Curso dictado por la Dra. Teodora ZAMUDIO

 

Células madres

 

Presentación | Proyecto de investigación | Presupuestos & Condiciones de contorno | Hipótesis iniciales | Glosario | Ejercicios | Videos

   

Imprimir esta página

 

 

Técnicas de diagnóstico
Clonación
Células madres
Biofármacos: medicina personalizada
 

 

  

  

 

 

Saber que se sabe lo que se sabe y que no se sabe lo que no se sabe; he aquí el verdadero saber,

Confucio
 

Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es el océano.

Isaac Newton

 

Células: tipos y propiedades  

Existen dos tipos de células:

m Células somáticas:Constituyen la mayoría de las células de nuestro cuerpo. Contienen toda la información genética de un individuo, organizada en 23 pares de cromosomas, 23 procedentes de la madre (óvulo) y 23 del padre (espermatozoide) que se unieron en la fecundación. Se las denomina células diploide: 2n cromosomas, 2x23 cromosomas.

m Células germinales, sexuales, gametos: Estas células están situadas en las gónadas de los aparatos reproductores femenino y masculino. Los gametos contienen la mitad de la información genética de un individuo: 23 cromosomas. Se dice que son células haploide: n cromosomas, 23 cromosomas. Estas células necesitan unirse al gameto complementario (fecundación), para completar así la información para dar lugar a un individuo humano completo. Como sabemos los gametos son dos: -varón: espermatozoides, que se forman en el testículo. -mujer: óvulo, que se forma en el ovario.

Todas las células del cuerpo humano tienen en su núcleo todos los cromosomas y por tanto todos los genes, es decir, toda la información de un ser humano. Si cualquier célula tiene toda la información genética necesaria para poder codificar todo un ser humano, ¿cualquier célula de nuestro cuerpo podría generar un nuevo ser humano?

Se sabe que el ADN del individuo embrionario es esencialmente idéntico al ADN de ese mismo individuo cuando sea adulto. Sin embargo, el volumen de información que lee y expresa el ADN embrionario es abrumadoramente mayor. El mecanismo que desarrolla la célula del individuo adulto para la no lectura de los genes, es el sistema de plegamientos. Al plegarse un gen, ese gen se hace ilegible.

Totipotencialidad

En los momentos posteriores a la fecundación, el embrión unicelular –la primera célula del nuevo individuo-, tiene la capacidad de empezar a desarrollar todo un individuo humano. El ADN de ese embrión esta absolutamente legible, se puede expresar toda la información, se pueden leer todos los genes.

A las 24 horas se produce la primera división celular. En sus primeros estadios (sus primeras divisiones celulares), el ADN del zigoto tiene la peculiaridad de permanecer puro, sin plegamientos. Por tanto, si separáramos artificialmente las dos primeras células del zigoto bicelular, comprobaríamos que cada célula generará un embrión. Estas células del embrión en sus fases iniciales se llaman celulas totipotenciales, es decir, que pueden dar lugar a todo un individuo.

Pluripotencialidad

A medida que el embrión sigue su desarrollo y se van produciendo más divisiones celulares, las células embrionarias se van diferenciando hacia funciones y estirpes celulares determinados. Esta diferenciación se consigue a través de los plegamientos en el ADN celular, que dejan ilegibles los genes que no va a necesitar expresar esa célula. De esta forma, cuando el embrión ya está en fase de blastocisto (7-14 días postfecundación), si extrajéramos artificialmente las células de su Masa Celular Interna y las cultiváramos, nunca darían lugar a un embrión completo, sino a estirpes celulares determinadas por los genes que en ese momento se pueden leer. Estas células que tienen capacidad para dar lugar a cualquier estirpe celular, pero no a un embrión completo, las denominamos celulas pluripotenciales. En el caso descrito, estas células pluripotenciales se llamaría también celulas madre embrionarias o stem cell embrionarias. En sus sucesivas divisiones, la célula madre embrionaria va perdiendo su capacidad de dar lugar a todos los distintos tejidos, al tiempo que empiezan a diferenciarse, a especializarse hacia un tejido u otro.

Las células en su desarrollo poseen dos cualidades básicas: la pluripotencialidad y la diferenciación, que se contraponen: cuanta más pluripotencialidad posee una célula, menos grado de diferenciación tiene, y al revés. La pluripotencialidad, propia de la célula inmadura o indiferenciada, es la capacidad de una célula para convertirse en todas las posibles estirpes celulares. La diferenciación sin embargo es la cualidad por la cual la célula adquiere ya una especialización dentro de un tipo celular concreto que le hace no poder convertirse en otro tipo celular distinto.

En el embrión existen gran cantidad de células pluripotenciales que se multiplican a gran velocidad para ir dando lugar las diferentes partes y órganos del individuo. A medida que proliferan esas células, se van diversificando hacia un órgano y otro corporal, produciéndose la especialización: esa célula está ahí con una ubicación, y con un función concreta.

Así pues, cuando el feto se encuentra aproximadamente en el 3 mes de vida (fin de la etapa de organogénesis), la mayor parte de sus células ya se hallan diferenciadas según el tipo celular que se necesita para cada órgano. Tras el nacimiento, prácticamente todos los tejidos, sobre todo aquellos que más se renuevan, conservan una cantidad pequeña variable de células pluripotenciales capaces de multiplicarse y poder así proporcionar células con el fin de renovar y reparar los tejidos en los que residen. Esas células formadoras de múltiples células hijas, que están programadas para regenerar el tejido donde residen, se llaman célula multipotenciales. Son otro tipo de células madre o progenitoras (stem cells).

Multipotencialidad

La multipotencialidad se define como la capacidad de generar células, pero sólo del tipo celular del tejido al que pertenecen o residen. Estas células existen, y están presentes en la mayoría de los órganos de la economía corporal del adulto, y conviviendo en su órgano con el resto de las células diferenciadas, tiene una propiedad única: dar lugar a los distintos tipos celulares que componen el órgano en el que residen con el fin, por ejemplo, de renovar las poblaciones de células que van envejeciendo.

Un ejemplo. El corazón está compuesto por millones de células de distintas estirpes: células musculares, células endoteliales de revestimiento de los vasos del corazón, células de conducción del impulso nervioso... Muchas de esas células citadas, no pueden dividirse, y si se llegaran a dividir, sólo darían lugar a células iguales a ellas. Ahora bien, se ha descubierto recientemente que existen células en el corazón –células madre cardíacas-, que conviviendo con las antes citadas, tienen la capacidad de dividirse y dar lugar a células de las tres estirpes citadas. Estas células algunos las llaman multiponteciales, por su capacidad para dar regenerar células del órgano en el que residen. Algunos autores han llamado a estas células madre de adulto, células madre organo-específicas, para diferenciarlas de las embrionarias. En el caso que se produzca un infarto de pequeño tamaño, esas células pueden cubrir esa zona infartada con células cardíacas y endoteliales generadas por ellas. Estas células madres también se han encontrado en muchos otros órganos: cerebro, hígado, piel, retina, médula ósea... La capacidad de estas células madre de adulto para regenerar zonas dañadas es muy limitada, y se ciñe sólo a zonas de pequeños infartos. Grandes áreas de infarto no son susceptibles de ser regeneradas por estas células.

De manera natural, los tejidos del cuerpo a lo largo de la vida sufren un desgaste, del que se defienden desarrollando la capacidad intrínseca de autorenovar esos tejidos que se desgastan. De no existir esta renovación, se reduciría considerablemente la esperanza de vida de los seres vivos. Por otro lado, gran parte del amplio elenco de las enfermedades que afectan al ser humano, se basan en la degeneración y muerte de los distintos tejidos que conforman nuestro cuerpo, ya sea de manera aguda (infartos) o crónica (degeneración-envejecimiento). El avance de la medicina ha desarrollado técnicas que consiguen reparar los tejidos a través de los trasplantes. Sin embargo se abren ahora nuevas posibilidades: es la nueva medicina regenerativa, que se propone reparar los tejidos dañados utilizando mecanismos similares a los que de forma natural usa el organismo para este fin, y que por razón de la rapidez de la instauración del daño, no es capaz de hacer eficazmente. Entran en escena las células madre.

No cabe duda de que estos nuevos descubrimientos, marcarán una línea primordial en el campo de las nuevas terapias en medicina. La medicina reparadora, basada en el uso terapéutico de las células madre, salen al paso del gran aumento de incidencia que están sufriendo enfermedades de tipo degenerativo que se asocian irremisiblemente al incremento de la esperanza de vida mundial y al envejecimiento de la población, especialmente en el mundo desarrollado. 

Definición y tipos de células madre.  

La célula madre o stem cell se define como una célula progenitora, autorenovable, capaz de regenerar uno o más tipos celulares diferenciados.

Células madre (stem) en proceso de diferenciación 

En los animales superiores, las células madre se han clasificado en dos grupos.

Por un lado, las células madre embrionarias (Embrionic stem cells o EScells). Estas células derivan de la Masa celular interna del embrión en estadio de blastocisto (7-14 días), y son capaces de generar los diferentes tipos celulares del cuerpo, por ello se llaman células pluripotenciales.

De estas células se derivaran, tras muchas divisiones celulares, el otro tipo de células, la células madre órgano-específicas. Estas células son multipotenciales, es decir, son capaces de originar las células de un órgano concreto en el embrión, y luego también, en el adulto.

Es la médula ósea el órgano en el que mejor se conoce la función de estas células madre, como una fuente inagotable para la regeneración de las poblaciones celulares de la sangre; es el ejemplo más claro de células madre organo-específicas, que son capaces de generar todos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmune. Pero estas células madre existen en muchos más órganos del cuerpo humano, y podemos encontrar en la literatura científica como ya se han aislado células madre de adulto de la piel, grasa subcutánea, músculo cardíaco y esquelético, cerebro, retina, pancreas... Se han conseguido cultivar (multiplicar) estas células tanto en in-vitro (en el laboratorio), como in-vivo (en un modelo animal) utilizándolas para la reparación de tejidos dañados. A pesar de todo, la aplicación de estas técnicas de trasferencia de células madre de adulto para el recambio y reparación de tejidos enfermos está todavía en sus comienzos.

Transdiferenciación genética.

Fuente; The Scientist 4[23]:20, NOv. 27, 2000

Vista inmunohistológica del sistema epitelial específico de un hígado de mujer en un receptor masculino y la fluorescencia de la hibridación in situ de los cromosomas X y Y.

En principio se creyó que estas células madre órgano específicas, estaban limitadas a generar sólo células especializadas y diferenciadas del tejido donde residen, es decir, habian perdido la capacidad de dar lugar a otras estirpes celulares de cuerpo: son células multipotenciales.

Sin embargo múltiples estudios ha hecho cambiar esta visión de las células madre órgano-específicas, haciendo evidente que células madre de adulto procedentes de cualquier tejido pueden diferenciarse a células y tejidos de otras localizaciones y estirpes distintas.

Estos experimentos han comprobado que células madre de adulto, cultivadas y sometidas a ambientes humorales distintos a los habituales, pueden reprogramarse (transdiferenciarse), y dar lugar a otros tipos celulares que hasta ahora se pensaba que eran incapaces de generar. Es decir, dejarían de ser células multipotenciales, para adquirir características de células pluripotenciales. Si esto es así, algunos autores afirman que no existiría una diferencia esencial entre la célula madre embrionarias y las de adulto.

Sin embargo, las células madres de ratón (y quizá las humanas) son tumorigénicas: si se inyectan a un animal adulto originan teratomas y teratocarcinomas. Por lo tanto, un tema de seguridad será asegurarse que en un cultivo diferenciado a partir de células madre no quedan estas células troncales, o bien disponer de métodos fiables de separación y purificación de las células diferenciadas de interés respecto de las células madres.

En un estudio anunciado en la reunión de la Sociedad de Neurología en noviembre de 2000, en New Orleans, informa que los investigadores de la escuela de medicina de la universidad John Hopkins y de la escuela médica de Harvard infectaron roedores con el virus de Sindbis, que causa parálisis del miembro atacando las neuronas del motor que roscan de la médula espinal a los músculos. El equipo entonces inyectó las células madre embrionarias (EGCs), las células primordiales que son pluripotentes como las células de vástago, en el líquido cerebroespinal (CSF) en la base de las espinas dorsales de los animales. El EGCs fue pretratado con factores del crecimiento para reencauzarlos hacia la diferenciación en los nervios, evitando de tal modo que se conviertan en tumores.

Los investigadores deberán entender mejor la transdiferenciación antes de que puedan desplegar sus investigaciones con células madres de adultos de modo efectivo y amplio.

Técnicas e investigaciones desarrolladas.   

Llegado el momento biológico de blastocito se separarían las células de la masa interna (con lo que se destruiría el embrión)  y se cultivaría en placa de Petri las células madre (del organismo dador de los núcleos) para que después de tratadas se diferenciaran en distintos tipos celulares: v.gr., neuronas dopaminérgicas en el tratamiento de Parkinson; células beta del páncreas para diabéticos; hepatocitos para pacientes con cirrosis hepática. Esta es la idea de lo que se ha dado en llamar “clonación terapéutica”: el uso de células clonadas a partir del propio paciente para la realización de autotrasplantes sin problemas de rechazo inmunológico.

Pero la introducción de una nueva información genética (el transgen) dentro del genoma en un organismo puede presentar algunos problemas en relación a dónde y cuándo se expresará el mismo:

Especies animales  objeto de experimentación genética.

ANIMALES TRANSGÉNICOS

MAMÍFEROS

AVES

PECES

Ratón

Rata

Conejo

Vacuno

Cerdo

Oveja

Cabra

Pollo

Codorniz

Salmón

Trucha

Tilapia

Carpa

Pez gato

Medaka

Dorada

Revisiones por Clark et al., 1997; Chen y Powers,)

  • Integración múltiple (en tándem o no)

  • Lugar de integración indeterminado (efecto de posición)

  • Metilación y falta de expresión

  • Mosaicismo (germinal y somático)

  • Expresión específica/ectópica

  • Expresión variable

  • Expresión variable dentro de líneas (variegación)

En cualquier caso, el ideal sería poder dirigir con total precisión el lugar de integración del transgen.

Así, por ejemplo, en 1999 se obtuvieron en el Roslin Institute de Edinburgo las ovejas transgénicas "Cupid" y "Diana" a partir de la clonación de cultivos celulares modificados mediante recombinación homóloga ("gene targeting").

 

Los informes originales de los equipos[1] que están trabajando sobre el cultivo de células madre humanas, comunican la posibilidad de diferenciación en distintos tipos de células y tejidos:

/ En el caso del proyecto financiado por la empresa Geron Inc. se ha logrado el aislamiento y cultivo de células madre embrionarias (ES) a partir de blastocistos procedentes de programas de FIV.

/ En la Universidad John Hopkins se obtuvieron células madre embrionarias (EG) a partir de fetos abortados pero informes posteriores arrojan dudas sobre la conveniencia de usar estas células, ya que parece que la clonación con ellas, da origen a frecuentes anomalías del desarrollo de los animales[2]

/ La compañía Advanced Cell Technologies Corp. obtuvo un embrión híbrido usando una técnica similar a la de transferencia nuclear para fusionar un óvulo enucleado de vaca con una célula somática humana. Básicamente se persigue la obtención de células madre (ES) para en su cultivo in vitro lograr su diferenciación en distintos tipos de células y tejidos, con fines terapéuticos: autotrasplantes, terapias celulares[3]

Se ha abierto la posibilidad de trabajar con células madres de adultos y no sólo con las provenientes de embriones. Hay indicios de que existen células pluripotentes en varios órganos, incluyendo el cerebro[4], pero también en este ámbito han de resolverse algunos problemas técnicos propios:

/ Las células madres de ratón (y quizá las humanas) son tumorigénicas: si se inyectan a un animal adulto originan teratomas y teratocarcinomas. Por lo tanto, un tema de seguridad será asegurarse que en un cultivo diferenciado a partir de células madre no quedan estas células troncales, o bien disponer de métodos fiables de separación y purificación de las células diferenciadas de interés respecto de las células madres.

/ En un estudio anunciado en la reunión de la Sociedad de Neurología en noviembre de 2000, en New Orleans, informa que los investigadores de la escuela de medicina de la universidad John Hopkins y de la escuela médica de Harvard infectaron roedores con el virus de Sindbis, que causa parálisis del miembro atacando las neuronas del motor que roscan de la médula espinal a los músculos. El equipo entonces inyectó las células madre embrionarias (EGCs), en el líquido cerebroespinal (CSF) en la base de las espinas dorsales de los animales. El EGCs fue pretratado con factores del crecimiento para reencauzarlos hacia la diferenciación en los nervios, evitando de tal modo que se conviertan en tumores.

/ Los investigadores deberán entender mejor la transdiferenciación antes de que puedan desplegar sus investigaciones con células madres de adultos de modo efectivo y amplio. La transdiferenciación es el fenómeno por el cual v.gr., una célula madre de músculo, puede dar lugar a una célula de sangre.

Células madre: el debate ético-científico-social  

En la actualidad existe un gran debate, tanto científico como ético, en torno a la utilidad de las células madre: ¿células madre de adulto o células madre embrionarias?

Los avances en las investigaciones con células madre de adulto, como antes hemos mencionado, han demostrado una mayor plasticidad de estas células, aproximándose a la capacidad de pluripotencialidad de la células madre embrionarias. Estas nuevas aplicaciones de estas células madre de adulto, nos permiten sacar algunas conclusiones, que animarían a tirar por esa línea, obviando de esta manera las connotaciones éticas que conlleva investigar en células madre embrionarias con destrucción de embriones:

Ð evitarían la destrucción e investigación con embriones humanos

Ð el uso de celulas madre adultas evitaría los riesgos de manejar celulas embrionarias inmaduras, que por su situación de indiferenciación serían más proclives a la proliferación incontrolada y a la generación de tumores desdiferenciados[5]

Ð las investigaciones con stem cell de adulto están mucho más avanzadas, incluso en fase clínica[6].

Uso de células madre

Preparación de células madre embrionarias para sus uso terapéutico

Reparación de un ataque cardíaco con células madre adultas

La célula madre de adulto, del que presumiblemente se prevé que puedan ser fuente de tejidos para trasplante, tendría la configuración genética del individuo susceptible de ser trasplantado, por lo que se evitaría así la posibilidad de rechazo inmunológico. El uso de ES cells procedentes de embriones creados por FIV, carecerían de esta ventaja. Sin embargo si esas ES cell se extrajeran de embriones clonados a partir de células del adulto futuro receptor del trasplante, también se evitaría la complicación del rechazo del trasplante.

De los potenciales beneficios extraíbles de la células madre adultas, muchos científicos tienen dudas. Sin embargo, existe un tejido fuente de estas células madre, que la gran mayoría de los científicos consideran como la más prometedora: la médula ósea.  Otra de las grandes virtudes de las células madre procedentes de médula ósea es su sencilla recolección y aislamiento, al contrario que otras células madre de otros tejidos, cerebrales por ejemplo. Se han demostrado eficaces las técnicas no invasivas de estimulación humoral de la médula ósea y aislamiento y recolección de las células madre estimuladas en sangre periférica.

Actualmente en muchos lugares se utilizan estas células madre, en forma de auto o alotrasplante, para la recuperación del sistema inmunológico y hematopoyético, tanto en pacientes tratados con quimioterapia y con disminución de las defensas secundarias al tratamiento, como en pacientes con neoplasias hematológicas.

Varios experimentos en animales han reforzado las posibilidades terapéuticas de la celulas madre de adulto de médula ósea. Citamos ahora 4 artículos que demuestran que las células madre de médula ósea son sin duda una opción muy esperanzadora.

& En abril de 2001 dos grupos de trabajo (New York Medical College y el National Human Genome Research Institute –Bethesda, Maryland-) publicaban que células madre de médula ósea, eran capaces de regenerar músculo cardíaco dañado. Para ello provocaron áreas de infarto a corazones de 30 ratones. Posteriormente inyectaron células de médula ósea en las zonas no infartadas de tejido cardíaco. Nueve días después de la inyección, las células trasplantadas estaban formando nuevo tejido cardíaco –células musculares y vasos sanguíneos- en 12 de los 30 ratones, mejorando los parámetros hemodinámicos de esos ratones. . Los autores afirman que aunque la tasa de éxitos no fue extremadamente alta (de 30 ratones, se curaron 12), es posible que el uso de ésta técnica en el hombre tenga mejores resultados, pues no existiría la dificultad de trabajar con órganos minúsculos que laten a 600 pulsaciones por minuto. Los autores afirman no ver ningún inconveniente en usar esta técnica en humanos.

& En otro estudio (Universidad de Columbia), se aislaron células de la médula ósea de voluntarios. Posteriormente se inyectaron estas células a ratas a las que se había provocado infartos cardíacos. Dos semanas después de la inyección, los investigadores comprobaron que capilares formados por células endoteliales humanas representaban el 25% de los capilares del corazón. Cuatro meses después, las ratas que habían sido inyectadas con las células humanas presentaban considerablemente menos tejido cardíaco cicatricial y una mejor función cardíaca que las ratas no tratadas con células de médula ósea humana.

& El 24 de agosto de 2001, científicos de la Universidad de Düsseldorf han declarado que han conseguido una ‘mejora espectacular’ en un hombre que padecía un infarto, injertándole células madre obtenidas de su propia médula ósea. Los médicos afirman que tras inyectar estas célula madre de médula ósea en la zona infartada del corazón, éstas han evolucionado hasta convertirse en tejido muscular cardíaco, mejorando considerablemente la función cardíaca del paciente: ‘en la actualidad el área de corazón dañada se ha reducido casi una tercera parte y el funcionamiento del corazón ha mejorado sensiblemente’.

& Otro experimento ha reafirmado en su postura a los científicos que abogan por las células madre de médula ósea como uno de los principales tejidos fuente para la reparación de estructuras corporales dañadas. En este estudio (Universidad de Yale), se muestra como una única célula de medula ósea de ratón adulto puede multiplicarse y dar lugar a pulmón, hígado, intestino y piel. El experimento consistió en un doble transplante medular. Se inyectaron células de médula ósea de ratón marcadas con una proteína fluorescente verde, en el torrente sanguíneo de ratones hembra que habían recibido una dosis de radiación mielotóxica letal (que destruyó gran parte de las células de la médula ósea). Dos días después, mataron los ratones receptores, aislando células marcadas de verde que se habían instalado en su médula ósea. Posteriormente inyectaron en ratones radiados, una sola de las células marcadas de verde junto con células de la médula ósea de los ratones hembra que sobrevivieron al menos un mes. Once meses después del segundo trasplante, los científicos mataron a los ratones supervivientes, encontrando células de la progenie de la célula inyectada en pulmón, piel, intestino, hígado, así como hueso y sangre. Esto podría demostrar que una célula madre de médula ósea puede probablemente dar lugar a cualquier tipo celular.

Aunque la médula ósea es un órgano asequible, a veces las técnicas de estimulacón farmacológica de la médula ósea para la recolección de células madre en donantes, no son efectivas, y hay que proceder a recoger estas células directamente por punción, maniobra que no deja de ser traumática. Por ello, muchos investigadores abogan por buscar células pluripotenciales de órganos todavía más accesibles[7].

Si existe un objetivo primordial en la investigación con células madre, este es el conseguir descifrar los mecanismos para la obtención de un determinado tejido diferenciado, a partir una célula madre indiferenciada. Los artículos hasta ahora publicados en esta línea, sugieren que no será fácil producir poblaciones celulares puras de un determinado tejido, requisito que será necesario para garantizar la seguridad de las terapias celulares para la regeneración o sustitución de órganos.

Otro de los grandes debates científicos gira en torno a la necesidad de marcar pautas, aceptadas por consenso por la comunidad científica internacional, que marquen con certeza el que una célula hija de una célula madre –tanto adulta como embrionaria-, efectivamente se ha transdiferenciado a una célula de una estirpe celular diferenciada y distinta de aquella a la que pertenecía su progenitora (la célula madre).

En la acualidad se han puesto en duda algunos criterios hasta ahora usados para ver la versatilidad de las células madre, como la detección de marcadores de superficie (en el caso de estudio in-vitro o in-vivo), o el aislamiento de algún corpúsculo celular identificado por su morfología celular, dentro de un tejido (estudios in-vivo). Muchos expertos están presionando para que el criterio de clasificación de las distintas progenies de una célula madre sea el de la funcionalidad celular, propia de ese tipo celular. Modernas técnicas como la búsqueda de perfiles genéticos o proteicos, junto con los tradicionales estudios de morfología celular y microscopía electrónica, pueden ayudar a confirmar la diferenciación y la funcionalidad de esas células hijas. Del mismo modo, muchos de los artículos publicados sobre células madre, tanto adultas como embrionarias, identificaban a estas células tan sólo por algunos marcadores celulares de indiferenciación. La Food and Drug Administration (FDA) de EEUU ha anunciado que serán necesarios rigurosos estudios para pasar las investigación con células madre de la fase experimental, a la fase clínica con pacientes.

Algunos autores afirman que los informes sobre los avances en las investigaciones con células madre de adulto, han sido sobreinterpretadas por la prensa, dándole mayor valor y trascendencia de la que realmente tienen. Goodell et al, recientemente han publicado que han conseguido desarrollar y hacer crecer una pequeña cantidad de células cardíacas a partir de células de médula ósea en un corazón sano, afirmando que esa pequeña cantidad sería insuficiente para poder ofrecer un posible valor terapéutico. Así, el equipo liderado por Theise publicaba en un artículo las virtudes regenerativas de una sólo célula madre de médula ósea, que transferida a un organismo dañado distinto del que procedía, prendía y regeneraba tejidos de múltiples órganos. Afirman esperanzados que se ha demostrado que una célula de médula ósea tiene cuatro veces más capacidad de prender en un tejido dañado, que en un tejido sano (tejido sobre el que trabajó Goodell).

En un estudio reciente[8] se han inducido células embrionarias para que se conviertan en células endocrinas pancreáticas, que formaron islotes y mejoraron la glucemia, con lo que se han sugerido como posible tratamiento para la diabetes. A su vez, en estudios realizados en ratones, se han encontrado células progenitoras de adulto que pueden desarrollarse en cualquier tejido, aun perteneciendo a otro tejido diferente (por tanto, las células progenitoras de adulto situadas en cerebro pueden diferenciarse no sólo para formar neuronas, sino también miocitos, células sanguíneas, intestinales, hepáticas y miocárdicas).

Igualmente, las células progenitoras sanguíneas de adulto pueden diferenciarse para formar neuronas cerebrales, y las células progenitoras de médula ósea de adulto pueden convertirse en células miocárdicas funcionales capaces de reparar infartos de miocardio[9]. Sin embargo, estas potencialidades inesperadas de las células progenitoras de adulto han de seguir siendo investigadas, y no quiere decir que se hayan descubierto los tratamientos definitivos. De momento, parece que la polémica sigue siendo difícil de resolver, pues los argumentos éticos no se han resuelto

Dos equipos de científicos independientes, uno de Japón y otro de los Estados Unidos, informaron en noviembre de 2007[10] que han convertido células humanas de piel en lo que parecen ser células madre embrionarias, sin tener que crear o destruir un embrión, una hazaña que podría sofocar el debate ético que causa tantos problemas a este campo de investigación. Todo lo que tuvieron que hacer, dijeron los científicos, fue agregar cuatro genes. Los genes reprogramaron los cromosomas de las células de la piel, transformándolas en pizarras en blanco capaces de ser convertidas en cualquiera de los 220 tipos de tejidos del cuerpo humano, sea de corazón, cerebro, sangre o hueso.  Y lo que es más importante, dicen los científicos, es que células genéticamente concordantes con los pacientes les permitirán estudiar en el laboratorio enfermedades complejas, como el Alzheimer, el cáncer o la diabetes.

En resumen, el uso de células totipotenciales o stem, extraídas de embriones humanos, plantea una densa maraña de interrogantes éticos. Los biólogos creen que dichas células podrían ayudar a reparar tejidos y órganos dañados, o a generar otros sanos, con lo que se echarían las bases para una nueva clase de terapia que algunos llaman “medicina regenerativa”. Algunos de los argumentos que esgrime cada posición son: 

 La células embrionarias provienen de embriones humanos tempranos y su uso implica la destrucción de estos.

L

En contra: desde el punto de vista moral, destruir un embrión humano está mal, sean cuales fueren los supuestos beneficios. La vida humana comienza en el momento en que se unen el óvulo y el espermatozoide. Hacer bien a otros no puede justificar la destrucción de una vida humana.  

J

En pro: los embriones humanos deben tratarse con respeto, pero salvar vidas a través de la investigación médica también es un fuerte imperativo moral. Los embriones en cuestión se crean dentro de un proceso dador de vida: el de ayudar a que las parejas estériles conciban. En una clínica de reproducción asistida, el médico elige el blastocisto más sano para implantarlo en el útero. Los demás se congelan para un uso eventual, pero en su mayoría no tienen perspectivas realistas de llegar a término y, finalmente, serán destruidos. Si los padres han expresado su deseo de donar sus embriones para investigación, en vez de descartarlos, es moralmente aceptable usar sus células para hacer bien a otros.  

Por lo demás, no está tan claro que la vida de un individuo comience en el instante de la fecundación. El sistema nervioso sólo empieza a aparecer a los catorce días. El preembrión puede dividirse y dar lugar al nacimiento de gemelos; por tanto, es discutible que la individualidad comience unos días después de la fecundación.

L

 

En contra: permitir las investigaciones con células embrionarias abriría las puertas a muchos pasos denigrantes para la vida humana. Los científicos tienen una larga agenda para investigar, empezando por la creación de embriones destinados específicamente a la investigación. Si no trazamos un límite absoluto que proteja al embrión, podrían cometerse muchos abusos graves.  

J

En pro: deberían considerarse las circunstancias que rodean cada caso. La destrucción frecuente de preembriones ya es ampliamente aceptada en ciertas formas de anticonceptivos, como el diafragma intrauterino, que impiden la implantación del óvulo fecundado, y en el mismo tratamiento de procreación asistida. El estudio de células stem requiere la destrucción de muy pocos embriones. Las células stem embrionarias se caracterizan por su capacidad de crecer y dividirse indefinidamente. O sea que, en teoría, las células de un solo blastocisto podrían satisfacer todos los requerimientos.  

En la práctica, los biólogos querrían establecer cierto número de líneas diferentes, tal vez 20 ó 100, a fin de asegurarse la disponibilidad de células sanas y típicas que abarquen un espectro de tipos inmunológicos. La derivación de células humanas sería un procedimiento ocasional y limitado, y no una destrucción constante e ilimitada.

L

En contra: se exageran los beneficios médicos de las células stem embrionarias, que, de todos modos, podrían obtenerse utilizando células stem adultas. Los supuestos beneficios de las embrionarias son proyecciones de experimentos en ratones y ratas, aún no reproducidos en seres humanos. En todo caso, hay una alternativa: muchos tejidos del cuerpo humano poseen una reserva de células stem adultas para reabastecerse. En el organismo, parecerían corresponder a tejidos específicos. Las células stem sanguíneas solo fabrican glóbulos; las cutáneas, piel. Sin embargo, los nuevos estudios están demostrando que algunas tienen un repertorio bastante más amplio y quizá sean capaces de cumplir muchas de las tareas que supuestamente cumplen las células stem embrionarias. Las adultas resultarían más convenientes para los tratamientos médicos, por cuanto permitirían “reparar” al paciente con células propias en vez de afrontar los riesgos inmunológicos que entraña el injerto de células stem embrionarias provenientes de un donante cuya compatibilidad no ha sido comprobada.  

J

En pro: la investigación encierra una promesa real; es preciso estudiar ambas clases de células stem. Si bien es cierto que a menudo los científicos se dejan llevar por su entusiasmo, las altas esperanzas puestas en las células stem embrionarias tienen fundamentos sólidos. Ofrecen un nuevo método eficaz para tratar enfermedades degenerativas incurables, como el mal de Parkinson y la diabetes. Las células stem adultas son menos prolíficas y versátiles que las embrionarias; además, no se ha demostrado que posean la misma gama de aptitudes.  

Es importante estudiar ambos tipos de células (de adulto y embrionarias), a fin de establecer cuál conviene más a cada aplicación. Las embrionarias no parecen ser muy irritantes para el sistema inmunológico y, aunque lo fuesen, habría varios modos de encarar el problema.  

Importancia comercial  

 Producción de animales transgénicos.

Especie

% descendencia

% embriones

Meses para obtener la F2

Costo en U$ estimado de c/u

Proteína producida en la leche

Ratón

17,3

2,6

7,5

121

1 g

Conejo

12,8

1,5

17

 

1 Kg

Porcino

9,2

0,9

38

25.000

 

Ovino

8,3

0,9

52

60.000

100 Kg

Bovino

3,6

0,7

100

546.000

1.000 Kg

Fuente: A. Sánchez Bonastre, 1999

  

Bancos de cordón umbilical: ¿un seguro de vida biológico?  

¿Pasaporte a la eternidad?

Congeladas a -196° en tambores repletos de hidrógeno líquido, las células madres de cordón umbilical son eternas (inmunes incluso a un corte de corriente eléctrica). Claro que para hacerse un lugar en ese limbo deben atravesar un complejo proceso.

En primer lugar, se extrae lo que no sirve: el plasma y los glóbulos. Un marcador llamado CD34 permite identificar las células madre que habrán de ser congeladas, y cuantificarlas.

Luego de confirmar mediante diversos estudios que las células no fueron contaminadas durante su recolección, se procede a congelarlas progresivamente; primero a -80° y, finalmente, a -196°.

Obtenidas durante el parto, a partir de la sangre del cordón umbilical y de la placenta, las células madre o stem cells son criopreservadas en tambores con hidrógeno líquido a menos 196°, y pueden ser descongeladas en cualquier momento para ser trasplantadas como forma de tratamiento para diversas enfermedades que pueda sufrir en el futuro el bebe o algún pariente cercano[11].

Hoy en día, el trasplante de células de cordón umbilical se emplea en el tratamiento de enfermedades oncohematológicas, como la leucemia o los linfomas, así como para cualquier cáncer en cuyo tratamiento sea necesario reconstruir la médula ósea dañada por la quimioterapia. Asimismo, estos trasplantes han demostrado ser efectivos para el tratamiento de afecciones menos frecuentes, como ciertas anemias (la de Fanconi o las betatalasemia, por ejemplo) y trastornos metabólicos.

Todo hace suponer que en un futuro las células madre -cuyas principales características son dividirse indefinidamente y ser capaces de convertirse en cualquier tipo de célula del organismo- darán alivio, cuando no cura, a un espectro mucho mayor de enfermedades. Ya hay trabajos de investigación que sugieren que las células madre servirán de reemplazo para cualquier célula dañada, como las del páncreas en la diabetes, las del corazón en el infarto o las neuronas en el Parkinson y el Alzheimer (Chillik, 2004)

La posibilidad de contar con células madre obtenidas del cordón umbilical (que habitualmente se desecha tras el parto) es presentada como una alternativa científicamente válida y éticamente irreprochable al uso terapéutico de células madre embrionarias

   

 


NOTAS:


[1] Thomson,J.A.; Itskovitz-Eldor, J.; Shapiro S.S et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocists, Science 282: 1145-1147. 1998 

[2] Steghaus-Kovac, S. Ethical loophole closing up for stem cell researcher, Science 286: 31. 1999.

[3] Solter, D y Gearhart,  J.; Putting stem cell to work, Science 283: 1468-1470. 1999

[4] Steinberg, Douglas Stem Cells Tapped to Replenish Organs. Embryonic or adult? The superior source depends on the tissue The Scientist 14[23]:20, Nov. 27, 2000

[5] Este es uno de los argumentos esgrimidos por uno de los mayores grupos científicos de presión contra la investigación con células madre embrionarias, la coalición DO NO HARM. Esta coalición aboga por una mayor potenciación de las investigaciones con células madre adultas. Uno de los miembros fundadores, David A Prentice, afirma que la células madre postnatales (de cordón umbilical), o de adulto, son al menos igual de prometedoras que las embrionarias. Asegura que una de las grandes desventajas de las células madre embrionarias es su capacidad para producir tumores, hecho que ha sido insuficientemente hecho público.

[6] Recientemente se ha publicado un artículo en la revista Nature, un estudio en ratones que confirmaba como el inyectar células madre de ratón extraídas de su médula ósea en el corazón dañado de ese mismo ratón, provocaba que esas células se diferenciaran a miocitos maduros y reemplazaran a los miocitos del corazón dañado, devolviendo a ese órgano su capacidad de bomba. Unos meses antes en París, se realizó la misma técnica en un enfermo con una miocardiopatía dilatada alcohólica. El resultado fue excelente.

[7] Así, un equipo de investigadores canadienses, de la Universidad McGill, Montreal, ha conseguido obtener células de de distintas estirpes celulares (células endoteliales, musculares, adipocitos) a partir de células –madre- de piel.

[8] Science 2001;292:1389

[9] Nat Med 2001;7:430; Nature 2001;410:701

[10] Gina Kolata para The New York Times. Noviembre de 2007 Los nuevos hallazgos se publicaron en la revista Cell , en un artículo de Shinya Tamanaka de la Universidad de Kyoto y del Instituto Gladston para la Enfermedad Cardiovascular de San Francisco, y en Science, en un artículo de James Thomson y sus colegas de la Universidad de Wisconsin.

[11] Desde 1998, la Argentina cuenta con el primer banco de células madre de cordón umbilical de América latina, que funciona en el Instituto de Trasplantes de Médula Osea, de la Fundación Mainetti, en Gonnet, provincia de Buenos Aires. Allí se procesan y criopreservan células de cordón umbilical donadas, para luego ser trasplantadas a quien las necesite. Pero quienes recurren a este banco o a registros de donantes internacionales no siempre tienen suerte, ya que las posibilidades de conseguir células lo suficientemente compatibles como para evitar el rechazo no son elevadas. En los registros internacionales de donantes, por ejemplo, las chances de obtener células compatibles rondan el 50% (Román Bayo, MaterCell)


Pro-Diversitas 
Editorial Digital
ISSN 2362-6518