Células madre

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Células madre
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Concepto:Es una célula capaz de autorrenovarse mediante divisiones mitóticas y producir células de uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de multipotencialidad.

Células madre o stem cell. Es una célula multipotencial o pluripotencial, apta para generar uno o más tipos de células diversificadas y que posee la capacidad de autorrenovación. Por la importancia de su utilización para potenciar la salud humana es en la actualidad uno de los objetivos de investigación priorizados en todos los países del mundo y en diferentes áreas de la biotecnología humana.

Contenido

Definición

Célula madre o stem cell se define como una célula progenitora, autorrenovable, capaz de regenerar uno o más tipos celulares diferenciados. Las células que integran los tejidos, ya sea de modo natural o por una enfermedad aguda o crónica, sufren un deterioro y se degeneran a lo largo de la vida de un organismo.

Las células de la médula ósea son el ejemplo más demostrativo de células madre órgano - específicas, porque son capaces de generar todos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmune. Existen en otros órganos del cuerpo humano, y ya se han aislado células madre de la piel, grasa subcutánea, músculo cardíaco y esquelético, cerebro, retina, páncreas, etc.

En la actualidad se han conseguido cultivar (multiplicar) estas células tanto en in-vitro (en el laboratorio), como in-vivo (en un modelo animal) utilizándolas para la reparación de tejidos dañados. A pesar de todo, la aplicación de estas técnicas de transferencia de células madre de adulto para el recambio y reparación de tejidos enfermos está todavía en sus comienzos.

Son células multipotenciales porque hasta el presente se creía de que estas células madre órgano -específicas, están limitadas a generar sólo células especializadas y diferenciadas del tejido donde residen, es decir, han perdido la capacidad de dar lugar a otras estirpes celulares de cuerpo.

Actualmente múltiples estudios reciente han hecho cambiar esta visión de las células madre órgano-específicas, haciendo evidente que células madre de adulto procedentes de cualquier tejido pueden diferenciarse a células y tejidos de otras localizaciones y estirpes distintas.

Se ha comprobado mediante experimentos realizados que células madre de adulto, cultivadas y sometidas a ambientes humorales distintos a los habituales, pueden reprogramarse o transdiferenciarse, y dar lugar a otros tipos celulares que hasta ahora se pensaba que eran incapaces de generar. Es decir, ya no serían multipotenciales, si no pluripotenciales. Si esto es así, se podría decir que no existe una diferencia esencial entre la célula madre embrionarias y las de adulto.

Clasificación de las células madre

En los animales superiores, las células madre se clasifican en los siguientes grupos:

  • Células madre embriónicas (ES).
  • Células madre germinales (EG).
  • Células madre de los teratomas y teratocarcinomas.

Células madre embriónicas: Derivan de la masa celular interna del embrión en el estadio de blastocito (7-14 días) y son totipotentes/ pluripotentes. A partir de ellas, y trás muchas divisiones celulares, surgirán con las que forman parte del tejido especializado. Dotadas de 2 propiedades importantes: auto renovación y pluripotencia, características importantes para poder ser utilizadas en terapia celular.

Células madre germinales (EG). Se localizan en la cresta germinal de los fetos, lugar donde se produce la diferenciación de la línea germinal. Células madre de los teratomas y teratocarcinomas: Se localizan en las gónadas en forma de tumoración. Las células diferenciadas del tumor se forman a partir de células madre pluripotentes de carcinoma embrionario que derivan, a su vez, de células primordiales germinales del embrión (posimplantación). Son tumores que contienen una gran variedad de tipos celulares que incluyen desde células musculares, cartílago, hueso, epitelio, neuroectodermo primitivo, estructuras ganglionares y epitelio glandular, es decir, derivan de las 3 capas embrionarias que tiene un embrión (endodermo, mesodermo y ectodermo).

Las células diferenciadas del tumor se han cultivado y se ha comprobado que mantienen la capacidad pluripotencial. Uno de los experimentos más espectaculares fue que tras el tratamiento de una línea celular de un tumor testicular con ácido retinoico, las células se diferenciaron a células nerviosas.

Medicina regenerativa

La medicina regenerativa una nueva rama de la medicina que ha surgido en los últimos años, fundamentada en los nuevos conocimientos sobre las células madre y en su capacidad de convertirse en células de diferentes tejidos.

En los últimos años se ha producido un extraordinario avance en los conocimientos relacionados con diferentes ramas biomédicas, entre ellas la biología celular. Esto ha dado un notable impulso a la medicina regenerativa. Esta disciplina médica se ha basado fundamentalmente en los nuevos conocimientos sobre las células madre y en su capacidad de convertirse en células de diferentes tejidos.

Un aspecto que se debe destacar y que conforma el elemento básico de este tipo de medicina, es que se apoya en los mismos factores intra e intercelulares que el organismo emplea para su auto-reparación. Se sustenta en la terapia celular, en la administración de elementos subcelulares y en la ingeniería de tejidos, conductas utilizadas para remplazar por células sanas a las células dañadas por diversos procesos en determinados tejidos.

Ventajas y desventajas de las células madre embrionarias y adultas

Se han creado grandes perspectivas terapéuticas debido a estudios realizados que han puesto en evidencia las propiedades pluripotenciales de algunos tipos de células madre adultas, por lo que se ha planteado que aunque no están bien definidas las características de estas células y su mecanismo de acción, es posible que se amplíe su uso clínico mediante su aplicación autóloga en la regeneración de tejidos.

Entre las ventajas de las células madre embrionaria humana está que ellas virtualmente pueden formar cualquier tipo de tejido y mantenerse indefinidamente en cultivo.

En su contra tendrían los problemas éticos que provienen de la necesidad de extraerla de su medio natural que es un embrión en desarrollo, lo que equivaldría a la interrupción de la vida de un nuevo ser ya en proceso de formación. Además, su procedencia alogénica es en la actualidad una gran limitante, establecida por las conocidas diferencias en el sistema de histocompatilidad HLA.

Esto pudiera resolverse a mediano o largo plazo mediante el desarrollo de óptimos métodos de inmunotolerancia o en un período más cercano, con el empleo de células embrionarias provenientes del propio paciente, lo que equivaldría a un autotrasplante sin problemas de rechazo u otras reacciones inmunes que se presentan con el trasplante de células alogénicas.

La clonación terapéutica, que se realiza a través del desarrollo del método de la transferencia de un núcleo de célula somática del propio paciente a un óvulo desnucleado, con lo que se crea un embrión, derivado de una célula somática y que algunos han llamado "embrión artificial", el cual se lleva hasta la fase de blastocisto para la obtención de las células embrionarias que se utilizarían en el enfermo y que tendrían las características de células autólogas ,ya ha sido aceptada por gran parte de la sociedad científica, mientras que la clonación con fines reproductivos mantiene fuerte oposición por los problemas éticos, morales y culturales en que está sustentada la sociedad.

Células madre en probable cura contra el sida

La introducción de células madre en organismos infectados podría corregir deficiencias en el sistema inmune de enfermos de sida lo que podría significar la cura a este padecimiento.

Mediante la puesta en práctica por expertos de la Universidad de California de una nueva técnica para determinar la parte del genoma que se debe recortar, que requiere de la utilización de "dedos de zinc", los científicos lograron eliminar el gen de las células originarias de los glóbulos rojos, blancos y plaquetas, conocidas como hematopoyéticas; finalmente, las células, al dividirse, produjeron unas células inmunitarias que carecían de proteína CCR5, que es la molécula que causa la deficiencia.

Estas nuevas células fueron introducidas en sistemas de ratones, modificando por completo su estructura inmunodeficiente, antes de infectarlos con VIH. Doce semanas después los sistemas inmunitarios habían recuperado su fuerza inicial, contrario a los ratones que no recibieron las células madre modificadas.

En la Universidad de Pensilvania se está experimentando esta nueva técnica en un organismo humano; de allí dependerá, en gran medida, el éxito o no de la iniciativa.

Utilización de células madre para regenerar articulaciones

La implantación de células madre se ha mostrado eficaz en la regeneración de articulaciones en las rodillas con necrosis ósea, reduciendo en un 80 por ciento los casos, una terapia que puede evitar un elevado número de inclusión de prótesis, según un estudio realizado por médicos españoles y divulgado hoy, según informó la Asociación Médica para la Investigación y Desarrollo de las Ciencias del Aparato Locomotor.

El método de las células madre, tal como se demuestra en el estudio promovido por AMICAL, (Asociación Médica para la Investigación y Desarrollo de las Ciencias del Aparato Locomotor), está especialmente indicada para pacientes jóvenes, por las repercusiones que tiene la enfermedad y sus tratamientos en la calidad de vida.

La osteonecrosis afecta a 5 personas entre 30 y 50 años por cada 100 mil habitantes, en igual medida en hombres y a mujeres, y, si no se trata a tiempo, en un 82 por ciento de las ocasiones desemboca en una destrucción total del hueso afectado. Esta lesión se produce en el interior del hueso por un aumento de la presión intraósea en las articulaciones, lo que puede provocar la destrucción de la articulación y en consecuencia el desarrollo de artrosis derivada de necrosis ósea.

El equipo del doctor Ripoll, que lleva trabajando con células madre desde 2006, ha sido ahora pionero con su estudio al demostrar clínicamente la eficacia de las células madre implantadas por cirugía mínimamente invasiva para la recuperación de necrosis ósea de rodilla.

Algunas fuentes de obtención de células madre

La sangre congelada de muestras almacenadas puede usarse para crear células similares a las células madre, dijeron integrantes del equipo investigador del Instituto de Investigación Biomédica Whitehead, en Massachusetts, que trabajaron en el estudio.

El equipo usó células de la sangre para fabricar células madre pluripotentes o PS en el laboratorio, que se parecen mucho a las células madre de embriones humanos, pero están hechas de tejido ordinario. En el pasado, estas células PS se hacían con muestras de la piel, pero la sangre es mucho más fácil de extraer y almacenar, es la fuente más sencilla y accesible de células, porque es preferible sacar 20 mililitros de sangre que realizar una biopsia para obtener células de la piel.

Las células madre son las células maestras del cuerpo, la fuente de la sangre y el tejido renovados. Las provenientes de embriones tienen la capacidad de convertirse en todas las células posibles y también pueden proliferar en el laboratorio durante años. Las células PS se crean activando tres o cuatro genes que distinguen las células madre embrionarias. El hecho de utilizar usar la sangre ofrecerá oportunidades a los investigadores que quieren usar las células PS para estudiar cómo se desarrollan las enfermedades ya que existen enormes recursos, bancos de sangre, que pueden tener las únicas células viables de personas que quizás ya no viven, o de las primeras etapas de su enfermedad, utilizando este método, se pueden resucitar esas células como células madre pluripotentes inducidas. Si el paciente tenía una enfermedad neurodegenerativa, se pueden usar las células PS para estudiarla.

Embriones humanos

Los embriones humanos son fuente de obtención de células madre para poder curar enfermedades que se obtienen de diferentes maneras independientemente de lo polémico y contradictorio que resulta el tema desde el punto de vista ético.

Si la mujer a la que se le práctica la fertilización in vitro (FIV) se queda embarazada, la pareja puede optar por donar los embriones que no quieren para investigación o por eliminarlos. Una segunda fuente de embriones, todavía más polémica, para el abastecimiento de células madre sería la creación de embriones únicamente para investigación o tratamiento. Nunca existió ninguna intención de implantarlos en una mujer. La creación de un embrión con esta finalidad es considerada por muchas personas (y por algunos gobiernos) éticamente errónea.

Existe una última forma de obtener embriones humanos, basada en la utilización de la técnica de la clonación. Dicha técnica consiste en la creación de un embrión humano que contenga la composición genética completa de alguien que ya está vivo. Si fuera implantado en el útero de una mujer, el embrión podría técnicamente convertirse en un clon (una copia genéticamente igual) de esa persona. Si fuese utilizado para la investigación, el embrión proporcionaría células madre para la cura de enfermedades.

Trasplante de células madre

Uno de los problemas inmunológicos, que plantean las terapias del transplante son los que acaban con el rechazo del injerto. Sin embargo, la terapia alternativa de obtención, expansión y diferenciación de las células madre requiere el transplante de estas, con el riesgo obvio de un rechazo de este injerto celular. A pesar de tener abundante experiencia clínica, no se pueden extrapolar los resultados de ambas técnicas, ya que las células no poseen vascularización.

Está demostrado que un injerto es rechazado porque existe un reconocimiento por parte de los linfocitos T citotóxicos a moléculas del complejo de histocompatibilidad mayor (MHC) de clases I y II, expresadas en la superficie celular.

Estudios actuales de las células madre para la cura de diabetes mellitus

La diabetes mellitus puede subdividirse en 2 grandes enfermedades:

  • Diabetes mellitus tipo 1 (insulino-dependiente) o DM1, caracterizada por un proceso autoimmune de destrucción de las células productoras de insulina que provoca la falta de esta hormona.
  • Diabetes mellitus tipo 2 (no insulino-dependiente), que representa un 90% de los casos diagnosticados.

Su aparición se debe a la combinación entre la resistencia a la acción de la insulina por parte de los tejidos periféricos y una alteración de la función de la célula pancreática. Esta disfunción parece ser el resultado de la incapacidad de las células ß para producir y secretar insulina cuando aumenta la demanda de esta.

La diabetes afecta a un 4-5% de la población mundial, aunque el número de individuos que la padecen aumenta muy rápido, especialmente en los países desarrollados. Es la alteración metabólica más frecuente entre los humanos y conduce también a la aparición de complicaciones secundarias, tales como retinopatía, neuropatía y alteraciones cardiovasculares.

En un estudio poblacional realizado por el consejo asesor sobre la diabetes, en Cataluya (1997), se observó que la prevalencia de la enfermedad conocida es del 6,7% y que aumenta en relación con la edad, de manera que la prevalencia de DM tipo 2 global (conocida y no conocida) es del 10,3 en la población de 30 a 89 años.

El transplante de islotes pancreáticos es una esperanzadora estrategia para restaurar la masa de célula funcional en los pacientes diabéticos y poder así conseguir la normoglicemia; no obstante, presentan limitaciones, como ya se ha expuesto, el rechazo del injerto y el número de páncreas necesarios para la obtención de una cantidad óptima de islotes (al menos 2 donantes/pacientes) 20 Esto comporta la necesidad de identificar nuevas terapias genéticas como, por ejemplo, la obtención de células productoras de insulina a partir de células pluripotentes.

El desarrollo de la terapia celular brinda la posibilidad de una expansión y diferenciación de células permite abrir la esperanza de obtener un número suficiente de células que ayuden a partir de una pequeña muestra de tejido del paciente se pueda aislar y obtener in vitro nuevos islotes que podrían ser transplantados al propio paciente y evitar, de esta manera, problemas de rechazo.

Existe una nueva era del conocimiento en el campo de la ingeniería celular, que según definición realizada por el Dr. Bernat Soria es "un nuevo campo interdisciplinario que aplica los principios de la ingeniería y de las ciencias en la vida, en la obtención de sustitutos biológicos para restaurar, mantener o mejorar la función tisular".

Fuentes

Bibliografía

  • Hernández Ramírez P, Dorticós Balea E. Medicina regenerativa. Células madre embrionarias y adultas. Revista Cubana Hematología 2004; 20(3) Disponible en: revistas vol 20 3 2004
  • Mato Matute ME. Células madre: un nuevo concepto de medicina regenerativa.Editorial. Revista Cubana de Endocrinología 2004; 14 (2). Disponible en: revistas vol 15 2 2004
  • Araña Rosaínz Manuel de J. El transplante de células madre y la recuperación de la función. Editorial. Revista Cubana de Endocrinología 2004; 14 (2). Disponible en: revistas vol 15 2 2004
  • Hernández Ramírez P. Aspectos éticos en el empleo de las células madre. Revista Cubana de Hematología, Inmunología y Medicina Transfusional 2007; 23(2). Disponoble en: revistas vol 12 3 2007
  • Revista Nature Biotechnology. Publicación digital