El ciclo de la urea se encarga de eliminar los desechos nitrogenados producidos por la descomposición de las proteínas en el organismo. Si falta la enzima OTC en este ciclo, la acumulación de amoníaco aumenta a niveles tóxicos. Una deficiencia de OTC es el trastorno más común en el ciclo de la urea. No se podía curar con medicamentos hasta ahora.
El gen OTC se encuentra en el cromosoma sexual (cromosoma X). Esto significa que la manifestación del trastorno suele ser más débil en las recién nacidas de sexo femenino. Sin embargo, en los recién nacidos varones, que tienen un cromosoma X y uno Y, una deficiencia en el gen OTC tiene un efecto dramático: en los niños recién nacidos, la toxicidad del amoníaco debido a la deficiencia de OTC suele ser fatal. El equipo de investigación buscó formas de probar medicamentos en el laboratorio contra la deficiencia de OTC.
Primero, el equipo de investigación generó células hepáticas a partir del tejido de la piel de los pacientes en un proceso elaborado. Funcionó así: inicialmente, se tomó una muestra de tejido de la piel de pacientes con deficiencia de OTC, así como de un grupo de control (individuos sanos). En un proceso complejo, las muestras fueron diferenciadas para que funcionaran como células madre. Este proceso de ingeniería fue desarrollado por Shin'Ya Yamanaka, por lo que recibió el Premio Nobel de Medicina en 2012.
Las células madre modificadas tecnológicamente se caracterizaron por una falta total de acuaporina 9, una proteína de transporte en la membrana celular
"Mediante el uso de tecnología de células madre inducidas, logramos generar células hepáticas que funcionan en gran medida como las células hepáticas de los pacientes. Sin embargo, observamos que las células hepáticas inducidas excretan significativamente menos urea que las células hepáticas sanas reales, y esto es independiente de si se originan en controles sanos o pacientes del ciclo de la urea", explican los investigadores.
De este modo, los investigadores pudieron determinar la razón de este comportamiento. Las células madre modificadas tecnológicamente se caracterizaron por una falta total de acuaporina 9, una proteína de transporte en la membrana celular. La razón de esta deficiencia es el carácter fetal todavía inmaduro de las células hepáticas artificiales.
AQUAPORIN 9: LA CLAVE PARA EL FUNCIONAMIENTO DE UNA CÉLULA HEPÁTICA ARTIFICIAL
Las acuaporinas organizan el transporte de agua y de determinadas sustancias a través de la membrana celular. Aquaporin 9 es responsable del transporte de urea. En un siguiente paso, los investigadores desarrollaron un proceso en el que se induce la formación de acuaporina 9 en las células madre.
Como resultado, las células hepáticas producidas tecnológicamente cambiaron su comportamiento. Pudieron descomponer el amoníaco en urea y excretar la urea, tal como lo hacen las células sanas. Esto proporciona la base para un procedimiento de prueba de funcionamiento con células hepáticas artificiales.