Célula madre embrionaria

Células Madres Embrionarias Concepto: Las células madre embrionarias se derivan a partir de embriones muy tempranos llamados blastocitos; el diámetro de un blastocito humano es aproximadamente cuatro veces el tamaño de un cabello humano.

Células madre: Las células madre son la materia prima del cuerpo; a partir de ellas se generan todas las demás células con funciones especializadas. Bajo las condiciones adecuadas en el cuerpo o en un laboratorio, las células madre se dividen para formar más células llamadas células hijas.

Estas células hijas se convierten en nuevas células madre (autorrenovación) o en células especializadas (diferenciación) con una función más específica, como células sanguíneas, células cerebrales, células del músculo cardíaco o células óseas. Ninguna otra célula del cuerpo tiene la capacidad natural de generar nuevos tipos de células.

Ejemplos

Las células madres embrionarias se cultivan a partir de células encontradas en el embrión de tan sólo unos pocos días de edad. En humanos, ratones y otros mamíferos, el embrión, en esta etapa, es una pelota constituida de aproximadamente 100 células conocidas con el nombre de blastocito y está constituida por una capa externa de células o trofectodermo, que formará la placenta que contiene al embrión conforme va creciendo en el útero Un grupo interno de células, llamado masa celular interna, la cual es un agregado de 10-20 células. Estas células no están diferenciadas o especializadas y se multiplicarán y diferenciarán extensamente para formar los muchos tipos de células que se necesitan para formar un animal entero.

Características

Las células madre embrionarias humanas (ESC) son células pluripotentes, lo que significa que pueden fabricar cualquier otra célula del cuerpo. Están formadas a partir de blastocitos, células encontradas en embriones humanos en sus primeras fases de desarrollo. Muchas áreas de la ciencia utilizan ESC de ratones para estudiar cómo los blastocitos crecen hasta convertirse en células adultas y qué señales dirigen a las células madre a diferenciarse en células especializadas. Se ha aprendido mucho sobre el desarrollo embrionario y la enfermedad creando ratones quimera con ESC genéticamente modificadas. Estos ratones permiten a los investigadores analizar cómo contribuyen genes específicos a las funciones y enfermedades celulares.

¿Por qué hay tanto interés en las células madre?

Los investigadores y los médicos esperan que los estudios con células madre puedan ayudar a lo siguiente:

• Aumentar la comprensión sobre cómo ocurren las enfermedades.Al observar la maduración de células madre hasta formar células de los huesos, el músculo cardíaco, los nervios y otros órganos y tejidos, los investigadores y los médicos pueden comprender mejor cómo se desarrollan las enfermedades y las afecciones.

• Generar células sanas para reemplazar las células enfermas (medicina regenerativa).Las células madre pueden ser orientadas para convertirse en células específicas que pueden utilizarse para regenerar y reparar tejidos enfermos o dañados en las personas.

Las personas que podrían beneficiarse de las terapias con células madre incluyen aquellas con lesiones de la médula espinal, diabetes tipo 1, enfermedad de Parkinson, esclerosis lateral amiotrófica, enfermedad de Alzheimer, enfermedad cardíaca, accidente cerebrovascular, quemaduras, cáncer y osteoartritis. Las células madre pueden tener el potencial de crecer hasta convertirse en tejido nuevo para su uso en trasplantes y medicina regenerativa. Los investigadores continúan ampliando el conocimiento sobre células madre y sus aplicaciones en la medicina regenerativa y de trasplante.

• Probar nuevos medicamentos en cuanto a seguridad y eficacia. Antes de usar medicamentos experimentales en personas, los investigadores pueden usar algunos tipos de células madre para probar la seguridad y calidad de los medicamentos. Es muy probable que este tipo de pruebas tenga un impacto directo en el desarrollo de fármacos, en primer lugar para las pruebas de toxicidad cardíaca.

Entre las nuevas áreas de estudio se encuentra la efectividad del uso de células madre humanas que han sido programadas en células específicas de tejido para probar nuevos medicamentos. Para que las pruebas de los nuevos medicamentos sean precisas, las células deben ser programadas para que adquieran las propiedades del tipo de células a las que se dirige el medicamento. Se siguen estudiando técnicas para programar células en tipos de células específicas. Por ejemplo, se pueden generar células nerviosas para probar un nuevo medicamento para una enfermedad nerviosa. Las pruebas podrían mostrar si el nuevo medicamento tuvo algún efecto sobre las células y si las células fueron dañadas.

¿De dónde provienen las células madre?

Los investigadores han descubierto varias fuentes de células madre:

• Células madre embrionarias.Estas células madre provienen de embriones que tienen de tres a cinco días de vida. En esta etapa, un embrión se llama blastocisto y tiene alrededor de 150 células.

Estas son células madre pluripotentes, lo que significa que pueden dividirse en más células madre o pueden convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. Esta versatilidad permite que las células madre embrionarias se utilicen para regenerar o reparar tejidos y órganos enfermos.

• Células madre adultas.Estas células madre se encuentran en pequeñas cantidades en la mayoría de los tejidos adultos, como la médula ósea o la grasa. En comparación con las células madre embrionarias, las células madre adultas tienen una capacidad más limitada para generar diferentes células del cuerpo.

Hasta hace poco, los investigadores pensaban que las células madre adultas solo podían crear tipos de células similares. Por ejemplo, los investigadores pensaban que las células madre que residen en la médula ósea podían generar solo células sanguíneas. Sin embargo, la evidencia emergente sugiere que las células madre adultas pueden crear diferentes tipos de células. Por ejemplo, las células madre de la médula ósea podrían crear células óseas o del músculo cardíaco. Esta investigación ha llevado a la realización de ensayos clínicos tempranos para probar la utilidad y la seguridad en las personas. Por ejemplo, actualmente se están probando células madre adultas en personas con enfermedades neurológicas o cardíacas.

• Células adultas modificadas para que tengan las propiedades de las células madre embrionarias (células madre pluripotentes inducidas).Los científicos han transformado satisfactoriamente las células adultas normales en células madre mediante la reprogramación genética. Al modificar los genes de las células adultas, los investigadores pueden reprogramar las células para que actúen de manera similar a las células madre embrionarias.

Con esta nueva técnica los investigadores pueden utilizar células reprogramadas en lugar de células madre embrionarias y prevenir el rechazo del sistema inmunológico a las nuevas células madre. Sin embargo, los científicos aún no saben si el uso de células adultas modificadas causará efectos adversos en los humanos. Los investigadores han podido tomar células comunes del tejido conectivo y reprogramarlas para que se conviertan en células cardíacas funcionales. En estudios, los animales con insuficiencia cardíaca que fueron inyectados con nuevas células cardíacas presentaron una mejora en la función cardíaca y en el tiempo de supervivencia.

• Células madre perinatales.Los investigadores han descubierto células madre en el líquido amniótico, así como en la sangre del cordón umbilical. Estas células madre también tienen la capacidad de convertirse en células especializadas.

El líquido amniótico llena la bolsa que rodea y protege al feto en desarrollo en el útero. Los investigadores han identificado células madre en muestras de líquido amniótico extraídas de mujeres embarazadas para detectar anomalías, un procedimiento llamado amniocentesis. Se necesitan más estudios sobre las células madre del líquido amniótico para comprender su potencial.

¿Por qué hay controversias respecto del uso de células madre embrionarias?

Las células madre embrionarias se obtienen a partir de embriones en etapa temprana, un grupo de células que se forman cuando el óvulo de una mujer es fecundado con el espermatozoide de un hombre en una clínica de fertilización in vitro. Debido a que las células madre embrionarias humanas se extraen de embriones humanos, se han planteado varias preguntas y cuestiones sobre la ética de la investigación con células madre embrionarias. Los National Institutes of Health (Institutos Nacionales de Salud) crearon pautas para la investigación con células madre humanas en 2009. Las pautas definen a las células madre embrionarias y cómo pueden utilizarse en la investigación, e incluyen recomendaciones para la donación de células madre embrionarias. Además, las pautas establecen que las células madre embrionarias de embriones creados mediante fertilización in vitro solo se pueden utilizar cuando el embrión ya no es necesario.

¿De dónde vienen estos embriones?

Los embriones que se utilizan en la investigación de células madre embrionarias provienen de óvulos que fueron fertilizados en clínicas de fertilización in vitro pero que nunca fueron implantados en el útero de una mujer. Las células madre son donadas con el consentimiento informado de los donantes. Las células madre pueden vivir y crecer en soluciones especiales en tubos de ensayo o placas de Petri en los laboratorios.

¿Por qué los investigadores no pueden usar células madre adultas?

Aunque la investigación sobre células madre adultas es prometedora, las células madre adultas podrían no ser tan versátiles y duraderas como las células madre embrionarias. Es posible que las células madre adultas no puedan ser manipuladas para producir todo tipo de células, lo que limita la forma en que las células madre adultas pueden ser utilizadas para tratar enfermedades. Las células madre adultas también son más propensas a tener alteraciones debido a peligros ambientales, tales como toxinas, o por errores adquiridos por las células durante la replicación. Sin embargo, los investigadores han descubierto que las células madre adultas son más adaptables de lo que se pensaba al principio.

¿Qué son las líneas de células madre y por qué los investigadores quieren usarlas?

Una línea de células madre es un grupo de células que provienen de una sola célula madre original y se cultivan en un laboratorio. Las células de una línea de células madre siguen creciendo pero no se diferencian en células especializadas. Idealmente, permanecen libres de defectos genéticos y continúan creando más células madre. Pueden tomarse grupos de células de una línea de células madre y congelarse para su almacenamiento o compartirlos con otros investigadores.

¿Qué es la terapia con células madre (medicina regenerativa) y cómo funciona?

La terapia con células madre, también conocida como medicina regenerativa, promueve la reparación de tejidos enfermos, disfuncionales o lesionados utilizando células madre o sus derivados. Es el próximo capítulo en el trasplante de órganos y utiliza células en lugar de órganos de donantes, cuyo suministro es limitado. Los investigadores cultivan células madre en un laboratorio. Estas células madre se manipulan para especializarse en tipos específicos de células, como células del músculo cardíaco, células sanguíneas o células nerviosas. Las células especializadas luego pueden ser implantadas en una persona. Por ejemplo, si la persona tiene enfermedad cardíaca, las células podrían inyectarse en el músculo cardíaco. Las células sanas del músculo cardíaco trasplantadas podrían entonces contribuir a reparar el músculo cardíaco defectuoso. Los investigadores ya han demostrado que las células adultas de médula ósea guiadas para convertirse en células similares a las del corazón pueden reparar el tejido cardíaco en las personas, y hay más investigación en curso.

¿Ya se utilizaron células madre para tratar enfermedades?

Sí. Los médicos han realizado trasplantes de células madre, también conocidos como trasplantes de médula ósea. En estos trasplantes, las células madre reemplazan a las células dañadas por la quimioterapia o la enfermedad o sirven como una forma en que el sistema inmunológico del donante combate ciertos tipos de cáncer y enfermedades relacionadas con la sangre, como la leucemia, el linfoma, el neuroblastoma y el mieloma múltiple. Estos trasplantes utilizan células madre adultas o sangre del cordón umbilical. Los investigadores están probando células madre adultas para tratar otras condiciones, que incluyen diversas enfermedades degenerativas tales como la insuficiencia cardíaca.

¿Cuáles son los posibles problemas al usar células madre embrionarias en los seres humanos?

Para que las células madre embrionarias sean útiles en las personas, los investigadores deben estar seguros de que las células madre se diferenciarán en los tipos específicos de células deseadas. Los investigadores han descubierto formas de orientar a las células madre para que se conviertan en tipos específicos de células, por ejemplo, orientar células madre embrionarias para que se conviertan en células del corazón. Se están llevando a cabo investigaciones en esta área. Las células madre embrionarias también pueden crecer de forma irregular o especializarse en diferentes tipos de células espontáneamente. Los investigadores están estudiando cómo controlar el crecimiento y la diferenciación de las células madre embrionarias. Las células madre embrionarias también pueden desencadenar una respuesta inmunitaria en la que el cuerpo del receptor ataca a las células madre como si fuesen invasores extraños. Las células madre también pueden no funcionar normalmente, con consecuencias desconocidas. Los investigadores continúan estudiando cómo evitar estas posibles complicaciones.

¿Qué es la clonación terapéutica y qué beneficios podría ofrecer?

La clonación terapéutica, también llamada transferencia nuclear de células somáticas, es una técnica para crear células madre versátiles e independientes de los óvulos fertilizados. En esta técnica, el núcleo, que contiene el material genético, se extrae de un óvulo no fertilizado. El núcleo también se extrae de la célula de un donante. Este núcleo de donante se inyecta en el óvulo, reemplazando al núcleo que fue extraído, en un proceso llamado transferencia nuclear. El huevo se divide y pronto forma un blastocisto. Este proceso crea una línea de células madre que es genéticamente idéntica a las células del donante: en esencia, un clon. Algunos investigadores creen que las células madre derivadas de la clonación terapéutica pueden ofrecer beneficios respecto de las de los óvulos fertilizados, porque es menos probable que las células clonadas sean rechazadas una vez trasplantadas de nuevo al donante y pueden permitir que los investigadores vean exactamente cómo se desarrolla una enfermedad.

¿Ha sido beneficiosa la clonación terapéutica en las personas?

No. Los investigadores no han podido realizar con éxito la clonación terapéutica con seres humanos a pesar del éxito en otras especies. Sin embargo, en estudios recientes, los investigadores han creado células madre pluripotentes humanas al modificar el proceso de clonación terapéutica. Los investigadores continúan estudiando el potencial de la clonación terapéutica en las personas.

Fuentes

• www.eurostemcell.org
• www.mayoclinic.org