Células madre: Qué son, Tipos y Tratamientos

Células madre: Qué son, Tipos y Tratamientos

La importancia de las células madres recae en su asombroso potencial para desarrollarse y formar casi cualquier tipo de célula. Esta habilidad puede usarse para reparar y reponer las células dañadas o destruidas.

Actualmente se está investigando la aplicación clínica de las células madre en múltiples enfermedades como el Parkinson, el Alzheimer o algunas afecciones congénitas.

células madre

¿Qué son las células madre?

Las células madre son un tipo de células que se encuentran de manera natural en todos los seres vivos multicelulares y se caracteriza por la propiedad de diferenciarse en cualquier tipo de célula y dividirse para producir más células madre.

Las células madre son importantes desde antes del nacimiento, ya que, a los pocos días de unirse los dos gametos empiezan a dividirse y multiplicarse creando células madre que se especializarán que darán lugar los diferentes órganos y tejidos del cuerpo del embrión.

En los individuos adultos siguen existiendo células madre, aunque en menor cantidad y con menor potencial que en la etapa embrionaria. Estas células madre están presentes en ciertas estructuras como la médula ósea, los músculos y el cerebro, y gracias a ellas pueden reemplazarse las células dañadas y que los órganos sigan funcionando con normalidad.

En general, podría decirse que las células madres tienen tres propiedades principales que las diferencian del resto de células:

  • Pueden reproducirse durante largos períodos de tiempo.
  • No están especializadas.
  • Pueden especializarse en cualquier tipo de célula.

Estas propiedades las hacen potencialmente beneficiosas para tratar algunas enfermedades causadas por el desgaste o la degeneración de algunas células como las enfermedades neurodegenrativas.

Estas increíbles propiedades de las células madres fueron investigadas por primera vez hace solo 35 años, en 1981, cuando un grupo de investigadores descubrió que era posible extraer células madre de un embrión de ratón.

No fue hasta 1998 cuando los estudios realizados con ratones pudieron extrapolarse a humanos, cuando se extrajeron las primeras células madre de embriones humanos y se cultivaron in vitro para estudiar su funcionamiento y sus propiedades. Estas células madre son denominadas células madre embrionarias.

En 2006 ocurrió otro hito dentro de la historia del estudio de las células madre, un grupo de investigadores descubrió cómo podían reprogramarse genéticamente algunas células adultas para dar lugar a células madres que pueden especializarse en algunos tipos de células. Este tipo de células madre es denominado célula madre pluripotente inducida (iPS).

Aunque en estos 35 años se ha avanzado mucho en la investigación con células madre, aún hacen falta más estudios para conocerlas mejor y poder utilizarlas en la creación de nuevas terapias y en el estudio del desarrollo normativo humano.

Tipos de células madre

Las células madre se pueden categorizar de manera general, según su nivel de maduración en células madre embrionarias, fetales, adultas y células madre pluripotentes inducidas.

Además, no todas las células madre tienen el mismo potencial para diferenciarse en cualquier tipo de célula. Dependiendo del tipo de células en los que se pueda diferenciar las células madre pueden ser:

  • Totipotentes (u omnipotentes), si pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula. Estas células solo pueden encontrarse en la mórula (el conjunto de células que se da tras la unión de los dos gametos) y, teóricamente, en los embriones, aunque aún no se ha conseguido que las células madre embrionarias se desarrolllen y creen todos los tipos de células.

  • Pluripotentes, son el siguiente paso de las células madre totipotentes y pueden diferenciarse en casi cualquier tipo de células. Los cultivos de células embrionarias y las células madre inducidas son pluripotentes.

  • Multipotentes, si pueden diferenciarse en una amplia variedad de células, pero solo las que pertenecen a un grupo de células relacionadas. Por ejemplo, las células multipotentes del corazón solo podrán diferenciarse en tejidos que formen dicho órgano. Estas células pueden extraerse de los fetos.

  • Oligopotentes, si pueden diferenciarse en varios tipos de células, por ejemplo, para formar un mismo tejido. Las células madre adultas son oligopotentes.

  • Unipotentes, si solo pueden diferenciarse en un tipo de células. Estas células madre se diferencian de las células normales adultas en que mantienen su propiedad de reproducción durante un amplio periodo de tiempo (antes de diferenciarse). Este tipo de células madre puede encontrarse por ejemplo en algunos músculos.

Células madre embrionarias

Las células madre embrionarias son extraídas de embriones. La mayoría provienen de gametos que han sido fertilizados in vitro y no de mujeres embarazadas de manera natural. Y, en teoría, son totipotentes, es decir pueden dar lugar a cualquier tipo de células, aunque en el laboratorio de momento solo pueden cultivarse algunos tipos de células.

Una vez son extraídas las células madre, se realiza un cultivo en el cual se introducen las células y material nutritivo (medio de cultivo) en una placa de laboratorio. En el cultivo las células crecen y empiezan a dividirse creado una fina capa que se extiende por toda la superficie de la placa.

Los cultivos de células madre no son 100% efectivos, hay ocasiones en las que las células no crecen ni se dividen. Pero, cuando si ha resultado eficaz el cultivo, se cogen grupos de células madre y se crean nuevas poblaciones que van a seguir dividiéndose y empiezan a diferenciarse. Las células madre pueden ser congeladas y almacenadas en cualquier momento del proceso.

Durante el cultivo, las células madre pueden agruparse y especializarse de forma espontánea en cualquier tipo de tejido (muscular, nervioso…). Que sean capaces de especializarse es una señal de que las células se conservan en buen estado, pero lo ideal es que el proceso de especialización sea controlado por los investigadores para crear poblaciones de células específicas.

Para controlar la diferenciación de las células madre embrionarias, los investigadores modulan la composición química del medio de cultivo, la plaza o las propias células insertándole genes específicos.

A través de múltiples estudios se han creado protocolos indicativos de qué parámetros hay que modificar y cómo hacerlo para crear cultivos de células específicas.

De momento no se realizan trasplantes de células madres embrionarias en humanos porque en algunos estudios con animales, se ha observado que pueden dar lugar al desarrollo de cánceres. Aún así se sigue investigando y son muy prometedoras para futuros tratamientos.

Células madre fetales

Como su propio nombre indica, las células madre fetales se obtienen de fetos (a partir de la 10ª semana de gestación). Estas células pueden encontrarse en la mayoría de los tejidos del feto.

Estas células madre son multipotentes, es decir, pueden diferenciarse en algunos tipos de células que están relacionados, por ejemplo, en varios tejidos parecidos para formar el mismo órgano.

Células madre adultas

En algunos tejidos adultos, como la piel, los músculos, el intestino y la médula ósea, hay células madre adultas que pueden proliferar y diferenciarse en células del mismo tejido para reemplazar a las células muertas o dañadas, de modo que son oligopoentes. Las células madre adultas también pueden encontrarse en la sangre del cordón umbilical.

Por ejemplo, en la médula ósea hay células madre sanguíneas que maduran y se convierten en células sanguíneas maduras (glóbulos rojos, glóbulos blancos o plaquetas).

La investigación con este tipo de células está muy avanzada y actualmente se realizan trasplantes de células madre adultas de la médula ósea o de la sangre del cordón umbilical para tratar enfermedades de la sangre como los síndromes mielodisplásicos y mieloproliferativos.

Actualmente se está investigando el potencial terapéutico de otras células madre adultas como las mesenquimales, que producen células de los huesos, cartílagos y la grasa para tratar enfermedades como la artritis.

Células madre pluripotentes inducidas

Las células madre pluripotentes inducidas (iPS) son células adultas ya especializadas (por ejemplo, de la piel) que han sido reprogramadas genéticamente in vitro para que tengan las propiedades de las células madre embrionarias.

Para reprogramar las células adultas, estas son extraídas de adultos y cultivadas en una placa, donde se insertan virus creados en el laboratorio con genes específicos para que se integren con las células y modifiquen su información genética.

Aunque las células iPS y las células embrionarias comparten muchas características no son totalmente iguales, actualmente se están investigando esas diferencias, así como nuevos procedimientos para crear iPS.

Aunque hay que seguir investigando, las células iPS se están utlizando ya para comprobar el efecto de algunos fármacos que se encuentran en ensayos clínicos y en un futuro cercano se prevé que sean útiles para realizar trasplantes.

Actualmente no se realizan trasplantes de células iPS porque algunos estudios con animales han dado lugar a formaciones cancerosas, posiblemente debido a la técnica utilizada para reprogramar las células.

Tratamientos con células madre

Actualmente, el uso clínico de las células madre más estudiado y empleado en la práctica es el trasplante de células madre sanguíneas (hematopoyéticas) de la médula ósea o el cordón umbilical. Se utilizan para tratar problemas de la sangre y del sistema inmune, así como para renovar las células dañadas tras un tratamiento con quimioterapia o radioterapia.

Cada año más de 26.000 personas son tratadas en Europa con un trasplante de células madre hemetapoyéticas cada año. Las enfermedades que actualmente pueden tratarse con un trasplante son:

  • Leucemias y linformas, como:

    • Leucemia mielógena aguda.
    • Leucemia linfoblástica aguda.
    • Leucemia mielógena crónica.
    • Leucemia linfoblástica crónica.
    • Leucemia mielomonocítica juvenil.
    • Linfoma de Hodgkin.
    • Linfoma no Hodgkin.

  • Enfermedades relacionadas con la médula ósea, como:

    • Anemia aplásica severa.
    • Anemia de Fanconi.
    • Hemoglobinuria paroxística nocturna.
    • Aplasia de glóbulos rojos pura.
    • Trombocitopenia congénita/amegacariocitosis.
    • Síndrome mieloproliferativos y mielodisplásicos.
    • Mieloma múltiple.

  • Enfermedades del sistema inmune hereditarias, como:

    • Inmunodeficiencia severa combinada.
    • Síndrome de Wiskott-Aldrich.

  • Hemoglobinopatías (enfermedades de los glóbulos rojos), como:

    • Beta talasemia mayor.
    • Enfermedad de células falciformes.

  • Enfermedades metabólicas hereditarias, como:

  • Otras afecciones y cánceres.

Otra de las aplicaciones de los trasplantes de células madre son los injertos de piel. Esta aplicación quizás es la más antigua pues se usa desde antes de comprender realmente como funcionaban las células madre.

Los injertos de piel suelen realizarse solo en casos extremos en los que la persona tiene dañadas amplias zonas de la piel, por ejemplo, por una quemadura grave.

El primer injerto de piel se realizó en 1970 y desde entonces se ha estado perfeccionando la técnica, aunque aún queda mucho camino por recorrer, ya que, actualmente la piel injertada es incapaz de desarrollar fulículos pilosos o glándulas sudoríparas.

La última aplicación de las células madre que se ha aprobado en Europa ha sido Holoclar, un tratamiento para reparar los daños que pueda haber sufrido la córnea ya sean heridas o quemaduras.

El procedimiento consiste en extraer una pequeña porción de células limbares en buen estado, encargadas de reparar la córnea, y cultivarlas en el laboratorio hasta que formen una fina capa córnea que pueda ser trasplantada al ojo del paciente.

Otras posibles aplicaciones de las células madre están siendo investigadas en ensayos clínicos. Las principales aplicaciones que se encuentran en investigación son la regeneración de tejidos y órganos, el tratamiento de enfermedades cardiovasculares y el tratamiento de enfermedades cerebrales.

El uso de las células madre para la regeneración de tejidos y órganos es quizás su aplicación más estudiada. Si se crean órganos o tejidos a partir de células madre, estos podrán ser trasplantados a personas que los necesiten, de hecho, ya ha sido creado el primer riñón con células madre y los resultados son prometedores.

Los resultados obtenidos en las investigaciones sobre el uso de las células madre en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares también son muy esperanzadores.

En 2013, un grupo de investigadores del Hospital General de Massachusetts (Estados Unidos) creó vasos sanguíneos a partes de células madre humanas que fueron implantadas en ratones y funcionaban correctamente. Actualmente la investigación sigue en curso y están intentado aplicarlo sin riesgo a humanos.

El uso de las células madre para el tratamiento de enfermedades cerebrales como el Parkinson o el Alzheimer está siendo estudiado utilizando células madre embrionarias por su potencial de diferenciación. Los resultados parecen prometedores, aunque los estudios se encuentran aún en una fase muy temprana.

El estudio de las células madre no solo se realiza para tratar enfermedades, también son estudiadas para conocer el desarrollo normal de células sanas y entender mejor algunos procesos como la división y la diferenciación celular.

Referencias

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