IEn un bosque de bambú, un panda gigante mastica algunas hojas de bambú, pero ¿por cuánto tiempo? Si bien estos adorables osos tienen pocos depredadores naturales, siguen siendo vulnerable.1 En la actualidad, menos de 2.000 pandas gigantes viven en estado salvaje y otros 600 sobreviven en zoológicos y hábitats protegidos en todo el mundo. Como la pérdida de esta especie paraguas tendrá un efecto dominó en todo el ecosistema, los científicos están trabajando para conservar a estos osos amables y aumentar su número. La endogamia dentro de una población pequeña puede provocar la pérdida de diversidad genética, lo que podría reducir la resistencia a enfermedades y parásitos, por lo que los investigadores están buscando nuevos enfoques de conservación.
En 2011, los científicos especularon que una tecnología revolucionaria, las células madre pluripotentes inducidas (iPSC), podrían ser la clave para conservar en peligro y especies vulnerables y desde entonces han generado iPSC a partir del rinoceronte blanco del norte, el Demonio de Tasmaniay Cebra de Grevy.2–4 Pero aunque los científicos tuvieron cierto éxito generando células madre a partir de células de la mucosa de la mejilla En el caso de los pandas gigantes, las células verdaderamente pluripotentes se les escaparon.5
Entonces cuando Jing LiuEn 2019, cuando un biólogo de células madre de la Academia de Ciencias de China recibió una solicitud de la Base de Investigación de Cría de Pandas Gigantes de Chengdu para crear células madre pluripotentes inducidas de pandas gigantes a partir de fibroblastos, aceptó el desafío. Ahora, en un estudio publicado en Avances científicos, Liu y su equipo informaron que las iPSC pueden generarse a partir de células de la piel de pandas gigantes.6 Sus hallazgos abren nuevas vías para que los investigadores estudien la biología de los pandas con mayor detalle y diseñen nuevas medidas para protegerlos.
El viaje desde los fibroblastos de panda hasta las células madre pluripotentes inducidas no fue fácil. Cuando Liu y su equipo intentaron por primera vez reprogramar las condiciones que funcionaban para otras especies, se encontraron con su primer obstáculo. “Sorprendentemente, cuando usamos las condiciones de ratón y humano, no funcionaron para el panda”. [cells]”, dijo Liu.
“La receta del ratón no es necesariamente directamente aplicable a otras especies, incluso dentro de las especies de mamíferos”, dijo Pierre Comizzoliun biólogo de gametos del Instituto Nacional de Zoológico y Biología de la Conservación del Instituto Smithsoniano, que no participó en el estudio. “Por lo tanto, siempre hay que volver a lo básico para comprender realmente qué factores pueden influir en la reprogramación de las células”.
Después de un proceso de ensayo y error, Liu y su equipo finalmente descubrieron que la introducción de un grupo específico de microARN era clave para transformar los fibroblastos en células madre pluripotentes inducidas (iPSC). Una vez que modificaron las condiciones de crecimiento para incluir moléculas adicionales, como factores de transcripción, que son específicos de los pandas, el equipo obtuvo clones de células madre pluripotentes inducidas con éxito. “Los clones eran muy hermosos. Estábamos muy emocionados”, recordó Liu.
Luego, el equipo confirmó que las iPSC que habían identificado basándose en características físicas exhibían los rasgos genéticos asociados a las células madre que buscaban, como una disminución en la expresión de genes asociados con células somáticas y una abundancia de genes relacionados con la pluripotencia.
Una vez que Liu y su equipo afinaron los pasos de reprogramación, buscaron acortar el proceso y hacerlo más eficiente. Con algunos ajustes al medio de cultivo celular para incluir ciertos moduladores de la vía de señalización, inhibidores epigenéticos y bloqueadores de quinasas, redujeron la duración total del experimento de más de tres meses a menos de un mes y aumentaron la eficiencia cinco veces en comparación con un medio inalterado.
La verdadera característica de una célula madre pluripotente es su capacidad de dividirse y formar las tres capas germinales (endodermo, mesodermo y ectodermo), que son cruciales para el desarrollo de los tejidos y órganos del cuerpo. Para poner a prueba las iPSC del panda gigante, el equipo observó la formación de cuerpos embrionarios, una colección de células madre pluripotentes que recapitulan algunos aspectos de la embriogénesis temprana. Durante esta etapa de desarrollo, observaron un aumento de los marcadores ectodérmicos, mientras que en etapas posteriores mostraron un aumento de los marcadores mesodérmicos y endodérmicos. Cuando inyectaron las iPSC del panda gigante en ratones, las células formaron una masa que exhibía las tres capas germinales con elementos de tejidos neurales, musculares y epiteliales.
“Se pueden generar células madre pluripotentes in vitro (CMPI), pero luego, cuando se cultivan, intentan volver a algo mucho más especializado y ese es realmente el desafío”, dijo Comizzoli. “Pero el artículo describe condiciones de cultivo muy interesantes para mantener las CMPI en el mismo estado durante un período de tiempo más largo, lo que es muy inspirador para el campo”. Sin embargo, Comizzoli enfatiza que el hecho de que estas condiciones hayan funcionado para el panda gigante no significa que funcionarán automáticamente para otras especies.
Liu espera algún día utilizar las células madre del panda gigante para crear espermatozoides y ovocitos, que podrían utilizarse para crear embriones de panda gigante. “Queremos utilizar estas células madre para crear un animal”, dijo Liu. “Es un reto en este campo”.
Según Comizzoli, todavía queda mucho camino por recorrer antes de que los científicos puedan generar gametos funcionales a partir de células madre pluripotentes inducidas (IPSC). “Las aplicaciones más inmediatas son en medicina regenerativa para tratar a los pandas enfermos y comprender mejor la embriología o el desarrollo fetal de estos animales”, afirmó.