Sellado de códigos de barras en celdas para resolver misterios médicos

Nadie sabía realmente por qué algunos pacientes con un cáncer de glóbulos blancos llamado leucemia linfocítica crónica, o CLL, recaían después del tratamiento y tenían un segundo cáncer. ¿Fueron algunas células cancerosas simplemente resistentes?

Se ha encontrado una respuesta inesperada a este misterio utilizando una nueva técnica que los investigadores llaman código de barras: el tratamiento no siempre se dirige a las células correctas.


Los científicos descubrieron que el cáncer no siempre se origina en las células maduras de la médula ósea donde se encuentra y donde los libros de texto dicen que se origina. En cambio, para algunos pacientes, la veta madre del cáncer puede ser células primitivas de la médula ósea, las células madre, que dan lugar a todos los glóbulos blancos y rojos del cuerpo. Esas células, que no se ven afectadas por el tratamiento de quimioterapia, pueden generar nuevas células cancerosas y provocar una recaída.

El descubrimiento es uno de los primeros frutos del método de codificación de barras, que está ayudando al estudio de los orígenes del cáncer y otras enfermedades. Los resultados son demasiado nuevos para haber dado lugar a terapias para pacientes. Pero están conduciendo a descubrimientos provocadores que se espera inspiren métodos novedosos para tratar enfermedades.

El método funciona marcando células individuales con un sello que se transmite a toda la progenie de una célula. Los investigadores pueden mirar una celda, anotar su código de barras y rastrear su linaje hasta sus padres, abuelos, bisabuelos, hasta sus orígenes, porque cada celda que surgió de la celda con código de barras original tiene el mismo sello.


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La idea de la codificación de barras durante el desarrollo embrionario se originó con el Dr. Jay Shendure y sus colegas de la Universidad de Washington, y esta clase de métodos fue catalogada como el avance del año por la revista Science en 2018. Ahora hay una variedad de métodos para bar codificación que va desde células embrionarias hasta células cancerosas y células maduras.

Por ejemplo, el Dr. Shendure y otro grupo de colegas de la Universidad de Pensilvania están usando códigos de barras en ratones con cáncer de páncreas para estudiar la propagación de las células cancerosas en sus cuerpos.

En el caso anterior de CLL, el Dr. Vijay Sankaran del Boston Children’s Hospital y sus colegas codificaron con barras las células cancerosas humanas aprovechando mutaciones inofensivas y naturales que marcan las células individuales y son heredadas por su progenie.

La codificación de barras, dijo el Dr. Sankaran, “comienza a darnos una visión del cáncer que nunca antes habíamos tenido”.

La técnica también reveló un resultado sorprendente al Dr. Leonard Zon de la Escuela de Medicina de Harvard. Quería estudiar la hematopoyesis clonal de potencial incierto, o CHIP, una afección común pero poco conocida que es común en las personas mayores y aumenta el riesgo de cáncer y enfermedades cardíacas. El CHIP ocurre cuando la progenie de una sola célula madre sanguínea se apodera de toda o gran parte de la médula ósea, exprimiendo otras células madre.

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Para investigar, el Dr. Zon marcó las células madre de la médula ósea individuales con diferentes colores en un pez cebra diminuto y transparente. El resultado se asemeja a lo que sucede en los pacientes: cuando los peces eran adultos, la mitad de sus células sanguíneas eran de un solo color, lo que significa que se derivaron de una sola célula madre.

Pero, ¿cómo se hizo cargo una célula?

La respuesta fue una sorpresa. Las células dominantes secretaron proteínas inflamatorias tóxicas. Esas proteínas suprimieron el crecimiento de otras células madre y dañaron el entorno donde crecen las células de la médula. Pero los progenitores de las células madre sobrevivieron y siguieron generando una nueva progenie secretora de toxinas.

El grupo también encontró un gen en las células mutantes que les permitió ser resistentes a la inflamación. Cuando bloquearon ese gen, las células mutantes ya no pudieron hacerse cargo.

Fernando Camargo, biólogo de células madre del Boston Children’s, abordó un problema diferente: ¿por qué los tratamientos estándar contra el cáncer que trasplantan células madre de médula ósea sanas de donantes son tan difíciles y a menudo dejan a los pacientes vulnerables a infecciones graves?

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Cuando él y sus colegas codificaron con barras las células de la médula ósea en ratones marcándolas genéticamente con la técnica de edición genética conocida como CRISPR, descubrió que las células que todos llamaban células madre no eran las principales contribuyentes a la producción de sangre.

“Siempre asumimos que esas son las mismas células que normalmente dan lugar a toda su sangre”, dijo el Dr. Camargo.

En cambio, un conjunto diferente de células, que él llama células progenitoras, dan lugar a la mayor parte de la sangre en los animales vivos. En un trasplante de células madre, tanto las células progenitoras como las supuestas células madre se trasplantan, pero las células progenitoras mueren rápidamente en el nuevo entorno.

Ahora la pregunta es: ¿Por qué las células progenitoras no sobreviven al trasplante? Podría ser que las fuertes dosis de radiación y quimioterapia que limpian la médula para un trasplante la hagan inhóspita. O podría ser que las células progenitoras, inyectadas con células madre en la sangre, no puedan llegar a la médula.

El Dr. Camargo se queda negando con la cabeza.

“Pensamos que sabíamos todo sobre las células madre sanguíneas”, dijo. “Obviamente, no lo hicimos”.