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:

• Una llamada célula madre totipotente puede 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.

• La célula madre pluripotente no puede formar un organismo completo, pero puede formar cualquier otro tipo de célula proveniente de 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 propia 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.

Uso de células madre

Básicamente, en biología se trabaja sobre dos tipos de células madre:

• Célula madre embrionaria (pluripotentes): 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 adulta: 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.

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 [1]. 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[2]. [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 [3]y pueden conservarse para uso propio [4].

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.

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, 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 la santicidad de la vida y sería considerado asesinato. La idea fundamental de aquellos que se oponen a estas investigaciones es la inviolabilidad de la vida humana, combinada con el hecho de que la vida humana empieza 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 periodos de tiempo, 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 puede ser posible que se eliminen 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.