Ciencia

Stem Cells: Un Resumen

National Institutes of Health (2000)

- 20.08.2001 - 

Este trabajo presenta información acerca de las stem cells (células madre).  Incluye una explicación de que son las stem cells, que son las células madre pluripotenciales, de donde derivan las células madre pluripotenciales, porque son importantes para la ciencia, porque comprenden una gran promesa para los avances en la salud y que son las stem cells adultas. 

Qué es una stem cell?

Las stem cells tienen la habilidad de dividirse por períodos indefinidos de tiempo en un cultivo celular y pueden dar lugar a células especializadas.  Son mejor descriptas en el contexto del desarrollo humano normal.  El desarrollo humano comienza cuando un espermatozoide fertiliza a un óvulo y crea una única célula con el potencial para formar un organismo entero.  Este óvulo fecundado es totipotencial, o sea que su potencial es total.  En las primeras horas luego de la fertilización, esta célula se divide en células totipotenciales idénticas.  Esto significa que si cualquiera de estas células fuera implantada en el útero de una mujer, podría dar lugar a un feto.  De hecho, los gemelos se desarrollan cuando dos células totipotenciales se separan y desarrollan dos humanos idénticos.  Aproximadamente cuatro días luego de la fertilización y después de varios ciclos de división celular, estas células totipotenciales comienzan a especializarse, formando una esfera hueca de células, llamado blastocito.  Este blastocito tiene una capa de células externas y adentro de la esfera hueca hay un grupo de células llamadas masa interna celular.

La capa externa de células desarrollará la placenta y otros tejidos de soporte necesarios para el desarrollo fetal en el útero.  La masa interna celular desarrollará todos los tejidos del cuerpo humano.  Aunque la masa interna celular puede formar virtualmente todos los tipos de células del cuerpo humano, no pueden formar a un organismo entero porque no pueden dar lugar a la placenta y a los tejidos de soporte necesarios para el desarrollo del feto en el útero humano.  Estas células de la masa interna son pluripotenciales, pueden dar lugar a muchos tipos de células pero no todos los tipos necesarios para el desarrollo del feto.  Debido a que su potencial no es total, no son células totipotenciales y no son embriones.  De hecho, si una célula de la masa interna fuera implantada en el útero de una mujer, no desarrollaría un feto.

Las células madre pluripotenciales sufren una especialización en otro tipo de células madre que van a dar lugar a células con una función particular.  Por ejemplo, las stem cells sanguíneas, que dan lugar a los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas.  Estas células madre más especializadas se llaman multipotentes.

Mientras que las stem cells son extraordinariamente importantes durante el desarrollo temprano humano, las stem cells multipotenciales también se encuentran en niños y adultos.  Por ejemplo, las stem cells de la médula ósea residen en todos los niños y adultos ya que tienen la función de reponer la fuente de células sanguíneas a través de la vida.  Una persona no puede sobrevivir sin estas stem cells. 

De donde derivan estas stem cells pluripotenciales?

Las stem cells provienen de dos fuentes.  En un caso se las aísla a partir de la masa interna celular de embriones humanos en estado de blastocito.  Los embriones provienen de clínicas de fertilización asistida con el consentimiento de las parejas donantes.  El cultivo de estas células da lugar a una línea de stem cells pluripotenciales.

La otra fuente de stem cells es a partir de su aislamiento de tejido fetal obtenido de embarazos interrumpidos.  

Aplicaciones potenciales de las stem cells pluripotenciales

Existen varias razones importantes de porque el aislamiento de stem cells pluripotenciales es importante para la ciencia y los avances de la salud.  A un nivel fundamental, las stem cells pluripotenciales podrían ayudar a comprender los complejos eventos que ocurren durante el desarrollo humano.  Una de las metas primarias de este trabajo sería la identificación de los factores involucrados en los procesos de decisiones celulares que resultan en la especialización celular.  Algunas de las condiciones médicas más serias, como el cáncer y las alteraciones congénitas, se deben a la especialización y división celular anormal.  La mejor comprensión de los procesos celulares normales nos permitirían delinear los errores fundamentales que causan las enfermedades fatales.

La investigación de las stem cells pluripotenciales cambiaría dramáticamente la forma en que se desarrollan las drogas y su prueba para la seguridad.  Por ejemplo, los nuevos medicamentos podrían ser probados inicialmente usando líneas de células humanas. 

Quizá el potencial más importante de aplicación de las stem cells pluripotenciales es la generación de células y tejidos que pueden ser utilizados para las llamadas “terapias celulares”.  Muchas enfermedades y alteraciones resultan en la disrupción d la función celular o en la destrucción de tejidos del cuerpo.  Hoy en día, los órganos y tejidos donados son usados para reemplazar los destruidos.  Desafortunadamente, el número de personas que sufren de estas enfermedades es mucho mayor al número de donantes.  Las stem cells pluripotenciales, estimuladas para desarrollar células especializadas, ofrecen la posibilidad de una fuente renovable de células  y tejidos de reemplazo para tratar un espectro de enfermedades, condiciones y discapacidades incluyendo la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, daño de médula espinal, derrame cerebral, quemaduras, enfermedades cardiovasculares, diabetes, osteoartritis y artritis reumatoidea. 

Algunos ejemplos son:

·        El transplante de células cardiacas sanas podría proveer nuevas esperanzas para los pacientes con enfermedades cardiacas crónicas cuyos corazones ya no pueden bombear apropiadamente.  La esperanza es desarrollar células musculares cardiacas a partir de stem cells pluripotenciales y transplantarlas en el músculo cardiaco para aumentar su función.  Los trabajos preliminares realizados en ratones demuestran que las células de músculo cardiaco sano transplantadas en el corazón trabajan juntas con las células del receptor.

·        En las personas que padecen de diabetes tipo 1, la producción de insulina por células pancreáticas especializadas está alterada.  Existe evidencia de que el transplante de el páncreas entero o células pancreáticas aisladas podrían prevenir la necesidad de depender de la insulina inyectable. 

Las stem cells multipotenciales pueden encontrarse en muchos tipos de tejidos adultos.  De hecho, las stem cells son necesarias para reponer las células en nuestro cuerpo que normalmente mueren.  Un ejemplo son las stem cells de médula ósea. 

Las stem cells adultas tienen el mismo potencial que las stem cells pluripotenciales?

En los animales, se ha demostrado que algunas stem cells adultas previamente consideradas cometidas al desarrollo de una línea en particular de células especializadas son capaces de desarrollar otros tipos de células especializadas.  Por ejemplo, los estudios recientes en ratones sugieren que cuando las stem cells neuronales son transplantadas a médula ósea, parecían producir una variedad de células sanguíneas.  Además, los estudios con ratas han indicado que las stem cells de la médula ósea podían producir células hepáticas.  Estos descubrimientos demuestran que luego que una stem cell ha empezado a especializarse, la célula puede, bajo ciertas condiciones, hacerse más flexible. 

Por qué no llevar a cabo las investigaciones con las stem cells adultas?

Las investigaciones con stem cells adultas sugieren que las células multipotenciales tienen un gran potencial para su uso en ambos la investigación y el desarrollo de las terapias celulares.  Por ejemplo, habría muchas ventajas en el uso de stem cells adultas para el transplante.  Si podríamos aislar las stem cells adultas de un paciente, las ce’lulas no serían rechazadas.  El uso de stem cells adultas para estas prácticas reduciría o evitaría el uso de stem cells derivadas de embriones o tejidos fetales humanos.

Existen alguanas limitaciones significantes al uso de las stem cells adultas.  En primer lugar, las stem cells adultas no han sido aisladas de todos los tejidos del cuerpo.  Aunque se han identificado muchos tipos de stem cells multipotenciales, todavía no se han encontrado stem cells adultas para todos los tipos de células y tejidos humanos.  Por ejemplo, todavía no se han localizado stem cells adultas cardiacas o pancreáticas en los humanos.

En segundo lugar, las stem cells adultas en general están presentes en bajas cantidades, son difíciles de aislar y purificar y su número puede disminuir con la edad. 

Cualquier intento de usar stem cells a partir del cuerpo de un paciente para el tratamiento requeriría que las stem cells sean aisladas y cultivadas en números suficientes para obtener la cantidad necesaria para el tratamiento.  Para algunas alteraciones agudas, puede que no haya suficiente tiempo como para crecer un número de células necesarias para el tratamiento.  En otras alteraciones, causadas por defectos genéticos, el error genético estaría presente en las stem cells de los pacientes entonces estas células no serían apropiadas para el transplante.  También existe evidencia de que las stem cells adultas no tendrían la misma capacidad de proliferación que tienen las células más jóvenes.  Además, las stem cells adultas pueden contener más anormalidades del ADN causadas por la exposición de la vida de todos los días a las toxinas, luz UV, etc.  Estas debilidades potenciales limitarían el uso de las stem cells adultas.