El concepto de célula troncal, aparentemente tan reciente, es utilizado inicialmente por Ernest Haeckel (1868) para denominar tanto al ancestro unicelular de todos los organismos multicelulares actuales, como para nombrar al huevo fertilizado que origina a todas las células de un organismo. Posteriormente, el término es empleado para referirse a una célula embrionaria con capacidad de originar células especializadas, por Theodor Boveri y Valentin Häcker (1892), quienes lo utilizan mientras estudian el desarrollo del erizo de mar y de los crustáceos, respectivamente.
Aunque a fines del Siglo XIX y principios del Siglo XX investigadores como Arthur Pappenheim (1896) y Ernst Neumann (1912) extendieron el uso del término "células troncales" a los precursores del tejido hematopoyético, sólo hasta la década de 1960 se obtuvo evidencia experimental de su existencia a través de los estudios hechos por Ernest A. McCulloch y James E. Till, sobre la auto-renovación de las células de médula ósea de ratón (1, 2).
Desde entonces, las células troncales se definieron como una población celular con la capacidad de autorrenovación y de originar células programadas hacia linajes de diferenciación específicos. Para estudiarlas es necesario considerar éstas características, así como su alto potencial proliferativo, su baja frecuencia de paso a través del ciclo celular, y su relativo estado "no diferenciado"; ya que puede tomarse ventaja de éstas propiedades para su aislamiento. A largo plazo, aislar a las células troncales es de gran importancia pues podrían utilizarse para reparar tejidos dañados, convertirlas en el blanco para destruir poblaciones celulares transformadas, o para entender los cambios genéticos y epigenéticos que ocurren durante la proliferación y la diferenciación celular.
Los trabajos pioneros para separarlas utilizaron criterios experimentales como su rápida adherencia a los sustratos para cultivo in vitro, o su baja frecuencia de marcaje con precursores de los ácidos nucleicos. No obstante, en este tipo de análisis existen dificultades metodológicas e intrínsecas a la población misma. Una de éstas es la carencia de marcadores moleculares específicos y confiables. Aunque se han identificado proteínas o epítopes que podrían ser marcadores del carácter "stemness" (3), debido al sobrelapamiento existente en la expresión de éstos marcadores entre las células troncales y los precursores comprometidos, parece ser que una célula troncal no puede clasificarse y aislarse mediante la detección de un solo marcador.
Aunque se identificaron marcadores cuya expresión confiere en parte, el carácter troncal, como son los factores de transcripción Oct-4, Klf-4 y Sox-2 para las células troncales embrionarias (4); se considera que las moléculas que se expresan en la superficie celular pueden ser esenciales para facilitar el aislamiento, caracterización y posterior utilización de las células troncales somáticas (4). Por lo mismo, numerosos autores han caracterizado componentes de superficie celular que pueden darnos una identificación inequívoca de las células troncales somáticas al combinarse con la disponibilidad de anticuerpos comerciales acoplados a fluorocromos con espectros de excitación adecuados para separar poblaciones celulares a través del análisis simultáneo de 6 a 8 marcadores.
Hasta la fecha, las proteínas CD34, CD45, CD105, y CD133, se han detectado virtualmente en todos los tipos de células troncales somáticas reportados hasta la fecha. En otros casos, los fenotipos para otros posibles marcadores como c-kit, CD34, Sca-1, Mac1, VE-cadherina, y CD45, son heterogéneos y no parecen ser completamente exclusivos de este tipo celular.
Por todo lo anterior, podemos preguntarnos: ¿existen marcadores específicos para detectar y aislar a las células troncales somáticas?.
En medio de esta búsqueda, el grupo de John E. Dick del Instituto del Cáncer de Ontario y del Departamento de Genética Molecular de la Universidad de Toronto en Ontario, Canadá (5), demostró recientemente la existencia de una subpoblación del tejido hematopoyético, que expresa a la proteína CD49f (o integrina α6). Esta población tiene la capacidad de integrarse con alta eficiencia en individuos injertados, y a largo plazo dar origen a un gran número de linajes celulares.
Para lograrlo, estos autores examinaron la posibilidad de que moléculas que participan en las interacciones entre el nicho y las células troncales, pudieran ser utilizadas para aislar a las células troncales hematopoyéticas. Con este propósito, separaron por citometría de flujo a las células de médula ósea del ratón que expresaban un grupo de marcadores moleculares específicos; distinguiendo dos subpoblaciones que expresan a CD49f, distintas entre sí por la presencia o ausencia de la proteína de superficie Thy1. De manera interesante, las poblaciones CD49f positivas fueron capaces de repoblar la médula osea de animales injertados y originar a múltiples linajes celulares. En contraste, las células precursoras ya comprometidas a linajes específicos, aún siendo multipotentes, no expresaron CD49f y sólo pudieron injertarse temporalmente en los animales experimentales.
Estos resultados plantean la posibilidad de que existan marcadores específicos en la superficie celular que pueden ser utilizados para identificar, aislar y caracterizar a las poblaciones de células troncales somáticas previamente enriquecidas mediante otros marcadores moleculares, y finalmente seleccionarlas a través de técnicas que saquen ventaja de marcadores como CD49f.
Los estudios futuros podrían encaminarse a distinguir si CD49f es específico de las células troncales del tejido hematopoyético, o si estos hallazgos pueden extenderse a otros tejidos. Alternativamente, podrían buscarse otras moléculas involucradas en la interacción con el nicho, que permite el alojamiento de esta población celular tan importante.
Lecturas sugeridas: (1) McCulloch, E.A., and Till, J.E. (1960). The radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells, determined by quantitative marrow transplantation into irradiated mice. Radiat. Res. 13, 115-125.
(2) Becker, A.J., McCulloch, E.A., and Till, J.E. (1963). Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells. Nature 197, 452-454.
(3) Kuri-Harcuch, W. (2010) Las células inducidas a la pluripotencialidad (iPSC): limitaciones y perspectivas. Este sitio (http://www.horizonteciencia.com). Enero 26 de 2010.
(4) Kuri-Harcuch, W. (2009) Diferenciación controlada de las células troncales pluripotenciales humanas: inducción con moléculas pequeñas y definidas. Este sitio (http://www.horizonteciencia.com). Octubre 22, 2009.
(5) Notta, F., Doulatov, S., Laurenti ,E., Poeppl, A., Jurisica, I., Dick, J.E. (2011). Isolation of single human hematopoietic stem cells capable of long-term multilineage engraftment. Science. 333:218-221.
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