Célula Madre

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Célula madre

Las células madre suscitan un gran interés porque tienen potencial para el desarrollo de terapias de sustitución de células defectuosas o dañadas como consecuencia de diversos trastornos y lesiones, como la enfermedad de Parkinson, las cardiopatías y la diabetes. Hay dos tipos principales de células madre: las células madre embrionarias y las células madre adultas, que también se denominan células madre tisulares.

Células madre embrionarias

Las células madre embrionarias (a menudo denominadas células ES) son células madre derivadas de la masa celular interna de un embrión de mamífero en una fase muy temprana del desarrollo, cuando está compuesto por una esfera hueca de células en división (un blastocisto). Las células madre embrionarias procedentes de embriones humanos y de embriones de algunas otras especies de mamíferos pueden cultivarse en tejidos.

Las células madre embrionarias más estudiadas son las células madre embrionarias de ratón, de las que se informó por primera vez en 1981. Este tipo de células madre puede cultivarse indefinidamente en presencia del factor inhibidor de la leucemia (LIF), una citoquina glicoproteica. Si las células madre embrionarias de ratón cultivadas se inyectan en un embrión de ratón temprano en la fase de blastocisto, se integrarán en el embrión y producirán células que se diferenciarán en la mayoría o en todos los tipos de tejidos que se desarrollen posteriormente. Esta capacidad de repoblar embriones de ratón es la característica clave que define a las células madre embrionarias, y por ello se consideran pluripotentes, es decir, capaces de dar lugar a cualquier tipo de célula del organismo adulto. Si las células madre embrionarias se mantienen en cultivo en ausencia de LIF, se diferenciarán en “cuerpos embrionarios”, que se asemejan en cierto modo a los embriones tempranos de ratón en la fase de huevo-cilindro, con células madre embrionarias dentro de una capa externa de endodermo. Si las células madre embrionarias se injertan en un ratón adulto, se convertirán en un tipo de tumor llamado teratoma, que contiene una variedad de tipos de tejidos diferenciados.

Las células madre embrionarias de ratón se utilizan ampliamente para crear ratones modificados genéticamente. Para ello, se introducen nuevos genes en las células madre embrionarias en cultivo de tejidos, se selecciona la variante genética concreta que se desea y, a continuación, se insertan las células modificadas genéticamente en embriones de ratón. Los ratones “quiméricos” resultantes están compuestos en parte por células del huésped y en parte por las células madre embrionarias del donante. Mientras algunos de los ratones quiméricos tengan células germinales (espermatozoides u óvulos) derivadas de las células madre embrionarias, es posible criar una línea de ratones que tengan la misma constitución genética que las células madre embrionarias y que, por tanto, incorporen la modificación genética realizada in vitro. Este método se ha utilizado para producir miles de nuevas líneas genéticas de ratones.Entre las Líneas En muchas de estas líneas genéticas, se han eliminado genes individuales para estudiar su función biológica; en otras, se han introducido genes que tienen las mismas mutaciones que se encuentran en diversas enfermedades genéticas humanas. Estos “modelos de ratón” para enfermedades humanas se utilizan en la investigación para estudiar tanto la patología de la enfermedad como nuevos métodos de terapia.

Células madre embrionarias humanas

La amplia experiencia con células madre embrionarias de ratón permitió a los científicos cultivar células madre embrionarias humanas a partir de embriones humanos tempranos, y en 1998 se creó la primera línea de células madre humanas. Las células madre embrionarias humanas son en muchos aspectos similares a las células madre embrionarias de ratón, pero no requieren LIF para su mantenimiento. Las células madre embrionarias humanas forman una amplia variedad de tejidos diferenciados in vitro, y forman teratomas cuando se injertan en ratones inmunodeprimidos. No se sabe si las células pueden colonizar todos los tejidos de un embrión humano, pero se presume, por sus otras propiedades, que se trata efectivamente de células pluripotentes, por lo que se consideran una posible fuente de células diferenciadas para la terapia celular, es decir, la sustitución de un tipo celular defectuoso de un paciente por células sanas. A partir de las células madre embrionarias podrían producirse grandes cantidades de células, como neuronas secretoras de dopamina para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson y células beta pancreáticas secretoras de insulina para el tratamiento de la diabetes, para su trasplante celular. Hasta ahora, las células para este fin sólo podían obtenerse de fuentes muy limitadas, como las células beta pancreáticas obtenidas de cadáveres de donantes de órganos humanos.

El uso de células madre embrionarias humanas plantea problemas éticos, ya que los embriones en fase de blastocisto se destruyen en el proceso de obtención de las células madre. Los embriones de los que se han obtenido las células madre se producen a través de la fecundación in vitro, y las personas que consideran que los embriones humanos en fase de preimplantación son seres humanos suelen creer que ese trabajo es moralmente incorrecto. Otros lo aceptan porque consideran que los blastocistos son simples bolas de células, y a las células humanas utilizadas en los laboratorios no se les ha concedido hasta ahora ningún estatus moral o legal especial. Además, se sabe que ninguna de las células de la masa celular interna está destinada exclusivamente a formar parte del propio embrión: todas las células aportan una parte o la totalidad de su descendencia celular a la placenta, a la que tampoco se le ha concedido un estatus legal especial. La divergencia de opiniones sobre esta cuestión queda ilustrada por el hecho de que el uso de células madre embrionarias humanas está permitido en algunos países y prohibido en otros.

En 2009, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos aprobó el primer ensayo clínico diseñado para probar una terapia basada en células madre embrionarias humanas, pero el ensayo se detuvo a finales de 2011 por falta de financiación (o financiamiento) y por un cambio en las directrices comerciales de la empresa biotecnológica estadounidense Geron. La terapia que se iba a probar se conocía como GRNOPC1, que consistía en células progenitoras (células parcialmente diferenciadas) que, una vez dentro del organismo, maduraban hasta convertirse en células neuronales conocidas como oligodendrocitos. Los progenitores de oligodendrocitos del GRNOPC1 procedían de células madre embrionarias humanas. La terapia se diseñó para restaurar la función nerviosa en personas que sufren una lesión medular aguda.

Células germinales embrionarias

Las células germinales embrionarias (EG), derivadas de las células germinales primordiales que se encuentran en la cresta gonadal de un embrión tardío, tienen muchas de las propiedades de las células madre embrionarias. Las células germinales primordiales de un embrión se convierten en células madre que en el adulto generan los gametos reproductivos (espermatozoides u óvulos).Entre las Líneas En ratones y seres humanos es posible cultivar células germinales embrionarias en cultivos de tejidos con los factores de crecimiento apropiados, a saber, LIF y otra citoquina llamada factor de crecimiento de fibroblastos.

Células madre adultas

Algunos tejidos del cuerpo adulto, como la epidermis de la piel, el revestimiento del intestino delgado y la médula ósea, experimentan un recambio celular continuo. Contienen células madre, que persisten indefinidamente, y un número mucho mayor de “células amplificadoras del tránsito”, que surgen de las células madre y se dividen un número finito de veces hasta diferenciarse. Las células madre existen en nichos formados por otras células, que segregan sustancias que mantienen a las células madre vivas y activas. Algunos tipos de tejido, como el hepático, presentan una división celular mínima o sólo la sufren cuando se lesionan.Entre las Líneas En estos tejidos probablemente no exista una población especial de células madre, y cualquier célula puede participar en la regeneración del tejido cuando sea necesario.

Células madre epiteliales

La epidermis de la piel contiene capas de células llamadas queratinocitos. Sólo la capa basal, junto a la dermis, contiene células que se dividen. Algunas de estas células son células madre, pero la mayoría son células amplificadoras del tránsito. Los queratinocitos se desplazan lentamente hacia el exterior de la epidermis a medida que maduran, y finalmente mueren y se desprenden en la superficie de la piel. El epitelio del intestino delgado forma proyecciones denominadas vellosidades, que están intercaladas con pequeñas fosas denominadas criptas. Las células que se dividen se encuentran en las criptas, y las células madre se encuentran cerca de la base de cada cripta. Las células se producen continuamente en las criptas, migran a las vellosidades y finalmente se desprenden hacia el lumen del intestino. A medida que migran, se diferencian en los tipos celulares característicos del epitelio intestinal.

Médula ósea y células madre hematopoyéticas

La médula ósea contiene células denominadas células madre hematopoyéticas, que generan todos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmunitario. Las células madre hematopoyéticas también se encuentran en pequeñas cantidades en la sangre periférica y en mayor número en la sangre del cordón umbilical.Entre las Líneas En la médula ósea, las células madre hematopoyéticas están ancladas a los osteoblastos del hueso trabecular y a los vasos sanguíneos. Generan una progenie que puede convertirse en linfocitos, granulocitos, glóbulos rojos y algunos otros tipos de células, dependiendo del equilibrio de los factores de crecimiento en su entorno inmediato.

Los trabajos con animales de experimentación han demostrado que los trasplantes de células madre hematopoyéticas pueden colonizar ocasionalmente otros tejidos, convirtiéndose las células trasplantadas en neuronas, células musculares o epitelios. El grado en que las células madre hematopoyéticas trasplantadas son capaces de colonizar otros tejidos es extremadamente pequeño. A pesar de ello, se está explorando el uso de trasplantes de células madre hematopoyéticas para afecciones como las enfermedades cardíacas o los trastornos autoinmunes. Es una opción especialmente atractiva para quienes se oponen al uso de células madre embrionarias.

Los trasplantes de médula ósea (también conocidos como injertos de médula ósea) representan un tipo de terapia con células madre de uso común. Se utilizan para que los pacientes con cáncer puedan sobrevivir a dosis de radioterapia o quimioterapia que, de otro modo, serían letales y destruirían las células madre de la médula ósea. Para este procedimiento, se extrae la médula del propio paciente antes del tratamiento del cáncer y se reinfunde en el cuerpo después del tratamiento. Las células madre hematopoyéticas del trasplante colonizan la médula dañada y acaban repoblando la sangre y el sistema inmunitario con células funcionales. Los trasplantes de médula ósea también suelen realizarse entre individuos (aloinjerto).Entre las Líneas En este caso, la médula injertada tiene algún efecto antitumoral beneficioso. Los riesgos asociados a los aloinjertos de médula ósea son el rechazo del injerto por el sistema inmunitario del paciente y la reacción de las células inmunitarias del injerto contra los tejidos del paciente (enfermedad de injerto contra huésped).

La médula ósea es una fuente de células madre mesenquimales (a veces denominadas células estromales de la médula o MSC), que son precursoras de las células madre no hematopoyéticas que tienen el potencial de diferenciarse en varios tipos de células diferentes, incluidas las que forman el hueso, el músculo y el tejido conectivo.Entre las Líneas En cultivos celulares, las células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea demuestran su pluripotencia cuando se exponen a sustancias que influyen en la diferenciación celular. El aprovechamiento de estas propiedades pluripotentes se ha convertido en algo muy valioso para la generación de tejidos y órganos trasplantables.Entre las Líneas En 2008, los científicos utilizaron células madre mesenquimales para crear una sección de tráquea que se trasplantó a una mujer cuyas vías respiratorias superiores estaban gravemente dañadas por la tuberculosis. Las células madre se obtuvieron de la médula ósea de la mujer, se cultivaron en un laboratorio y se utilizaron para la ingeniería de tejidos.Entre las Líneas En el proceso de ingeniería, se despojó a la tráquea del donante de sus revestimientos celulares interiores y exteriores, dejando atrás un “andamio” de tejido conectivo. Las células madre derivadas del receptor se utilizaron entonces para recolonizar el interior del andamio, y las células epiteliales normales, también aisladas del receptor, se utilizaron para recolonizar el exterior de la tráquea. El uso de las propias células del receptor para poblar el andamio de la tráquea evitó el rechazo inmunológico y eliminó la necesidad de una terapia de inmunosupresión. El trasplante, que tuvo éxito, fue el primero de este tipo.

Células madre neurales

Las investigaciones han demostrado que también existen células madre en el cerebro.Entre las Líneas En los mamíferos se forman muy pocas neuronas nuevas después del nacimiento, pero en los bulbos olfatorios y en el hipocampo se forman continuamente algunas neuronas. Estas neuronas surgen de células madre neurales, que pueden cultivarse in vitro en forma de neuroesferas -pequeños grupos celulares que contienen células madre y parte de su progenie-. Este tipo de células madre se está estudiando para su uso en terapia celular para tratar la enfermedad de Parkinson y otras formas de neurodegeneración o daños traumáticos en el sistema nervioso central.

Transferencia nuclear de células somáticas
Tras los experimentos con animales, incluidos los utilizados para crear la oveja Dolly, se ha debatido mucho sobre el uso de la transferencia nuclear de células somáticas (TNCS) para crear células humanas pluripotentes.Entre las Líneas En la TNCS se extrae el núcleo de una célula somática (una célula totalmente diferenciada, excluyendo las células germinales), que contiene la mayor parte del ADN de la célula (ácido desoxirribonucleico), y se transfiere a un óvulo no fecundado al que se le ha extraído su propio ADN nuclear. El óvulo se cultiva hasta que alcanza la fase de blastocisto. A continuación, se extrae la masa celular interna del óvulo y las células se cultivan para formar una línea de células madre embrionarias (generaciones de células procedentes del mismo grupo de células progenitoras). Estas células pueden ser estimuladas para que se diferencien en varios tipos de células necesarias para el trasplante. Como estas células serían genéticamente idénticas a las del donante original, podrían utilizarse para tratar al donante sin problemas de rechazo inmunológico. Los científicos generaron con éxito células madre embrionarias humanas a partir de embriones humanos SCNT por primera vez en 2013.

Aunque es prometedora, la generación y el uso de células madre embrionarias derivadas de la TNCS es controvertida por varias razones. Una de ellas es que la TNCS puede requerir más de una docena de óvulos antes de que uno de ellos produzca con éxito células madre embrionarias. Los óvulos humanos son escasos y existen muchos problemas legales y éticos asociados a la donación de óvulos. También se desconocen los riesgos que conlleva el trasplante de células madre derivadas de la TNCS en humanos, ya que no se conoce del todo el mecanismo por el que el óvulo no fecundado es capaz de reprogramar el ADN nuclear de una célula diferenciada. Además, la TNCS se utiliza habitualmente para producir clones de animales (como Dolly). Aunque la clonación de seres humanos es actualmente ilegal en todo el mundo, el óvulo que contiene el ADN nuclear de una célula adulta podría, en teoría, implantarse en el útero de una mujer y llegar a nacer como un auténtico humano clonado. Por ello, existe una fuerte oposición entre algunos grupos al uso de la TNCS para generar células madre embrionarias humanas.

Células madre pluripotentes inducidas

Debido a las cuestiones éticas y morales que rodean el uso de células madre embrionarias, los científicos han buscado formas de reprogramar células somáticas adultas. Los estudios de fusión celular, en los que células somáticas adultas diferenciadas cultivadas con células madre embrionarias se fusionan con las células madre y adquieren propiedades similares a las de las células madre embrionarias, condujeron a la idea de que genes específicos podrían reprogramar células adultas diferenciadas. Una de las ventajas de la fusión celular es que se basa en las células madre embrionarias existentes en lugar de los óvulos. Sin embargo, las células fusionadas estimulan una respuesta inmunitaria cuando se trasplantan a humanos, lo que provoca el rechazo del trasplante. Por ello, la investigación se ha centrado cada vez más en los genes y proteínas capaces de reprogramar las células adultas a un estado pluripotente. Para hacer que las células adultas sean pluripotentes sin fusionarlas con células madre embrionarias, hay que introducir en los núcleos de las células adultas los genes reguladores que inducen la pluripotencia. Para ello, las células adultas se cultivan y se insertan combinaciones específicas de genes reguladores en retrovirus (virus que convierten el ARN [ácido ribonucleico] en ADN), que luego se introducen en el medio de cultivo. Los retrovirus transportan el ARN de los genes reguladores al núcleo de las células adultas, donde los genes se incorporan al ADN de las células. Aproximadamente 1 de cada 10.000 células adquiere propiedades de célula madre embrionaria. Aunque el mecanismo es aún incierto, está claro que algunos de los genes confieren propiedades de células madre embrionarias mediante la regulación de otros numerosos genes. Las células adultas que se reprograman de este modo se conocen como células madre pluripotentes inducidas (iPS).

Al igual que las células madre embrionarias, las células madre pluripotentes inducidas pueden ser estimuladas para que se diferencien en determinados tipos de células que, en principio, podrían utilizarse para tratamientos específicos de enfermedades. Además, la generación de células madre pluripotentes inducidas a partir de células adultas de pacientes afectados por enfermedades genéticas puede utilizarse para modelar las enfermedades en el laboratorio. Por ejemplo, en 2008 los investigadores aislaron células de la piel de un niño con una enfermedad neurológica hereditaria llamada atrofia muscular espinal y luego reprogramaron estas células en células madre pluripotentes inducidas. Las células reprogramadas conservaron el genotipo de la enfermedad de las células adultas y fueron estimuladas para diferenciarse en neuronas motoras que mostraban insuficiencias funcionales asociadas a la atrofia muscular espinal. Al recapitular la enfermedad en el laboratorio, los científicos pudieron estudiar de cerca los cambios celulares que se producen a medida que la enfermedad progresa. Estos modelos prometen no sólo mejorar la comprensión de los científicos de las enfermedades genéticas, sino también facilitar el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas adaptadas a cada tipo de enfermedad genética.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

En 2009, los científicos lograron generar células de la retina del ojo humano mediante la reprogramación de células de piel adultas. Este avance permitió investigar con detalle el desarrollo embrionario de las células de la retina y abrió vías para la generación de nuevas terapias para las enfermedades oculares. La producción de células de la retina a partir de células de la piel reprogramadas puede ser especialmente útil para el tratamiento de la retinosis pigmentaria, que se caracteriza por la degeneración progresiva de la retina, que acaba provocando ceguera nocturna y otras complicaciones de la visión. Aunque también se han producido células de la retina a partir de células madre embrionarias humanas, la pluripotencia inducida representa un enfoque menos controvertido. Los científicos también han explorado la posibilidad de combinar la tecnología de las células madre pluripotentes inducidas con la terapia génica, lo que sería especialmente valioso para los pacientes con enfermedades genéticas que se beneficiarían de un trasplante autólogo.

Los investigadores también han logrado generar células madre cardíacas para el tratamiento de ciertas formas de enfermedad cardíaca mediante el proceso de desdiferenciación, en el que se estimula a las células cardíacas maduras para que se conviertan en células madre. El primer intento de trasplante de células madre cardíacas autólogas se llevó a cabo en 2009, cuando los médicos aislaron tejido cardíaco de un paciente, cultivaron el tejido en un laboratorio, estimularon la desdiferenciación celular y luego reinfundieron las células madre cardíacas directamente en el corazón del paciente.Entre las Líneas En 2011 se publicó un estudio similar en el que participaron 14 pacientes que se sometieron a una operación de bypass cardíaco seguida de un trasplante de células madre cardíacas. Más de tres meses después del trasplante de células madre, los pacientes experimentaron una ligera pero detectable mejora de la función cardíaca.

Las células madre pluripotentes inducidas específicas para cada paciente y las células desdiferenciadas son muy valiosas en cuanto a sus aplicaciones terapéuticas porque es poco probable que sean rechazadas por el sistema inmunitario. Sin embargo, antes de que las células madre pluripotentes inducidas puedan utilizarse para tratar enfermedades humanas, los investigadores deben encontrar una forma de introducir los genes de reprogramación activa sin utilizar retrovirus, que pueden causar enfermedades como la leucemia en los seres humanos. Una posible alternativa al uso de retrovirus para transportar genes reguladores al núcleo de las células adultas es el uso de plásmidos, que son menos tumorales que los virus.

En 2021, varios equipos de investigación, trabajando de forma independiente, generaron estructuras similares a blastocitos humanos in vitro.

Detalles

Las estructuras se cultivaron utilizando diferentes tipos de poblaciones celulares, entre ellas células madre embrionarias humanas, células iPS y células cutáneas adultas reprogramadas. El avance proporcionó un medio novedoso para estudiar el desarrollo embrionario humano y las primeras etapas del embarazo.

Revisión de hechos: Brite
A continuación se examinará el significado.

¿Cómo se define? Concepto de Célula madre

La célula madre es una célula indiferenciada que puede dividirse para producir algunas células descendientes que continúan como células madre y algunas células destinadas a diferenciarse (convertirse en especializadas). Las células madre, como la ciencia ha ido averiguando a lo largo del tiempo, son una fuente continua de las células diferenciadas que componen los tejidos y órganos de animales y plantas. Véase la definición de Célula madre en el diccionario.

Características de Célula madre

Recursos

Traducción de Célula madre

Inglés: Stem cell
Francés: Cellule souche
Alemán: Stammzelle
Italiano: Cellula staminale
Portugués: Célula estaminal
Polaco: Komórka macierzysta

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Véase También

• Bioética
• Comercio de órganos
• Clonación humana
• Ingeniería genética
• Clonación
• Organismo genéticamente modificado

• Célula indiferenciada

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