Células madre: Las células todopoderosas
Las células madre son células con la potencialidad de convertirse en muchos tipos diferentes de células (linajes), y poseen la capacidad de reparar sistemas o tejidos, estas se destacan de otras células del cuerpo debido a que:
• Pueden dividirse y renovarse a sí mismo durante un largo tiempo.
• No son especializadas, por lo que no pueden cumplir funciones específicas en el cuerpo [1].
• Tienen el potencial de convertirse en células especializadas, como las células miogénicas, osteogénicas, entre otras [1].
• Regulan el número de células presentes en el cuerpo a partir de la muerte celular programada (apoptosis) [2].
• Migran a diferentes tejidos del cuerpo bajo ciertas condiciones [2].
Existen dos tipos de células madre principalmente, las células madre embrionarias y las células madre adultas. Las embrionarias son aquellas que se derivan del embrión de los mamíferos en su etapa de blastocito, alrededor del quinto día de fecundación, en donde uno de los polos del blastocito posee una agrupación celular, en donde se encuentran las células que poseen la capacidad de generar cualquier célula diferenciada en el organismo. En 1981 los científicos descubrieron la forma de obtener células madre embrionarias procedentes de ratones, y gracias al estudio detallado de estas células se logró que en 1998 se obtuvieran células madre de embriones humanos y realizar cultivos en laboratorio. Estas células fueron finalmente llamadas células madre embrionarias humanas.
Cabe aclarar que las células madre embrionarias en estado in vivo no mantienen su capacidad de generación de cualquier tipo celular, pero cuando se extraen del medio embrionario, y se cultivan in vitro, sí son capaces de proliferar ilimitadamente, y generar células con potencial diferenciador. Para crear cultivos de estas células manteniéndose indiferenciadas es necesario tener una capa alimentadora de fibroblastos embrionarios y un suplemento de factor inhibidor de leucemia (LIF, leukemia inhibitory factor). Este tipo de células ha significado un importante adelanto científico para la medicina regenerativa, como tratamiento para múltiples enfermedades humanas, sin embargo, por su forma de obtención se presentan dilemas éticos, además de algunos inconvenientes técnicos, pues su diferenciación es poco predecible en algunos medios, y su trasplante puede generar teratomas o teratocarcinomas [1].
Las células madre adultas (ASCs, Adult Stem Cells), generalmente se asocian a las células especializadas dentro de la organización de las células de un tejido específico, y por consiguiente, su capacidad de diferenciación está condicionada por el tejido que representa. Sin embargo, diversos estudios detallan la potencialidad de algunos tipo de células madre adultas de generar diferenciación en otros linajes diferentes al que representan. Es este el caso de las células madre hematopoyéticas, que son capaces de diferenciarse principalmente en todos los tipos de células sanguíneas, como glóbulos blancos, glóbulos rojos y plaquetas, además de la posibilidad de diferenciación en tejido endotelial, músculo cardíaco, entre otros [1].
Durante varios años se consideró que las células madre hematopoyéticas eran las únicas existentes en la médula ósea, principal fuente de las células madre. Sin embargo, ahora se conoce de la presencia de células madre mesenquimales (MSC, Mesenchymal Stem Cell), células con potencial clonogénico. Dentro de sus características se encuentra su adherencia al plástico, por lo que son de fácil identificación en un medio de cultivo, el aspecto de fibroblastos fusiformes en cultivos no estimulados (fig. 6), y principalmente su capacidad de diferenciación en linajes condrogénico, osteogénico, miogénico y adipogénico, conocidas como células “multipotentes” por ello [3]. Las MSC proveen factores de crecimiento y una matriz extracelular como apoyo para la hematopoyesis de forma estructural y funcional, además, por su potencial clonogénico, contribuir a la regeneración de los tejidos mesenquimales del organismo [4].
En el 2006 investigadores identificaron las condiciones que permitían que algunas células adultas se pudieran especializar y ser reprogramadas genéticamente para asumir un estado similar al de las células madre. Estas son las llamadas células madre pluripotenciales inducidas (iPSCs) [5]. La extracción y posterior uso de estas células madre adultas, si bien presenta procesos más engorrosos para su utilización, tiene la ventaja de no tener incertidumbres en su especialización, y tampoco problemas éticos como sí los tiene el uso de las células madre embrionarias [6].
Las primeras células madre estudiadas han sido las obtenidas desde la médula ósea, mostrando su capacidad para diferenciarse en otras células mesenquimales y posteriormente la potencialidad de ser utilizadas en la terapia génica para tratar con éxito enfermedades cardíacas, la esclerosis lateral amiotrófica, y enfermedades propias de trasplantes [7]. Pero el principal problema que reviste el uso de las células madre provenientes de la médula ósea es el proceso de obtención de estas, pues es altamente invasivo y doloroso, y, aun así, la concentración de células madre es baja [8].
En el año 2001 se consideró la existencia de células madre pluripotenciales en otros tejidos, como el tejido adiposo, cuando se describió una población celular multipotente con morfología fibroblastoide [9], conocida como ADSCs, con el fin de mantener y reparar el tejido conectivo de órganos de origen mesodérmico. El tejido adiposo posee dos características que lo hacen un candidato especial para la extracción de ADSCs: permite obtener un gran número de células que pueden proliferar en cultivo y su procedimiento asociado, la lipoaspiración, es un procedimiento con una aceptación social creciente [10].
Algunos estudios concluyen que el tejido, el procedimiento de extracción, y el protocolo de procesamiento, tienen una alta fiabilidad, corroborando también la gran cantidad de células madre que pueden ser extraídas [11] y [12], sin embargo, su uso no se ha extendido en la investigación científica, pues aún se están conociendo sus ventajas frente a otras fuentes de obtención.
Referencia
[1] P. Hernández Ramírez y E. Dorticós Balea, «Medicina regenerativa. Células madre embrionarias y adultas,» Revista cubana de hematología, inmunología y hemoterapia, vol. 20, nº 3, 2004.
[2] S. Liu, «Chapter 9. Regeneration of adult cells, tissues and organs,» de Bioregenerative engineering: principles and applications, New Jersey, John Wiley & Sons, 2007, pp. 380-417.
[3] J. A. Arévalo Romero, D. M. Páez Guerrero y V. M. Rodríguez Pardo, «Células madre mesenquimales: características biológicas y aplicaciones clínicas,» NOVA, vol. 5, nº 8, pp. 177-184, 2007.
[4] L. M. Martinez, V. Labovsky, V. B. Fernández Vallone, C. H. Choi, M. A. Amorós, C. Phillips y N. A. Chasseing, «Chapter 15. Mesenchymal stem cells as regulators of the bone marrow and bone components,» de Mesenchymal stromal cells as tumor stromal modulators, Elsevier Inc, 2017, pp. 369-400.
[5] National institutes of health, «Stem cell information,» U.S. Department of health & human services, 2016. [En línea]. Available: https://goo.gl/nJyXIp . [Último acceso: 16 3 2018].
[6] J. Polak, «Regenerative medicine: A primer for pediatricians,» Early human development, vol. 85, nº 11, p. 685, 2009.
[7] Y. Lin, G. Li y J. Liao, Adipose-derived stem cells: Clinical applications, biological characteristics and therapeutic potential in regenerative medicine, Nova Science Pub Inc, 2017.
[8] L. A. Marquez-Curtis, A. Janowska-Wieczorek, L. E. McGann y J. A. W. Elliott, «Mesenchymal stromal cells derived from various tissues: Biological, clinical and cryopreservation aspects,» Cryobiology, vol. 71, pp. 181-197, 2015.
[9] B. B. Socarrás Ferrer, L. O. del Valle Pérez, K. de la Cuétara Bernal, J. A. Galván Cabrera, A. Bencomo Hernández y C. Macías Abraham, «El tejido adiposo como fuente alternativa en la medicina regenerativa,» Revista cubana hematología, inmunología y hemoterapia, vol. 29, nº 4, pp. 340-348, 2013.
[10] M. Meruane y M. Rojas, «Células troncales derivadas del tejido adiposo,» International journal of morphology, vol. 28, nº 3, pp. 879-889, 2010.
[11] J. Planas Ribo y R. Coronel Gagliardi, «Obtención y criopreservación de células madre del tejido graso mediante liposucción,» Cirugía plástica ibero-latinoamericana, vol. 37, nº 4, pp. 319-324, 2011.
[12] E. Serna Cuéllar y L. Santamaría Solís, «Protocolo de extracción y procesamiento de células madre adultas del tejido adiposo abdominal: coordenadas del cirujano plástico en la investigación traslacional,» Cirugía plástica ibero-latinoamericana, vol. 39, nº 1, pp. 44-50, 2013.
*Disclaimer: es un extracto de Romero, Daniel (2018) Crecimiento de células madre de médula ósea del receptor, en el uréter donado de rata. Tesis de grado: Universidad Autónoma de Occidente, Cali.*
• Pueden dividirse y renovarse a sí mismo durante un largo tiempo.
• No son especializadas, por lo que no pueden cumplir funciones específicas en el cuerpo [1].
• Tienen el potencial de convertirse en células especializadas, como las células miogénicas, osteogénicas, entre otras [1].
• Regulan el número de células presentes en el cuerpo a partir de la muerte celular programada (apoptosis) [2].
• Migran a diferentes tejidos del cuerpo bajo ciertas condiciones [2].
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| Image by Doodlartdotcom on Pixabay |
Cabe aclarar que las células madre embrionarias en estado in vivo no mantienen su capacidad de generación de cualquier tipo celular, pero cuando se extraen del medio embrionario, y se cultivan in vitro, sí son capaces de proliferar ilimitadamente, y generar células con potencial diferenciador. Para crear cultivos de estas células manteniéndose indiferenciadas es necesario tener una capa alimentadora de fibroblastos embrionarios y un suplemento de factor inhibidor de leucemia (LIF, leukemia inhibitory factor). Este tipo de células ha significado un importante adelanto científico para la medicina regenerativa, como tratamiento para múltiples enfermedades humanas, sin embargo, por su forma de obtención se presentan dilemas éticos, además de algunos inconvenientes técnicos, pues su diferenciación es poco predecible en algunos medios, y su trasplante puede generar teratomas o teratocarcinomas [1].
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| From Winslow y Duckwall, Técnicas para generar cultivos celulares de célula madre embrionarios, 2001 |
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| From Seishin Regenerative medicine center. Mediclude Co. Ltd |
En el 2006 investigadores identificaron las condiciones que permitían que algunas células adultas se pudieran especializar y ser reprogramadas genéticamente para asumir un estado similar al de las células madre. Estas son las llamadas células madre pluripotenciales inducidas (iPSCs) [5]. La extracción y posterior uso de estas células madre adultas, si bien presenta procesos más engorrosos para su utilización, tiene la ventaja de no tener incertidumbres en su especialización, y tampoco problemas éticos como sí los tiene el uso de las células madre embrionarias [6].
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| Image from Wikimedia commons |
En el año 2001 se consideró la existencia de células madre pluripotenciales en otros tejidos, como el tejido adiposo, cuando se describió una población celular multipotente con morfología fibroblastoide [9], conocida como ADSCs, con el fin de mantener y reparar el tejido conectivo de órganos de origen mesodérmico. El tejido adiposo posee dos características que lo hacen un candidato especial para la extracción de ADSCs: permite obtener un gran número de células que pueden proliferar en cultivo y su procedimiento asociado, la lipoaspiración, es un procedimiento con una aceptación social creciente [10].
Algunos estudios concluyen que el tejido, el procedimiento de extracción, y el protocolo de procesamiento, tienen una alta fiabilidad, corroborando también la gran cantidad de células madre que pueden ser extraídas [11] y [12], sin embargo, su uso no se ha extendido en la investigación científica, pues aún se están conociendo sus ventajas frente a otras fuentes de obtención.
Referencia
[1] P. Hernández Ramírez y E. Dorticós Balea, «Medicina regenerativa. Células madre embrionarias y adultas,» Revista cubana de hematología, inmunología y hemoterapia, vol. 20, nº 3, 2004.
[2] S. Liu, «Chapter 9. Regeneration of adult cells, tissues and organs,» de Bioregenerative engineering: principles and applications, New Jersey, John Wiley & Sons, 2007, pp. 380-417.
[3] J. A. Arévalo Romero, D. M. Páez Guerrero y V. M. Rodríguez Pardo, «Células madre mesenquimales: características biológicas y aplicaciones clínicas,» NOVA, vol. 5, nº 8, pp. 177-184, 2007.
[4] L. M. Martinez, V. Labovsky, V. B. Fernández Vallone, C. H. Choi, M. A. Amorós, C. Phillips y N. A. Chasseing, «Chapter 15. Mesenchymal stem cells as regulators of the bone marrow and bone components,» de Mesenchymal stromal cells as tumor stromal modulators, Elsevier Inc, 2017, pp. 369-400.
[5] National institutes of health, «Stem cell information,» U.S. Department of health & human services, 2016. [En línea]. Available: https://goo.gl/nJyXIp . [Último acceso: 16 3 2018].
[6] J. Polak, «Regenerative medicine: A primer for pediatricians,» Early human development, vol. 85, nº 11, p. 685, 2009.
[7] Y. Lin, G. Li y J. Liao, Adipose-derived stem cells: Clinical applications, biological characteristics and therapeutic potential in regenerative medicine, Nova Science Pub Inc, 2017.
[8] L. A. Marquez-Curtis, A. Janowska-Wieczorek, L. E. McGann y J. A. W. Elliott, «Mesenchymal stromal cells derived from various tissues: Biological, clinical and cryopreservation aspects,» Cryobiology, vol. 71, pp. 181-197, 2015.
[9] B. B. Socarrás Ferrer, L. O. del Valle Pérez, K. de la Cuétara Bernal, J. A. Galván Cabrera, A. Bencomo Hernández y C. Macías Abraham, «El tejido adiposo como fuente alternativa en la medicina regenerativa,» Revista cubana hematología, inmunología y hemoterapia, vol. 29, nº 4, pp. 340-348, 2013.
[10] M. Meruane y M. Rojas, «Células troncales derivadas del tejido adiposo,» International journal of morphology, vol. 28, nº 3, pp. 879-889, 2010.
[11] J. Planas Ribo y R. Coronel Gagliardi, «Obtención y criopreservación de células madre del tejido graso mediante liposucción,» Cirugía plástica ibero-latinoamericana, vol. 37, nº 4, pp. 319-324, 2011.
[12] E. Serna Cuéllar y L. Santamaría Solís, «Protocolo de extracción y procesamiento de células madre adultas del tejido adiposo abdominal: coordenadas del cirujano plástico en la investigación traslacional,» Cirugía plástica ibero-latinoamericana, vol. 39, nº 1, pp. 44-50, 2013.
*Disclaimer: es un extracto de Romero, Daniel (2018) Crecimiento de células madre de médula ósea del receptor, en el uréter donado de rata. Tesis de grado: Universidad Autónoma de Occidente, Cali.*
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