Descubren una forma de regeneración celular del oído interno

Científicos del laboratorio de células madre de la USC (University of Southern California), dirigido por Neil Segil, han identificado una barrera natural para la regeneración de las células sensoriales del oído interno, que se pierden debido a los trastornos de la audición y el equilibrio. Superar esta barrera podría ser un primer paso para devolver a las células del oído interno a un estado similar al de un recién nacido, preparado para la regeneración, según se describe en un nuevo estudio publicado en Developmental Cell y difundido por Christy Lital, responsable de comunicación de la Universidad californiana.

“La pérdida de audición permanente afecta a más del 60 por ciento de la población que llega a la edad de jubilación”, señaló Segil, que es profesor del Departamento de Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa, y del Departamento de Otorrinolaringología-Cirugía de Cabeza y Cuello de la USC Tina y Rick Caruso. “Nuestro estudio sugiere nuevos enfoques de ingeniería genética que podrían utilizarse para canalizar parte de la misma capacidad regenerativa presente en las células embrionarias del oído interno”, destacan en este artículo, del que se han hecho eco otros medios de comunicación en todo el mundo.

Como fundamentos para comprender el calado de este hallazgo, se sitúa al lector en contexto. En el oído interno, el órgano de la audición, que es la cóclea, contiene dos tipos principales de células sensoriales: Las “células ciliadas“, que tienen proyecciones celulares en forma de pelo que reciben las vibraciones sonoras, y las llamadas “células de soporte“, que desempeñan importantes funciones estructurales y funcionales.

“Transdiferenciación”: células de soporte que se transforman en ciliadas

“Cuando las delicadas células ciliadas resultan dañadas por ruidos fuertes, ciertos medicamentos recetados u otros agentes nocivos, la pérdida de audición resultante es permanente en los mamíferos mayores. Sin embargo, durante los primeros días de vida, los ratones de laboratorio conservan la capacidad de que las células de soporte se transformen en células ciliadas mediante un proceso conocido como “transdiferenciación“, lo que permite la recuperación de la pérdida de audición. A la semana de edad, los ratones pierden esta capacidad regenerativa, que también se pierde en los humanos, probablemente antes de nacer”, explican.

Basándose en estas observaciones, la doctora Litao Tao, el estudiante de posgrado Haoze (Vincent) Yu y sus colegas examinaron más de cerca los cambios neonatales que hacen que las células de soporte pierdan su potencial de transdiferenciación.

En las células de sostén, los cientos de genes que instruyen la transdiferenciación en células ciliadas están normalmente desactivados. Para activar y desactivar los genes, el organismo se basa en moléculas activadoras y represoras en las proteínas conocidas como histonas.  En respuesta a este fenómeno, conocido como “modificaciones epigenéticas”, las proteínas histónicas envuelven el ADN en cada núcleo celular, controlando qué genes se “encienden” al estar sueltos y accesibles, y cuáles se “apagan” al estar fuertemente envueltos e inaccesibles. De este modo, las modificaciones epigenéticas regulan la actividad de los genes y controlan las propiedades emergentes del genoma.

En las células de soporte de la cóclea de los ratones recién nacidos, los científicos descubrieron que los genes de las células ciliadas estaban suprimidos tanto por la falta de una molécula activadora, H3K27ac, como por la presencia de la molécula represora, H3K27me3.  Sin embargo, al mismo tiempo, en las células de sostén de los ratones recién nacidos, los genes de las células ciliadas se mantenían “preparados” para activarse por la presencia de un planteamiento diferente, H3K4me1. Durante la transdiferenciación de una célula de soporte a una célula ciliada, la presencia de H3K4me1 es crucial para activar los genes correctos para el desarrollo de la célula ciliada.

Lamentablemente, con la edad, las células de soporte de la cóclea fueron perdiendo H3K4me1, lo que provocó que salieran del estado de preparación. Sin embargo, si los científicos añadían un fármaco para evitar la pérdida de H3K4me1, las células de sostén permanecían temporalmente preparadas para la transdiferenciación. Asimismo, las células de soporte del sistema vestibular, que mantenían de forma natural la H3K4me1, seguían preparadas para la transdiferenciación en la edad adulta.

“Nuestro estudio plantea la posibilidad de utilizar fármacos terapéuticos, edición de genes u otras estrategias para realizar modificaciones epigenéticas que aprovechen la capacidad regenerativa latente de las células del oído interno como forma de restaurar la audición”, afirma Segil. “Modificaciones epigenéticas similares también pueden resultar útiles en otros tejidos no regenerativos, como la retina, el riñón, el pulmón y el corazón”.

Otros coautores del estudio son Juan Llamas, Talon Trecek, Xizi Wang y Zlatka Stojanova, del Laboratorio Segil de la USC, y Andrew K. Groves, del Colegio de Medicina de Baylor.
El sesenta por ciento de este proyecto ha sido financiado con fondos federales del Instituto Nacional de la Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación. La financiación adicional provino del Proyecto de Restauración Auditiva de la Fundación de Salud Auditiva.

Replicar las células ciliadas perdidas en un “organoide” de oído en 3D

Otra investigación estadounidense ha conseguido replicar las células ciliadas -que se pierden con el paso de los años- en un “organoide” en 3D, igualmente un nuevo camino hacia la rehabilitación de la audición perdida, en ocasiones, por los efectos de medicamentos ototóxicos. Para llegar a este hallazgo, se ha desarrollado un cultivo con células madre y ahora se puede ensayar con fármacos o analizar los problemas de audición de una forma nueva que antes solo se podía llevar a cabo en animales. Este trabajo fue difundido por la revista Nature Biotechnology.

Versiones simples y en miniatura de órganos

El equipo científico liderado por Koehler, Hashino y otros han descubierto que ciertas características del oído interno humano pueden modelarse in vitro mediante el uso de “organoides” -versiones simples y en miniatura de órganos normales que pueden surgir de células madre cultivadas en condiciones que proporcionan indicios presentes durante el desarrollo in vivo.

Sensorion: tests no concluyentes para el medicamento de la audición

Sensorion anunció recientemente los resultados del estudio de fase 2 SENS-401, que se ha ensayado con 115 pacientes para el tratamiento de la pérdida auditiva neurosensorial súbita. La compañía explicó que su medicamento es “seguro y se tolera bien”, pero que “sin embargo no alcanza el criterio principal de evaluación de 15 dB, una mejora considerada como significativa de la audiometría tonal pura (dB) en el oído afectado en relación al déficit inicial en comparación con el placebo, al final del período de tratamiento de cuatro semanas”, explicó la directora general, Nawal Ouzren.

Este proyecto incluía en especial a voluntarios con pérdida auditiva entre el personal militar expuestos a ruidos durante sus actividades. Un subanálisis de los participantes (30% de la población total del estudio) que tenían hipoacusia especialmente severa reveló una mejor respuesta en comparación en placebo. Esta pista está en estudio.

Fuente: USC