Célula madre

Células madre embrionarias de ratón teñidas con un marcador fluorescente verde. NSF.

Una célula madre es una célula que tiene capacidad de autorrenovarse mediante divisiones mitóticas o bien de continuar la vía de diferenciación para la que está programada y, por lo tanto, producir células de uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de multipotencialidad. La mayoría de tejidos de un individuo adulto 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 y las células madre hematopoyéticas, mientras que 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). Es común que en documentos especializados se las denomine stem cells, en inglés, donde stem significa tronco, traduciéndolo lo más a menudo como «células troncales».

Las células madre embrionarias son aquellas que forman parte de la masa celular interna de un embrión de 4-5 días de edad y que 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. Existen técnicas experimentales donde se pueden obtener células madre embrionarias sin que esto implique la destrucción del embrión.

Tipos de células madre

Existen cuatro tipos de células madre:

• Las células madre totipotentes pueden 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.

• Las células madre pluripotentes no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares.

• Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma 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).

• Las células madre unipotentes pueden formar únicamente un tipo de célula particular.

Fuentes de células madre

Existen diferentes tipos de células madres, aunque las más empleadas en biología son las células madres embrionarias y las adultas:

• Célula madre embrionaria (pluripotentes): Se encuentran en la masa celular interna del blastocisto. El blastocisto está formado por una capa externa denominada trofoblasto, formada por unas 70 células, y una masa celular interna constituida por unas 30 células que son las células madres embrionarias que tienen la capacidad de diferenciarse en todos los tipos celulares que aparecen en el organismo adulto, dando lugar a los tejidos y órganos. 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 germinales: Se trata de células madres embrionarias pluripotenciales que se derivan de los esbozos gonadales del embrión. Estos esbozos gonadales se encuentran en una zona específica del embrión denominada cresta gonadal, que dará lugar a los óvulos y espermatozoides. Tienen una capacidad de diferenciación similar a las de las células madres embrionarias, pero su aislamiento resulta más difícil.

• Células madres fetales: Estas células madres aparecen en tejidos y órganos fetales como sangre,hígado, pulmón y poseen características similares a sus homólogas en tejidos adultos, aunque parecen mostrar mayor capacidad de expansión y diferenciación. Su procedencia no está del todo clara. Podrían tener origen embrionario o bien tratarse de nuevas oleadas de progenitores sin relación con las células madres embrionarias.

• Célula madre adulta: Son células no diferenciadas que se encuentran en tejidos y órganos adultos y que poseen la capacidad de diferenciarse para dar lugar a células adultas del tejido en el que se encuentran, por lo tanto se consideran células multipotenciales. 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.

Métodos de obtención de células madre

Existen diferentes técnicas para la obtención directa de células madre embrionarias y técnicas basadas en la reprogramación celular:

• Embriones crioconservados: La criopreservación o crioconservación es un método que utiliza nitrógeno líquido (-196 °C) para detener todas las funciones celulares y así poderlas conservar durante años. Estos embriones son procedentes de los tratamientos de reproducción humana asistida, que cuando se fecundan más de los necesarios pueden ser donados por los pacientes que se someten a este tratamiento. Estos embriones criopreservados en fase de blastocisto pueden conservarse durante cinco años, según lo reglamenta el R.D. 413/1996 [1].

• Blastómeros individuales: Con esta técnica, probada primero en ratones y después en humanos, se consigue no destruir el embrión. Se utilizaron óvulos fecundados de ratón que se dejaron crecer hasta que tuviesen de 8 a 10 células. una de estas células se extrae y se cultiva. Con esta técnica se ha logrado obtener dos lineas celulares estables que mostraban un cariotipo normal y presentaban marcadores característicos de pluripotencialidad. El embrión del que se obtiene esta célula es completamente viable por lo que se puede implantar en un útero y seguir un desarrollo normal.

• Activación de ovocitos por transferencia nuclear somática: consiste en extraer un núcleo de un óvulo no fertilizado y sustituirlos por el núcleo de una célula somática adulta. Al encontrarse en un ambiente propicio, el citoplasma del óvulo, este núcleo es capaz de reprogramarse. Una ventaja de esta técnica es obtener células madre que contengan la misma dotación genética que el paciente y evitar así problemas de rechazo. Esta técnica sólo se ha realizado en animales, no en humanos. Las mutaciones producidas en el ADN de estas células adultas hace que se produzcan problemas durante la desdiferenciación.

• Partenogénesis: Este proceso reproductivo no se da en mamíferos. Sin embargo, la partenogénesis puede ser inducida en mamíferos mediante métodos químicos o físicos in vitro. Como resultado de esta activación, se obtiene una masa celular denominada partenote de las que se pueden aislar células pluripotenciales. Esta técnica sólo es aplicable en mujeres.

Células iPS

Investigaciones recientes llevadas a cabo por el doctor Shin'ya Yamanaka, de la Universidad de Kyoto, han demostrado que es posible desdiferenciar células adultas hasta células madre mediante el tratamiento con factores de transcripción insertados en las células mediante retrovirus. Este procedimiento, conocido como Reprogramación celular, facilitaría obtener células madre de cualquier individuo en cualquier momento, aunque se han detectado posibles efectos colaterales, como el carácter canceroso de las células resultantes.

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 [2]. 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[3]. [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 [4]y pueden conservarse para uso propio.

Tratamientos con células madre

Muchos descubrimientos médicos, creen que los tratamientos con células madre tienen el sistema para cambiar la cara humana, curar enfermedades y aliviar sufrimiento. Existen algunos tratamientos con células madre, pero la mayoría todavía se encuentran en una etapa experimental. Investigaciones medicas, 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.

Tratamientos Actuales

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.

Controversia sobre las células madre

La controversia sobre las células madre es el debate ético sobre las investigaciones de la creación, uso y destrucción de las células madres embrionarias. La oposición a las investigaciones dice que esta práctica puede llevar a la clonación y fundamentalmente a la desvalorización de la vida humana. Contrariamente, las investigaciones médicas opinan que es necesario proceder con las investigaciones de las células madre embrionarias porque las tecnologías resultantes podrían tener un gran potencial médico, y que el exceso embrionario creado por la fertilización in vitro puede ser donado para las investigaciones. Esto en cambio, produjo conflictos con el movimiento Pro-Life (Pro-Vida), quienes adjudican la protección de embriones humanos. El constante debate ha hecho que autoridades de todo el mundo busquen regularidad en los trabajos y marquen el hecho de que las investigaciones de las células madre embrionarias representan un desafío ético y social.

De acuerdo con muchas religiones y sistemas éticos, la vida comienza en la fecundación. Según sus argumentos, cualquier medida intencional para detener el desarrollo después de la concepción se considera que la destrucción de una vida humana. Otros críticos no tienen un problema moral con la investigación con células madre, pero tienen miedo de un precedente para la experimentación humana. Algunos críticos pueden apoyar la idea de la investigación, pero quieren estricta y severamente imponían normas legales que impidan la experimentación genética, como la clonación y que garanticen que los embriones sólo se recogen a partir de fuentes apropiadas. Prevenir que la investigación con células madre se conviertan en una pendiente resbaladiza hacia experimentos genéticos humanos es considerado por la mayoría de la sociedad un punto importante en la controversia de las células madre.

Ante estas fuertes posturas de los agentes implicados y para entender mejor la campaña de sensibilización sobre el tema, lo mejor será basarnos en un caso real de selección de embriones en España, para tomarlo como ejemplo. Se trata de un caso que ha logrado mantener la polémica sobre el apoyo o rechazo a esta práctica.

El caso del bebé medicamento

Véase también: Hermano salvador

Este caso marcó un hito en España, permitiendo que la campaña española cobrase características propias, construyéndose alrededor de este caso y sobre él un impacto en la sociedad española, utilizado por los que están en contra de la selección de embriones, como podemos ver por ejemplo en la reciente polémica por la publicación de un articulo en el periódico Andalucía Médica, perteneciente al Consejo Andaluz de Médicos, en el cual se califica la selección de embriones como una "técnica al servicio de la violencia". Las críticas se centraban especialmente en el diagnóstico genético preimplantatorio, que se aplica a parejas con genes portadores de enfermedades para evitar que sus hijos las hereden.

Así nació en octubre de 2008 en el hospital Virgen del Rocío, Javier, el primer bebé cuyo proceso de gestación y tratamiento genético se ha desarrollado íntegramente en España, cuyas células madre sirvieron para curar a su hermano Andrés, de 7 años, quien sufría una enfermedad hereditaria, y hasta ahora incurable, denominada beta-Talasemia major (anemia severa congénita), que condena a quienes la padecen a someterse a continuas transfusiones sanguíneas. Sus padres querían tener un nuevo hijo y, además, querían que ese nuevo retoño pudiera ayudar a su hermano.

Este hecho fue posible por la aprobación en 2006 de la Ley de Reproducción Humana Asistida, pero no por ello se libró de las críticas. Unas criticas que persisten por parte de la Conferencia Episcopal principalmente. Martínez Camino, portavoz de la Conferencia Episcopal, en el artículo publicado en EL PAÍS el 25 de abril de 2009 relativo a la investigación con células madre, dijo lo siguiente: "se elimina a los enfermos para dejar vivir a los sanos"; "se selecciona a unos para la muerte y a otros para la vida". Ante este tema en general y este caso en particular, también nos encontramos con los que lo ven como la salvación de una vida, los que no ven una conexión entre el aborto y células madre de embriones humanos. En el momento en que un embrión humano se ha implantado en el útero, sus células se han especializado hasta el punto de que ya no pueden ser utilizados para la obtención de líneas de células madre embrionarias. Los embriones utilizados para obtener células madre se crean en placas en las clínicas de fertilidad. Ellos nunca se transfieren al cuerpo humano y se donan para la investigación médica sólo cuando los padres deciden que ya no son necesarios para los tratamientos de fertilidad.

Puntos de vista

El estatus de un embrión humano y de las investigaciones sobre células madre embrionarias es un tema de mucha controversia, ya que el estado actual de la tecnología implica que la creación humana embrionaria de células madre requiera de la destrucción de un embrión humano. Los debates han motivado al movimiento Pro-Life,^{[cita requerida]} el cual se preocupa por los derechos y el estado de un embrión como un humano de temprana edad. Este movimiento cree que las investigaciones relacionadas con las células madre, instrumentaliza y viola lo que llaman la santicidad de la vida y deberían ser consideradas como un asesinato. Las ideas fundamentales de aquellos que se oponen a estas investigaciones son la defensa de lo que llaman inviolabilidad de la vida humana y que la vida humana empezaría cuando un espermatozoide fertiliza un ovulo para formar una sola célula.

Una parte de las investigaciones usa embriones que fueron creados pero no usados en la fertilización invitro para derivar una nueva línea de células madre. La mayoría de estos embriones tiende a ser destruida, o guardada por grandes períodos, pasando su tiempo de vida. Solamente en Estados Unidos, se ha estimado alrededor de 400.000 embriones en este estado.

Las investigaciones médicas señalan que las células madre tienen el potencial para alterar dramáticamente el acercamiento a la comprensión y tratamiento de enfermedades, y para aliviar sufrimiento. En el futuro, la mayoría de las investigaciones médicas anticipan el uso de tecnologías derivadas de las investigaciones de células madre para tratar una variedad de enfermedades. Heridas en la espina dorsal y el Parkinson son dos ejemplos que han sido reconocidos por personas famosas (por ahora, Christopher Reeve y Michael J. Fox)

En agosto de 2000, el Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos dijo:

"...Investigaciones alrededor de células madres pluripotentes… prometen nuevos tratamientos y posibles curas para muchas debilitantes enfermedades y heridas, incluyendo las enfermedades de Parkinson, diabetes, problemas del corazón, escoliosis múltiple, quemaduras y heridas en la espina dorsal. La NIH cree que el potencial medico de las células madre pluripotentes beneficiaran a las tecnologías y estarán de acuerdo a los estándares éticos.”

Recientemente, investigaciones en Advanced Cell Technology (Tecnología Celular Avanzada) en Woecester, Mass; lograron obtener células madre de un ratón sin matar a los embriones. Si esta técnica se mejora será posible eliminar algunos de los problemas éticos relacionados con las investigaciones embrionarias de células madre.

En el 2007 también se descubrió otra técnica gracias a los equipos de investigaciones de Estados Unidos y Japón. Se reprograman las células de la piel humana para funcionar mas como células embrionarias cuando se les introduce un virus. Extraer y clonar células madres es caro y complejo, pero el nuevo método de reprogramación es mucho más barato. Sin embargo, la técnica puede alterar el ADN de las nuevas células madre, resultando en una dañada y cancerígena piel. Mas investigaciones deberán ser realizadas antes de poder crear a una célula madre no cancerígena.

Bibliografía adicional

• Nombela, César (2007). Células madre, encrucijadas biológicas para la Medicina. Madrid: Edaf. ISBN 978-84-414-1823-3. 
• Roberto Germán Zurriaráin (Coord.) (2009). Células madre. Ciencia, Ética y Derecho. EIUNSA. ISBN 84-8469-252-3. 

Véase también

• Célula madre cancerosa
• Diferenciación celular
• Célula madre pluripotente inducida

Enlaces externos

• International Society for Stem Cell Research (ISSCR)
• www.celulasmadre.net Portal en castellano sobre células madre.
• La madre de todas las células, células madre en el Museo Virtual sobre Genética y ADN "Leyendo el libro de la vida".
• Genoma España Medicina Regenerativa y Terapia Celular. Informe de Vigilancia Tecnológica