El niño de la piel transgénica
Dr. Enrique Reynaud Garza
L a piel es el órgano más grande y pesado que tenemos. En un humano adulto llega a pesar 5 kg y está constituida por tres capas: la epidermis que es la capa exterior, la dermis que es la capa intermedia, y la hipodermis que es la capa más profunda. La principal función de la piel es ser una barrera contra el medio ambiente que nos protege de golpes y otros insultos mecánicos, así como de infecciones y ataques de bacterias y hongos; evita que nos deshidratemos y es el órgano sensorial donde se asienta el sentido del tacto. En la experiencia cotidiana, cualquier pequeña herida o quemadura nos hace valorar a la piel. Y, como sabemos, una de las torturas más terribles que se le han ocurrido a la humanidad (pregúntenle a la inquisición católica) consiste en causar quemaduras.
Esta es la historia de un niño que nació con un defecto en un único gen y cuyo extraordinariamente terrible destino era morir como los quemados, en medio de ampollas, llagas infecciones y septicemia (1). Esta también es una historia de esperanza y de conocimiento que nos ense- ña que la investigación científica básica nos permite comprender cómo funcionan las cosas, aún las muy complicadas, como la piel; y de cómo este conocimiento científico se puede aplicar para resolver situaciones desesperadas y salvar vidas. Esta es una historia verdadera…
Una situación desesperada
El niño, que hoy tiene como 11 años, nació con una mutación en el gen LAMB3. La función de este gen consiste en mantener la estabilidad de la lámina basal de la epidermis (una de sus cuatro capas componentes). Cuando esta parte de la epidermis no se encuentra íntegra, el efecto es muy similar a una quemadura de segundo grado. La piel se ampolla y se resquebraja, dejando lesiones en carne viva que son muy susceptibles a infecciones. Cuando nos quemamos, la piel tiene la capacidad de regenerarse y la piel nueva casi es indistinguible de la que se quemó. En el caso del niño, la piel que se regeneraba volvía a estar defectuosa y se volvía ampollar, lo que significa que no podía recuperarse. En junio del 2015, el niño fue ingresado al hospital con lesiones en la piel muy extensas e infecciones graves. Lo ingresaron al pabellón de quemados del hospital del niño de la Universidad de Ruhr en Alemania y lo empezaron a tratar con antibióticos, a sabiendas que no podía regenerar su epidermis. Se le hizo todo lo posible, incluso se le intentó, sin éxito, hacer un trasplante de piel que había donado su papá. Nada funcionó y el niño tenía lesiones que destruyeron completamente el 60 % de su epidermis y una infección aguda (de las bacterias Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa) que apenas se podía controlar. La situación era desesperada y si no se hacía algo, sin duda alguna, el niño iba a morir.
Una última acción audaz, pero peligrosa
El niño se iba morir simplemente porque se estaba quedando sin piel. Gracias a décadas de estudios de genética de moscas, ratones y humanos y a los extraordinarios avances tecnológicos que ha habido, como la biología molecular y la secuenciación masiva de ácidos nucléicos, los médicos que estaban tratando al niño sabían qué es lo que estaba mal en él. Las células de su cuerpo no producían un complejo proteico (dos o más proteínas asociadas para ser funcionales) que se llama «laminina», porque el gen que le da las instrucciones a la célula para hacer uno de sus componentes (LAMB3) estaba defectuoso y el complejo no se ensamblaba correctamente. La pérdida de ese complejo hace que las células de la epidermis, los keratinocitos, no se puedan pegar a la lámina basal, por lo que la epidermis literalmente se despega de la dermis, causando las ampollas y las lesiones. Afortunadamente existen estrategias experimentales que permiten introducir, de manera permanente, nuevas secuencias de ácidos nucléicos en la célula y con eficiencia proporcionar nueva información genética y por lo tanto reprogramarla. Al acto de introducir nuevos genes a una célula se le llama transgénesis (esto es, transferir una secuencia específica de ADN -gen- de un ser vivo a otro o bien transferir ADN intacto -correcto- al mismo ser vivo que posee ese ADN alterado -anormal-).
A grandes males, grandes remedios
Como el niño se iba a morir, sus médicos recurrieron a una acción desesperada: tomaron las células de la piel del niño, que como sabemos no hacen laminina, las separaron unas de otras y las cultivaron en el laboratorio. Una vez que las células (keratinocitos) comenzaron a crecer en su caja de cultivo, les introdujeron una copia correcta del gen, es decir, produjeron células transgé- nicas (que producen la proteína cuya información está en el gen LAMB3). Al hacer esto le dieron a la célula la información correcta para hacer laminina, lo que les permite a las células pegarse a la lámina basal de la epidermis, corrigiendo el defecto genético. Una vez que tuvieron a los keratinocitos (modificados geneticamente o transgénicos) los pusieron a crecer (en jerga científica, los expandieron) en un medio de cultivo especial que incluía una gasa no adhesiva. En pocas palabras, crecieron la dermis del niño en el laboratorio. Cuando tuvieron cerca de 0.9 metros cuadrados de piel transgénica, empezaron a cubrir las heridas más grandes y continuaron expandiendo más piel geneticamente modificada, hasta que cubrieron todas sus heridas y, sorprendentemente, el niño se curó. Se curó completamente. Es más, los pedazos de piel transgé- nica siguieron creciendo ya una vez injertados en su piel y eventualmente substituyeron hasta el último centímetro de la piel del niño. Muy importantemente, la dermis y la hipodermis se estabilizaron y produjeron todas las estructuras correctas (como glándulas sudoríparas sebáceas y vellos). El niño se curó tan bien, que dicen que ahora, hasta juega futbol. Claramente, la apuesta desesperada por salvarlo rindió fruto. Y ahora el niño está sano y feliz con su piel transgénica. Lo más sorprendente es que esa piel se auto-renueva espontáneamente (2). Por primera vez en la historia, se demostró que una célula madre transgénica es capaz de reconstituir un tejido completo que no sea el sanguíneo. Seguro que han oído que cada día tiramos millones de células de la piel y, para que no se nos acabe nuestro cuerpo genera el mismo número de células nuevas para sustituirlas. Esto es por sí mismo sorprendente. Quienes se encargan de hacer estas células nuevas son las células madre, que son células que tienen una capacidad de proliferar casi ilimitada. Todos los tejidos que tienen recambio celular, tienen células madre. Por ejemplo, el hígado tiene células madre de hígado, el intestino tiene células madre de intestino y en la médula ósea viven las células madre que producen la sangre (hematopoyéticas).
El hecho de que la piel transgénica del niño se haya renovado espontáneamente implica que cuando hicieron el cultivo de keratinocitos, se llevaron unas pocas células madre de epidermis y las reprogramaron con la inserción del gen LAMB3, por lo que al parecer tienen la propiedad de proliferar indefinidamente y de pegarse correctamente a la lámina basal, permitiendo que la epidermis se desarrolle y se regenere correctamente. Cuando los cientí- ficos analizaron a la población de keratinocitos modificados gené- ticamente de la piel (ahora transgénica) del niño, se dieron cuenta de que estaba hecha de distintas “clonas” (o grupos celulares con diferente secuencia en su material genético) provenientes de distintas células madre que incorporaron al transgene (LAMB3 intacto o correcto) en distintos lugares de su genoma. Ello significa que la epidermis del niño es un mosaico transgénico (un mosaico de diferentes clonas).
Quedan muchas preguntas
La técnica que se utilizó para hacer la transgénesis fue relativamente burda. Sólo se introdujo el nuevo gen sin tener ningún control del lugar en el genoma o cuántas copias se incorporarían por célula. No sabemos cuál es la capacidad proliferativa de las células, lo que implica que, a lo mejor, en algún momento la epidermis del niño podría dejar de regenerarse. No sabemos si las inserciones al azar en el genoma de las células puedan tener algún efecto secundario. Lo único que sabemos es que si no se hubiera hecho el procedimiento, el niño estaría muerto. En este caso, la relación costo-beneficio del riesgo de no hacer nada contra hacer algo desesperado, fue claramente positiva. Lo que sí sabemos es que en un futuro muy próximo, técnicas mucho más precisas y sofisticadas, como es la ingeniería genómica usando el sistema CRISPR-Cas9 (3), nos permitirán llevar a cabo estos procedimientos de manera mucho más reproducible, eficiente y barata. Esto significa que, enfermedades antes intratables, se podrán curar de manera relativamente rutinaria. Por último, es importante hacer notar que las tecnologías de transgénesis son lo suficientemente seguras para utilizarlas en métodos terapéuticos, incluso en humanos (desde luego, con todos los controles éticos necesarios) y tienen el potencial enorme de transformar, para bien, la calidad de vida de los seres humanos.