratoma de células ES “afectó a casi el 30 % de todas las células T, ya que los TCR (receptores de células T) interactúan directamente con los MHC alogénicos, independientemente de si hay péptidos extraños o propios, por lo que son tan policlonales como la sangre periférica”. Sin embargo, “solo las células T específicas para una serie de antígenos inmunogénicos proliferarán en el injerto, lo que dará lugar a TCR oligoclonales”.”
El estudio de Xu contribuye a una mayor comprensión
Knoepfler afirma que, aunque aún queda mucho por hacer, “el tema de la inmunogenicidad potencial de las iPSC es importante. Este estudio contribuye a nuestra comprensión. En el futuro, tal vez dispongamos de ensayos de alto rendimiento para realizar pruebas antes de implantar las células en los pacientes”.”
Aun así, Fairchild está de acuerdo en que el estudio contribuye a mejorar la comprensión. “El uso de un modelo humanizado va un paso más allá al sugerir que la respuesta inmunitaria podría limitar el éxito futuro de las terapias de reemplazo celular, lo que tendría importantes implicaciones para la medicina regenerativa. No obstante, los resultados plantean preguntas sin respuesta que sugieren que aún no hay un veredicto definitivo. El rechazo de los tejidos autólogos depende de que los autoantígenos, como Zg16 y Hormad1, se comporten como si fueran extraños al organismo, una situación que requeriría que no hubieran participado en los procesos normales que imponen la autotolerancia durante la selección del repertorio de células T. Sería interesante evaluar la disponibilidad de antígenos candidatos en el timo, ya sea a través de su expresión endógena o de su importación desde sitios periféricos, para determinar si realmente cumplen estos criterios esenciales.”
Dijo que la presencia de dos timos es importante, aunque se compararon las SMC y las RPE en el mismo sistema. “La inmunogenicidad diferencial de las RPE y las SMC podría sugerir que cualquier contribución del timo murino es mínima. Mi dificultad radica en que no entiendo por qué, con dos poblaciones de células T educadas en timo de diferentes especies, es posible obtener resultados tan aparentemente inequívocos. Este es un problema que tengo con todos los modelos de ratones humanizados. Tienden a ser tan complejos que puede resultar muy difícil interpretar los resultados”.”
Xu respondió: “Estos datos en humanos deben considerarse en el contexto de estudios previos en ratones que demuestran que Zg16, Hormad1, etc., no intervienen en la sección negativa del timo de los ratones. Por lo tanto, pueden inducir respuestas inmunitarias en receptores singénicos cuando se expresan de forma ectópica en células derivadas de iPSC”.”
Fecha: 21 de octubre de 2015
Fuente: http://www.biosciencetechnology.com/articles/2015/10/some-stem-cells-are-rejected-some-arent-says-ipsc-work