Un camino claro para determinar la madurez de las células madre para la retina y muchos otros tejidos
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Un camino claro para determinar la madurez de las células madre.
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Las células fotorreceptoras de la retina, como se muestra en esta ilustración, han sido creadas por investigadores utilizando organoides retinianos cultivados a partir de células madre pluripotentes inducidas humanas. Crédito: Nemes Laszlo/iStock/Getty
Dos décadas después de su descubrimiento, las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) tienen el potencial de transformar la investigación y el tratamiento médicos. Los organoides creados a partir de iPSC —sistemas artificiales en miniatura que se asemejan mucho a los órganos o tejidos del cuerpo— son prometedores para modelar enfermedades en el laboratorio y para su tratamiento.
“Creo que el potencial de las células iPSC es enorme en todas las disciplinas”, afirma Budd Tucker, profesor de oftalmología y ciencias visuales en la Universidad de Iowa, en Iowa City, Estados Unidos. Sin embargo, hasta hace poco, un obstáculo técnico clave se interponía en el camino de este objetivo.
Con la misión de erradicar la ceguera causada por la degeneración de la retina, su equipo está explorando el uso de células iPSC para comprender mejor la biología de esta enfermedad. También esperan poder restaurar parcialmente la visión reemplazando las células retinianas dañadas con injertos generados a partir de células de la piel del propio paciente.
Un desafío constante ha sido determinar con precisión cuándo las células cultivadas en laboratorio alcanzan la madurez suficiente para funcionar de manera confiable en los tratamientos. Ahora, la solución ha llegado en forma de un dispositivo para monitorear los estados metabólicos de las células, desarrollado por la Unidad de Negocio de Ciencias de la Vida del Grupo PHC, con sede en Tokio, Japón.
Tratar lo intratable
Mediante este dispositivo, Tucker y su equipo han podido seguir la dinámica metabólica de los organoides retinianos y las células del epitelio pigmentario de la retina. Esto les ha permitido identificar el punto en el que las células iPSC alcanzan la madurez suficiente para ser utilizadas.
Los investigadores ven en el uso de células iPSC un nuevo y prometedor enfoque para la pérdida de visión que antes era irreversible, ya que las células de la retina no pueden regenerarse. «Muchas afecciones de la retina son intratables en la actualidad», afirma Tucker. «Por eso, nuestro objetivo final es restaurar la visión mediante estas terapias».
Retina dañada por retinosis pigmentaria asociada a rodopsina dominante. En el futuro, podría ser posible utilizar células madre pluripotentes inducidas para reparar este daño. Crédito: StoneRoundsUIOWA
Además, afirma que la tecnología de células iPSC debería, algún día, poder tratar una amplia gama de enfermedades de la retina. «Casi cualquier enfermedad ocular imaginable está causada por una disfunción o pérdida celular. Esta tecnología podría abordar todas esas afecciones», añade.
Tucker, quien comenzó su formación postdoctoral casi al mismo tiempo que se descubrieron las células iPSC en 2006, se ha mostrado impresionado por el ritmo de desarrollo. "Pasar de poder crear células madre pluripotentes derivadas de la piel a generar un injerto completo de retina externa apto para trasplante autólogo en tan solo dos décadas es increíble", afirma.
En un trabajo que espera allane el camino para los ensayos con organoides retinianos en humanos, Tucker y su equipo han demostrado recientemente que es posible lograr un enriquecimiento de alta pureza de células fotorreceptoras a partir de organoides retinianos producidos a partir de células iPSC derivadas de humanos 1 . Lograron hacerlo sin utilizar marcaje con anticuerpos ni equipos a gran escala, lo que hará que la técnica sea accesible para muchos laboratorios.
Aunque el laboratorio de Tucker se especializa en la retina, él se apresura a señalar que se están logrando avances similares en muchos otros órganos. «Lo que estamos haciendo en el ojo, otros lo están haciendo en prácticamente todos los sistemas orgánicos», afirma.
La ventaja de utilizar células iPSC en medicina regenerativa frente a otras formas de células madre radica en que es poco probable que sean rechazadas por el sistema inmunitario, ya que se derivan de las propias células del paciente.
Medición de la madurez
Un desafío común en el desarrollo de organoides a partir de células iPSC ha sido el control de calidad. En particular, es fundamental determinar cuándo las células derivadas de iPSC están lo suficientemente maduras como para incorporarse a injertos de retina.
En este sentido, el analizador metabólico de células vivas de PHCbi, o LiCellMo®, que monitoriza continuamente el estado metabólico de las células en un medio de cultivo, ha supuesto una gran ventaja para investigadores como Tucker.
Mediante el monitoreo de los niveles de glucosa y lactato, LiCellMo puede detectar cuándo las células madre pluripotentes inducidas alcanzan la madurez. Crédito: Universidad de Iowa
Explica que inicialmente se interesó en LiCellMo por su facilidad de uso y alto rendimiento, pero lo incorporó a su laboratorio tras descubrir que permitía realizar pruebas no destructivas. Añade que esa capacidad de "monitorizar el metabolismo en organoides vivos e injertos de retina vivos sin destruirlos" supuso un antes y un después.
Según la empresa, el diseño del dispositivo permite realizar un seguimiento metabólico sin alterar las células, lo que facilita una evaluación no destructiva de los tejidos.
“Esta innovación proporciona a los investigadores nuevos conocimientos sobre el metabolismo celular, en particular en la inmunología del cáncer y la investigación con células madre, y respalda el avance de los procesos de fabricación de terapias de próxima generación”, afirma Chikara Takauo, directora de la Unidad de Negocio de Ciencias de la Vida de PHC Group y directora de la empresa matriz PHC Corporation.
Los métodos anteriores para medir el metabolismo celular generalmente requieren muestreo destructivo, lo que conlleva la pérdida de valiosas células cultivadas. En cambio, LiCellMo utiliza un sensor electroquímico para medir continuamente las concentraciones de glucosa y lactato producidas por las células en el medio de cultivo.
Dado que las células consumen glucosa para generar energía para su crecimiento y diferenciación, y producen lactato en el proceso, las concentraciones de estas dos sustancias bioquímicas proporcionan un indicador fiable del nivel de metabolismo. Además, como la actividad celular se mide sin necesidad de tomar muestras, las células pueden recuperarse fácilmente después de la medición.
Utilizando LiCellMo para monitorear las células iPSC durante la diferenciación, Tucker y su equipo pudieron identificar un momento crítico del desarrollo, una especie de "interruptor" metabólico en el que las células de la retina transitan hacia la madurez funcional 2 .
Él cree que este fenómeno podría ser universal y probablemente ocurra al generar otros tipos de células a partir de iPSC. «Me sorprendería que casi todos los tipos de células, al pasar de una iPSC a una célula madura, no experimentaran cambios importantes en su metabolismo durante ese proceso de desarrollo», afirma. De ser así, «podríamos utilizar esta técnica para monitorizar las etapas de diferenciación en cualquier grupo de células madre pluripotentes».
En el umbral
La monitorización del metabolismo mediante LiCellMo ha ayudado al equipo de Tucker a crear injertos de retina que recientemente han trasplantado a cerdos 3 .
Ahora, tras pasar dos décadas investigando la regeneración de células retinianas a partir de células maduras en el laboratorio y trasplantándolas a animales, Tucker afirma estar entusiasmado de que su equipo esté trabajando para realizar los primeros ensayos clínicos en humanos.
“Finalmente estamos a las puertas”, dice Tucker. “Si bien aún queda mucha investigación científica por hacer antes de que podamos lograr que una persona sin percepción de luz recupere una visión perfecta, ahora estamos en un punto en el que los injertos de retina se acercan a la etapa de pruebas en humanos”.
LiCellMo está disponible para su compra en Estados Unidos, Canadá y algunos otros países del mundo. Su uso está destinado exclusivamente a la investigación y la educación (y no a procedimientos de diagnóstico) en Estados Unidos y Canadá. Este producto no ha sido aprobado ni autorizado como dispositivo médico por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) ni por Health Canada.
Obtenga más información sobre cómo el analizador metabólico de células vivas LiCellMo de PHCbi puede utilizarse para monitorizar el estado metabólico de las células con fines de investigación.
Referencias
Stone, NE et al. JCI Insight 10 , e186338 (2025).
Stone, NE y cols. Ing. de Tejidos. Parte A 31 , OP-74 (2025) .
Hermann, MN et al. Invertir. Oftalmol. Vis. Ciencia. 67 , 5785 (2026) .
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