Células madre
Totipotencialidad|Multipotencialidad|Células
madre|Pluripotencialidad|Células
madre adultas|Usos
de las células madres|Cuestiones
éticas|Enlaces | Glosario
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Entender el concepto delascélulas
madre
-
Conocer sus diferentes tipos
-
Comprender su potencial en
tratamientos médicos
-
Familiarizarse con las
investigaciones en este campo
En los momentos posteriores a la
fecundación, el embrión unicelular –la primera
célula del nuevo individuo-, tiene en su nucleo toda la
información genética de un nuevo ser humano, distinto
de sus padres. Ese nuevo ser unicelular posee la
capacidad de empezar a desarrollar todo un individuo
humano. El DNA de ese embrión puede expresar toda la información, se
pueden leer todos los genes.
A las 24 horas se produce la primera
división celular. En sus primeros estadios el DNA del zigoto tiene
la peculiaridad de permanecer puro, sin plegamientos.
Por tanto, si separáramos artificialmente las dos
primeras células del zigoto bicelular, comprobaríamos
que cada célula generará un embrión. Estas células
del embrión en sus fases iniciales se llaman CELULAS
TOTIPOTENCIALES, es decir, que
pueden dar lugar a TODO un individuo.
Las fases tempranas (hasta el cuarto
día) son totipotenciales porque:
Cuando el embrión tiene tan sólo unos
pocos días y no es más que una bola de células, una
pequeña región conocida como masa celular interna
(MCI) puede ser aislada y cultivada in vitro. La MCI
tiene el potencial de generar todos los tipos de tejidos
del organismo adulto (multipotencia). De hecho,
si no se interviene, a partir de estas células se
formará el feto, mientras que de las células que las
rodean surgirán la placenta y otros tejidos.
Imagen de microscopio electrónico de
barrido (MEB) de una célula madre de médula ósea
humana
Andrew Leonard www.aplmicro.com
Aproximadamente al cuarto dia de la
fertilización, las células totipotenciales comienzan a
especializarse y forman el blastocito. En su interior
hay un pequeño grupo de célulasconocidas como Masa
Celular Interna que son células madre pluripotentes,
ya que son capaces de crear todas las células y tejidos
delcuerpo humano
A medida que el embrión sigue su
desarrollo y se van produciendo más divisiones
celulares, las células embrionarias se van
diferenciando hacia funciones y estirpes celulares
determinados. Esta diferenciación se consigue a través
de los plegamientos en el DNA celular, que dejan
ilegibles los genes que no va a necesitar expresar esa
célula. De esta forma, cuando el embrión ya está en
fase de blastocisto (7-14 días post-fecundación), si
extrajéramos artificialmente las células de su Masa
Celular Interna y las cultiváramos, nunca darían lugar
a un embrión completo, sino a estirpes celulares
determinadas por los genes que en ese momento se pueden
leer.
Estas células que tienen capacidad
para dar lugar a cualquier estirpe celular, pero no a un
embrión completo, las denominamos CELULAS
PLURIPOTENCIALES.
Estas células
pluripotenciales se llaman CELULAS MADRE
EMBRIONARIAS o STEM CELL EMBRIONARIAS. En sus
sucesivas divisiones, la célula madre embrionaria va
perdiendo su capacidad de dar lugar a todos los
distintos tejidos, al tiempo que empiezan a
diferenciarse, a especializarse hacia un tejido u otro.
Blastocito humano
Las células en su desarrollo poseen dos
cualidades básicas: la pluripotencialidad y la diferenciación,
que se contraponen: cuanta más pluripotencialidad posee
una célula, menos grado de diferenciación tiene, y al
revés.
-
La pluripotencialidad,
propia de la célula inmadura o indiferenciada, es
la capacidad de una célula para convertirse en
todas las posibles estirpes celulares.
-
La diferenciación sin
embargo es la cualidad por la cual la célula
adquiere ya una especialización dentro de un tipo
celular concreto que le hace no poder convertirse en
otro tipo celular distinto.
Estas céluls pluripotenciales se
diferencias delas totipotenciales ya que no son capaces
de desarrollar todo un organismo completo, no son
capaces de originar la placenta u otros tejidos vitales
para el desarrollo fetal. Existen varias
fuentes de células madres pluripotenciales:
-
Células madres embrionales aisladas
de la masa interna del blastocito. Se obtienen de
los embriones que se producen en exceso durante la
fertilización in vitro. esta práctica es
controversial, ya que se destruye el embrión que
podría implantarse y desarrollarse con éxito.
-
Células madres embrionales: tomadas
defetos abortados
-
Células madres embrionales aisladas
de carconomas embrionales, un tipo de tumor que
puede ocurrir en los fetos.
La multipotencialidad se define como la
capacidad de generar células, pero sólo del tipo
celular del tejido al que pertenecen o residen.
Así pues, cuando el feto se encuentra
aproximadamente en el 3 mes de vida (fin de la etapa de
organogénesis), la mayor parte de sus células ya se
hallan diferenciadas según el tipo celular que se
necesita para cada órgano. Tras el nacimiento,
prácticamente todos los tejidos, sobre todo aquellos
que más se renuevan, conservan una cantidad pequeña
variable de células pluripotenciales capaces de
multiplicarse y poder así proporcionar células con el
fin de renovar y reparar los tejidos en los que residen.
Esas células formadoras de múltiples células hijas,
que están programadas para regenerar el tejido donde
residen, se llaman célula MULTIPOTENCIALES. Son
otro tipo de células madre o progenitoras (stem cells).
Estas células existen, y están
presentes en la mayoría de los órganos del adulto, y
conviviendo en su órgano con el resto de las células
diferenciadas, tiene una propiedad única: dar lugar a
los distintos tipos celulares que componen el órgano en
el que residen con el fin, por ejemplo, de renovar las
poblaciones de células que van envejeciendo.
Ejemplo: El corazón está compuesto por
millones de células de distintas estirpes: células
musculares, células endoteliales de revestimiento de
los vasos del corazón, células de conducción del
impulso nervioso... Muchas de esas células citadas, no
pueden dividirse, y si se llegaran a dividir, sólo
darían lugar a células iguales a ellas. Ahora bien, se
ha descubierto recientemente que existen células en el
corazón –células madre cardíacas-, que conviviendo
con las antes citadas, tienen la capacidad de dividirse
y dar lugar a células de las tres estirpes citadas.
Estas células algunos las llaman MULTIponteciales, por
su capacidad para dar regenerar células del órgano en
el que residen.
WASHINGTON.A9- El
presidente estadounidense, Barack Obama, levantó una
prohibición contra el financiamiento federal para la
investigación sobre células madre embrionarias,
prometiendo una “nueva frontera” para la
ciencia de su país, libre de interferencias políticas.
Embrión humano de 8 células, bajo el microscopio
óptico
Andrew Leonard www.aplmicro.com
Las células madre también están
presentes, aunque en pequeñas cantidades, en la
mayoría de los tejidos del cuerpo adulto, como indica
claramente su capacidad de auto-reparación (por
ejemplo, piel, hueso, hígado, etc.). Para la mayoría
de estos tejidos, sin embargo, la identificación y, en
mayor medida, el aislamiento del componente de la
célula madre no es nada trivial. Además, las células
madre adultas tienen un potencial de diferenciación muy
restringido, y sólo pueden generar un conjunto limitado
de tipos celulares.
El trabajo del grupo de Catherine
Verfaillie (Minneapolis, EEUU) ha revelado recientemente
que puede que existan células madre realmente
multipotentes en tejidos adultos. Las fuentes más
accesibles y por tanto las más investigadas de células
madre adultas son la médula ósea y el cordón
umbilical.
Imágenes de MEB de células madre de médula ósea
humana
Andrew Leonard www.aplmicro.com
Los transplantes de médula ósea son
bien conocidos por su utilización para el tratamiento
de pacientes con enfermedades sanguíneas, debido a su
componente de células madre hematopoyéticas (que
pueden producir células sanguíneas). Además, la
médula ósea también contiene una fuente de células
madre mesenquimales (CMM). Las CMM cultivadas in vitro
pueden generar hueso, cartílago, músculo y otros
tejidos conectivos. Verfaillie y sus colaboradores han
demostrado que dentro de las CMM existe un pequeño
grupo de células madre multipotentes. A partir de esta
subpoblación se puede crear una variedad mucho mayor de
tipos celulares, incluyendo algunos que pueden
diferenciarse en células cerebrales. Parece, después
de todo, que las células madre adultas podrían ser
más maleables de lo que se pensaba.
El cordón umbilical, aunque es
una fuente más limitada de células madre que la
médula ósea, contiene una mayor proporción de CMM y
de las del tipo multipotente. La empresa de
biotecnología BioE, en los Estados Unidos, ha
conseguido cultivar in vitro células del cordón
umbilical e inducirlas para que se desarrollen en
células nerviosas, del hígado, de grasa, y de hueso.
La empresa comercializa viales de estos cultivos
completamente caracterizados; de momento para la
investigación, aunque en el futuro es posible que
también para uso terapéutico.
La minúscula fracción de CMMs
multipotentes disponibles en la médula ósea supone un
inconveniente para los trabajos clínicos. Pero su
obtención es posible y permite que las células del
propio paciente puedan ser usadas para su terapia. El
cordón umbilical, aunque es una fuente más rica de
células madre adultas que la médula ósea, es menos
aplicable para terapias de paciente idéntico (pocos
pacientes tendrán aún el cordón umbilical, ¡pero
todos tienen huesos!)
La empresa estadounidense Viacord ofrece
ahora lo que podría ser lo mejor de ambos mundos.
Aunque las células madre umbilicales todavía no se
utilizan en terapia, mientras esperamos a que la
tecnología nos alcance, los clientes están utilizando
una especie de “seguro de células madre” para sus
hijos. Según informa la revista Nature Biotechnology,
por un coste de 125 dólares al mes, Viacord almacena
las células sanguíneas del cordón umbilical de su
bebé como una fuente de células propias para
asegurarse frente a posibles enfermedades futuras. Hasta
la fecha, aproximadamente 70.000 familias (acomodadas)
han contratado este servicio.
Desarrollo humano:
Los estudios en células madres
embrionarias proveen información de los eventos que
ocurren dureante el desarrollo en etapas muy
tempranas.La meta principal es identificar como las
células madres se diferencian en células diferenciadas
que forman los tejidos y órganos. Permiten identificar
el mecanismo por el cual los genes se
"encienden" o se "apagan". Muchas
condiciones médicas como el cáncero defectos de
nacimiento se deben a la división y diferenciación
anormal. Entender mejor estos mecanismo permitirá
encontrar nuevas estrategias y terapias.
Prueba de nuevas drogas:
Células madres humanas son usadas para
diferenciar líneas celulares donde se puedan probar
nuevos medicamentos, bajo condiciones estrictamente
controladas.
Terapia celular
Probablemente el principal campo de
aplicación sea la generación de nuevas células y
tejidos. Hoy en trasplante de tejidos y órganos tienen
múltiples limitantes, tanto en número disponible como
en los sistemas decompatibilidad y rechazo. Obtener
células madres, que se diferencien directamente en el
tipo celular que se necesita, ofrece la respuesta a este
problema.
Células madres adultas, como las
formadoras de células sanguíneas de la médula espinal
son actualmente el único tipo de células madres usadas
de manera usual en tratamientos. Los médicos han
realizado transplantes exitosos hace varios años de
estas células madre a pacientes cuyo sistema inmune
seha destruidopor tratamientos quimioterapeuticos luego
de enfermedades como leucemia, linfoma u otros
desórdenes autoinmunes.
Algunas de las enfermedades que se
beneficiarían con la terapia celular son:
-
Enfermedad de Parkinson: es
causada por la muerte progresiva de las neuronas que
producen dopamina, que es la sustancia que permite
la comunicación entre las neuronas y eventalmente
con los músculos. El reemplazo de estasneuronas a
partir detejido fetal fue una de las primeros
estudios,sin embargo los resultados fueron variales
y las consideraciones éticas muy numerosas. La
investigación actual se orienta hacia el uso de
células madre,tanto embrionales como adultas.
-
Diabetes tipo I: las
células del pancreas que producen insulina son
destruídas por el propio sistema inmune del
paciente. Nuevos estudios indican que sería posible
cultivar células madres embrionarias para la
diferenciación en célulasproductoras de insulina y
su trasnplante a la persona con diabetes.
-
Quemados: la piel es uno de
los órganos con rápida regeneración en elcurpo
adulto. Células madre pueden ser aisladas de la
piel, cultivadas in vitro y reimplantadas en
pacientescon quemaduraspor ejemplo.Uno de los
problemas aún no resuelto es que no se regeneran
glándulas sudoríparas o folículos pilosos.
-
Enfermedades cardiovasculares: privan
a las células cardíacas de oxígeno, matándolas.
La terapia con células madre, ya se está probando
en pacientes que fueron sometidos a cirugías de
corazón abierto, demostrando que las células madre
inyectadas en la corriente circulatoria o
directamente en el tejido cardíaco dañado ayuda a
la función cardíaca e inclusive a la formación de
nuevas células.
©2008
Therese Winslow,
El aspecto ético más discutido es el
relacionado con la obtención de las células
embrionarias humanas, pues esto significaría acabar con
la vida de los embriones de los que se obtengan las
células. Estos embriones pueden tener distintas
procedencias; con mayor frecuencia son embriones
sobrantes de fertilizaciones in vitro como procedimiento
para la reproducción asistida, pero también pudieran
ser embriones obtenidos in vitro con la única finalidad
de experimentar con ellos o bien creados por clonación,
proceso que corresponde a lo que se ha denominado “clonación
terapéutica”, en oposición a la llamada “clonación
reproductiva”, cuyo objetivo es crear un embrión para
la obtención de un ser humano.
La obtención in vitro de embriones con
el solo fin de la investigación, se ha juzgado por
algunos como éticamente inaceptable y el tema de
la clonación humana se mantiene en gran discusión y
con opiniones divididas entre los que se oponen a
cualquier tipo de clonación humana y aquellos que
aceptan solamente la “clonación terapéutica” con
rechazo de la “reproductiva”, criterio este último
que ha ido ganando progresivamente mayor apoyo de la
comunidad científica.
El argumento más fuerte que se emplea
en contra de la obtención de células embrionarias
humanas, es que esa produce el sacrificio de muchos
embriones, y para aquellos que consideran que la vida
comienza en el mismo momento de la unión del
espermatozoide con el óvulo, esa acción no sería
justificable, pues equivaldría a la destrucción de
vidas humanas.
En contra de ese criterio se señala que
no está claro que la vida de un individuo se inicie en
el instante de la fecundación, por lo que es discutible
que la individualidad comience con la fecundación. Esto
ha hecho que algunos estimen que es a partir de la
implantación del embrión en que hay vida humana y es
el período a partir del cual el embrión puede
considerarse un ser humano. También se ha indicado que
los embriones de baja calidad nunca serán seleccionados
para la implantación y están de acuerdo con el uso del
preembrión para salvar vidas mediante la investigación
o de la terapéutica.
La partenogénesis es otro método que
también se ha propuesto para la obtención de células
madre embrionarias y que puede contribuir a solucionar
los problemas éticos actuales creados por la
destrucción de embriones humanos. Con esta
técnica lo que se hace es activar el óvulo mediante
estímulos químicos o físicos para obtener un embrión
que se ha llamado embrión partenogénico. El producto
de este proceder no es un verdadero embrión, pues no
llega a desarrollarse a término, razón por lo que se
ha denominado “mola” o “huevo huero”. De este
producto artificial sería posible aislar células madre
embrionarias que por provenir de una estructura que no
es un verdadero embrión, no tendrían las implicaciones
éticas que se argumentan con el uso de embriones.
Otro punto para el análisis ético es
el de la producción de líneas de células madre
embrionarias humanas. En este sentido, nadie acepta que
se pague a quien dona los embriones para investigación,
pero hay empresas que parecen estar dispuestas a
registrar, patentar y comercializar esas líneas
celulares. Este es un tópico sobre el cual surgirán,
si no existen ya, muchas contradicciones desde el punto
de vista ético, pues no es razonable que embriones
donados para fines médicos, se lleguen a convertir en
productos biológicos comercializables que por otra
parte, por razones más bien financieras, no llegarían
a todos los que los necesitan.
Sobre qué tipo de célula madre, adulta
o embrionaria pudiera ser la mejor opción terapéutica,
se ha analizado que una buena razón para priorizar por
el momento la aplicación de las células madre adultas,
es que ya se conoce que estas se han podido cultivar in
vitro con un buen rendimiento, han evidenciado una
versatilidad hasta hace poco insospechada y su
aplicación terapéutica ha aportado resultados
prometedores, además de que no presentan problemas
éticos. Por supuesto, esto no excluye continuar las
investigaciones sobre las células madre embrionarias,
que a la luz de los conocimientos actuales, están aún
en fases preliminares.
Además, las células de la médula
ósea autóloga no están sometidas al sistema de
propiedad intelectual, pues pertenecen al propio
paciente y se considera un deber médico demostrar si
realmente son eficaces o no en la terapia celular
regenerativa, pues al igual que se ha argumentado en
relación con las cardiopatías, sería una verdadera
pena si su eficacia no fuera ampliamente investigada y
por esta razón, se limitaran los beneficios que
podrían recibir muchos enfermos.
Según han ido aumentando los
conocimientos, han ido también apareciendo muchas
interrogantes, entre estas algunas preocupaciones
éticas, en gran parte aún sin respuesta, pero que
seguramente la tendrán en un futuro no lejano, de forma
tal que se pueda definir el método más apropiado de
terapia celular regenerativa y el verdadero sitio que
ella debe ocupar en la práctica de la medicina actual
en condiciones éticas incuestionables.
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Terapia celular: tratamiento en el
que las células madres son inducidas a
diferenciarse en un tipo celular específico,
requerido para reparar tejido dañado o destruido
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Blastocisto: embrión preimplantado
de 150 células. Posee una capa externa de células
(trofoblasto), una cavidad llena de fluído
(blastocele),un una masa de células internas.
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Cultivo celular: crecimiento in
vitro (en vidrio) decélulas con un medio artificial
para investigación o tratamiento médico
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Diferenciació: proceso por el cual
una célula embrionariano especialzada adquiere
lascaracterísticas de una célula ya especializada
como una cardíaca,muscular o hepática. La
diferenciación está controlada por la interacción
de lo genes con las condiciones físicas y químicas
externas a la célula a traveés de señales
recibidas por las proteínas de la membrana.
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Ectodermo: capa externa de células
derivada de la masa interna de células del
blastocito. Forma el sistema nervioso, piel,
órganos sensoriales.
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Endodermo: capa mas interna de
células derivada de la masa interna de células del
blastocito. Forma el sistema respiratorio y
digestivo
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Human embryonic stem cell (hESC)—A
type of pluripotent stem cell derived from the inner
cell mass (ICM) of the blastocyst.
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Clonación reproductiva: proceso en
que se trnasfiere un núcleo de una célula
somática para producir un organismo completo,
geneticamente idéntico (animal) al organismo
donante del núcleo de la célula somática. En
mamíferos requiere la implantación en el útero.
El primer mamífero clonado fue una oveja Dolly en
1996.
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