Células madre
La células madre son también llamadas stem cells o «células troncales».
Una célula madre es aquella cuyo destino aún no "se ha decidido". Posee la capacidad de autorrenovarse mediante divisiones mitóticas (produciendo más células madre) o puede continuar la vía de diferenciación y producir células de distinto tipo dando así origen a uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados. En el estado embrionario temprano las células no se asemejan a ningún otro tipo de célula ( como las de los huesos, corazón o cualquier otra ).
En el caso de los adultos la mayoría de tejidos poseen una población específica propia de células madre que permiten su renovación periódica o su regeneración cuando se produce algún daño tisular.
Algunas células madre adultas son capaces de diferenciarse en más de un tipo celular como las células madre mesenquimales o mesenquimatosa( que pueden dar origen a distintos tipos de células como osteocitos, condrocitos, adipocitos, mioblastos ) y las células madre hematopoyéticas. Otras son precursoras directas de las células del tejido en el que se encuentran, como por ejemplo las células madre de la piel o las células madre gonadales (células madre germinales).
Las células madre embrionarias son las que forman parte de la masa celular interna de un embrión de 4-5 días de edad y tienen la capacidad de formar todos los tipos celulares de un organismo adulto. Una característica fundamental de las células madre embrionarias es que pueden mantenerse (en el embrión o en determinadas condiciones de cultivo) de forma indefinida, formando al dividirse una célula idéntica a ellas mismas, y manteniendo una población estable de células madre. La experimentación y utilización de este tipo de células conlleva problemas éticos profundos ya que normalmente implica la destrucción del embrión, no obstante existen técnicas aún experimentales que permitirían obtener células madre embrionarias sin la destruir el embrión.
Clasificación
Existen cuatro tipos de células madre:
- Célula madre totipotente: Puede crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todo los tipos celulares.
- Célula madre pluripotente: No puede formar un organismo completo, pero puede formar cualquier otro tipo de célula proveniente de los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares.
- Células madre multipotentes: Son aquellas que sólo pueden generar células de su propia capa o linaje embrionario de origen (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras).
- Células madre unipotentes: Pueden formar únicamente un tipo de célula particular.
Obtención de las células madre
El uso clínico principal de las células madre es como una fuente de células donantes, las cuales son usadas en el reemplazo de células durante las terapias de trasplante. Las células madre pueden ser obtenidas de varias fuentes:
- Embriones de repuesto: Las células madre pueden provenir de embriones extra que han sido almacenados en clínicas de fertilidad y que no fueron utilizados por las parejas donantes para la concepción de niños.
- Embriones de propósito especial: Estos son embriones creados por medio de fertilización in vitro (artificialmente en el laboratorio) para el propósito específico de obtener células madre.
- Embriones clonados: Estos son embriones clonados en laboratorios por medio del método de transferencia somática nuclear, con el fin de cosechar sus células madre.
- Fetos abortados: Los fetos de desarrollo temprano que han sido abortados contienen células madre, las cuales pueden ser cosechadas.
- Cordones umbilicales: Este tejido post-parto posee potencial para la investigación.
- Tejidos u órganos adultos: Se pueden obtener células madre de tejidos u órganos provenientes de adultos vivos durante la cirugía.
- Cadáveres: El aislamiento y supervivencia de células progenitoras neurales de tejidos post-mortem (hasta 20 horas después de la muerte) ha sido reportado y provee una fuente adicional de células madre humanas.
Las células madre embriónicas deben ser obtenidas cuando el embrión se encuentra en un estado temprano de su desarrollo, es decir, cuando el huevo fertilizado se ha dividido hasta formar aproximadamente 1.000 células. Estas células se separan y se mantienen en un envase de cultivo celular, deteniendo así el desarrollo embriónico que conlleva a la creación de un individuo. Es por esto que la investigación en células madre embriónicas es el tópico de debates éticos. El uso de células madre de adultos posa menos dilemas éticos. Sin embargo, las células madre de adultos pueden no tener el mismo potencial para usos médicos terapéuticos que tienen aquellas derivadas de los embriones.
Usos en biología
Básicamente, en biología se trabaja sobre dos tipos de células madre:
- Célula madre embrionaria (pluripotentes): En la actualidad se utilizan como modelo para estudiar el desarrollo embrionario y para entender cuáles son los mecanismos y las señales que permiten a una célula pluripotente llegar a formar cualquier célula plenamente diferenciada del organismo.
- Célula madre adulta: En un individuo adulto se conocen hasta ahora alrededor de 20 tipos distintos de células madre, que son las encargadas de regenerar tejidos en continuo desgaste (como la piel o la sangre) o dañados (como el hígado). Su capacidad es más limitada para generar células especializadas. Las células madre hematopoyéticas de médula ósea (encargadas de la formación de la sangre) son las más conocidas y empleadas en la clínica desde hace tiempo. En la misma médula, aunque también en sangre del cordón umbilical, en sangre periférica y en la grasa corporal se ha encontrado otro tipo de célula madre, denominada mesenquimal que puede diferenciarse en numerosos tipos de células de los tres derivados embrionarios (musculares, vasculares, nerviosas, hematopoyéticas, óseas, etc). Aunque aún no se ha podido determinar su relevancia fisiológica se están realizando abundantes ensayos clínicos para sustituir tejidos dañados (corazón) por derivados de estas células.
La célula madre por excelencia es el cigoto, formado cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide. El cigoto es totipotente, es decir, puede dar lugar a todas las células del feto y a la parte embrionaria de la placenta.
Conforme el embrión se va desarrollando, sus células van perdiendo esta propiedad (totipotencia) de forma progresiva, llegando a la fase de blástula o blastocisto en la que contiene células pluripotentes (células madre embrionarias) capaces de diferenciarse en cualquier célula del organismo salvo las de la parte embrionaria de la placenta. Conforme avanza el desarrollo embrionario se forman diferentes poblaciones de células madre con una potencialidad de regenerar tejidos cada vez más restringida y que en la edad adulta se encuentran en "nichos" en algunos tejidos del organismo.
Recientes investigaciones lograron, mediante partenogénesis, activar óvulos humanos no fecundados, lo cual podría ser en futuro próximo una fuente sin controversias éticas para la consecución de células madre.
Células madre del líquido amniótico
Gracias a los últimos avances científicos se demostró que el líquido amniótico contiene células de tejidos embrionarios y extra embrionarios diferenciadas y no diferenciadas derivadas del ectodermo, del mesodermo y del endodermo. La tipología y las características de las células del líquido amniótico varían según el momento de la gestación y en función de la existencia de posibles patologías fetales.
Recientemente, se ha tenido constancia de experimentos que demuestran la presencia de células madre fetales mesenquimales con potencial diferenciador hacia elementos celulares derivados de tres hojas embrionarias, por ejemplo . Las células madre de líquido amniótico se expanden fácilmente en cultivo, mantienen la estabilidad genética y se pueden inducir a la diferenciación (estudios de Paolo De Coppi, Antony Atala, Giuseppe Simoni etc) también en células hematopoieticas. [Por eso representan una nueva fuente de células que podría tener múltiples aplicaciones en ingeniería de los tejidos y en la terapia celular, sobre todo para el tratamiento de anomalías congénitas en el periodo perinatal.
Las células madre de líquido amniótico no presentan controversia ética y pueden conservarse para uso propio.
Tratamientos
Muchas enfermedades destruyen las células que conforman algún tipo de tejido ( como sucede por ejemplo con el alzheimer ), en otras ocasiones la destrucción es producto de un trauma. Hasta hace algunos años no existían esperanzas fundadas de poder regenerar esos tejidos, sin embargo las investigaciones con células madre han abierto una enorme variedad de posibilidades de tratamiento.
Es menester sin embargo, aclarar que aunque ya existen algunos tratamientos con células madre, la mayoría aún se encuentran en una etapa experimental temprana. Investigaciones médicas, anticipan que un día con el uso de la tecnología, derivada de investigaciones para las células madre adultas y embrionarias, se podrá tratar el cáncer, diabetes, heridas en la espina dorsal y daño en los músculos, como también se podrán tratar otras enfermedades.
Muchos prometedores tratamientos de serias enfermedades han sido aplicados, usando células madre adultas. La ventaja de las células madre adultas sobre las embrionarias es que no hay problema en que sean rechazadas, porque normalmente las células madre son extraídas del paciente. Todavía existe un gran problema tanto científico como social rodeando de esta gran manera las investigaciones de las células madre embrionarias.
En los últimos años se está investigando en la proliferación In Vitro de las células madre de cordón umbilical para aumentar el número de células madre y cubrir la total necesidad para un trasplante. Estos estudios son muy prometedores y pueden permitir en un futuro utilizar células madre de cordón umbilical en terapia génica: podemos así tratar enfermedades causadas por la deficiencia o defecto de un determinado gen. Introduciendo un determinado gen en la proliferación de las células madre In Vitro y trasplantar tales células en el paciente receptor. El uso de otros tipos de células como portadores de genes buenos en pacientes con enfermedades causadas por deficiencias o déficits genéticos, está siendo testeado a nivel clínico.
Recientemente han sido utilizadas las células madre encontradas en la sangre del cordón umbilical para tratar pacientes con cáncer. Durante la quimioterapia, la mayoría de las células en crecimiento mueren por los agentes cito tóxicos. El efecto secundario de la quimioterapia es lo que los trasplantes de células madre tratan de revertir; la sustancia que se encuentra sana dentro del hueso del paciente, el tuétano, es remplazada por aquellas perdidas en el tratamiento.
En todos los actuales tratamientos de células madre, obtener células madre de un donante con el mismo tipo de sangre es preferible a que usar las del paciente mismo. Solo si (siempre como último recurso y si no se encontró un donante con el mismo tipo de sangre) es necesario para el paciente usar su propias células madre y si el paciente no tiene guardada su propia colección de células madre (sangre del cordón umbilical), entonces la sustancia contenedora en los huesos será removida antes de la quimioterapia, y re inyectada después.
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