Células madre y clonación

Células madre

Una célula madre es una célula que tiene la 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.

Estas células tienen la capacidad de dividirse sin perder sus propiedades y pueden diferenciarse en otras células. La mayoría de los tejidos de un individuo adulto poseen una población específica propia de células madre. 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.

Las células madre embrionarias son aquellas que forman parte de la masa celular interna de un embrión de 4 o 5 días de edad. Éstas son pluripotentes lo cual significa que pueden dar origen a las tres capas germinales: ectodermo, mesodermo y endodermo. Una característica fundamental de las células madre embrionarias es que pueden mantenerse 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 los extraembrionarios. Es decir, pueden formar todos 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 de origen embrionario.

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

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 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.

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 crioconservación es un método que utiliza nitrógeno líquido para detener todas las funciones celulares y así poderlas conservar durante años. Estos embriones son procedentes de los tratamientos de reproducción humana asistida, que pueden ser donados por los pacientes que se someten a este tratamiento.

• Blastómeros individuales: Con esta técnica, probada primero en ratones y luego en humanos, se consigue no destruir el embrión. Se utilizaron óvulos fecundados 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 líneas 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.

• 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. Esta técnica sólo es aplicable en mujeres. 
   

Células iPS: induced pluripotent stem cells

Investigaciones recientes 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.

Reprogramación nuclear

Procedimiento que cambia la expresión génica y permite que un tipo celular cambie a otro. De esta forma se está intentando reprogramar células diferenciadas en células pluripotentes.

Un ejemplo es la inyección del núcleo de una célula diferenciada adulta en un ovocito enucleado, lo que se conoce como clonación terapéutica.

 

Células del Cordón umbilical

Las células madre del cordón umbilical se consideran como células madre adultas. Éstas son células hematopoyéticas; crean células de la sangre y del sistema inmunológico. Son mucho más fáciles de obtenerse en comparación con las células de la médula ósea. A pesar de que las células de la médula ósea actúan más rápido que las células del cordón umbilical, las células del cordón umbilical no necesitan una compatibilidad al 100% con el paciente. En cambio las células de la médula ósea sí. Otras ventajas de las células de cordón umbilical son que su extracción no es dolorosa, se pueden usar con otros miembros de la familia sin ningún problema y son inmunológicamente inmaduras, es por esto que no necesitan una compatibilidad al 100% con el paciente.

 

Células madre del líquido amniótico

Gracias a los últimos avances científicos se demostró que el líquido amniótico contiene células de tejidos embrionarios y extraembrionarios diferenciadas y no diferenciadas derivadas del ectodermo, del mesodermo y del endodermo. 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. Las células madre de líquido amniótico se expanden fácilmente en cultivo, mantienen la estabilidad genética y se pueden inducir a la diferenciación también en células hematopoyéticas. 
 

Tratamientos con células madre

Las células madre tienen multitud de usos clínicos pues pueden ser empleadas en medicina regenerativa, inmunoterapia y terapia génica. De hecho se han obtenido grandes éxitos con el empleo de células madre para tratar enfermedades hematológicas.

Muchos descubrimientos médicos, hacen creer que los tratamientos con células madre tienen el sistema para cambiar la cara humana, curar enfermedades y aliviar el dolor. Existen algunos tratamientos con células madre, pero la mayoría todavía se encuentran en una etapa experimental. Investigaciones médicas 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, lesiones de la espina dorsal y daños en los músculos, entre otras enfermedades. Muchos tratamientos prometedores para enfermedades graves 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 ético sobre esto.

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 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 déficit genéticos, se está experimentando clínicamente.

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 reinyectada después.

Inmunohematología

El trasplante de células madre hematopoyéticas se ha usado desde hace 50 años con éxito para tratar múltiples enfermedades y tumores.

Esto se consigue mediante el trasplante de médula ósea. La médula ósea contiene las células madre precursoras de las células sanguíneas y linfáticas. Se solía sacar del hueso de la cadera, pero actualmente se está sacando de la sangre periférica tras tratamiento con factores estimulantes del crecimiento. El éxito del trasplante de médula, al igual que en cualquier otro trasplante, depende de la compatibilidad HLA. Pero además de poder producirse rechazo del individuo al tejido trasplantado, el trasplante de médula ósea presenta la particularidad de que también puede darse en sentido inverso, rechazo del tejido trasplantado al individuo.

Sin embargo el rechazo puede presentar una ventaja y ser de interés como inmunoterapia, ya que puede reconocer a las células malignas con las que compite como extrañas y permitir una remisión más rápida de la leucemia.

Tras destruir la médula por radiación o quimioterapia se realiza el trasplante. A las dos semanas aparecen nuevas células sanguíneas y tras varios meses (autólogos) o más de un año (alotrasplantes) se restituye la función inmune.

También es posible el empleo de células madre de cordón con la misma finalidad.

Clonación

La clonación es el hecho de transferir un núcleo de una célula somática de un paciente a la célula sin núcleo de un donador de óvulos. Ésta transferencia actuará como un óvulo fecundado y comenzará con el proceso de división de la célula. Esto obviamente traerá problemas en la sociedad puesto a que muchos ciudadanos piensan que no se debería jugar a Dios y crear un individuo exactamente igual a otro. Esto a su vez puede traer consigo problemas genéticos puesto a que en las mitocondrias se encuentra el DNA de otro individuo. Se han hecho muchas investigaciones con la clonación. Sin embargo existen discrepancias en cuanto a ética y moral entre investigadores. 
 

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 madre 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.

Dentro de la comunidad médica, existen diferentes posturas, entre ellas que “los blastocitos o embriones son organismos vivos que dentro de 9 meses serán seres humanos con derechos, por esto, no es ético el destruir el blastocito o embrión para obtener las células madre”, mientras que otros consideran que en la edad temprana de un embrión lo que se tiene es un brote de células con su masa interna.

Además de los problemas éticos que conlleva la destrucción del blastocito, también se encuentra anti-ético el hecho de que se necesiten una cantidad alta de óvulos para la creación de embriones, que serán destruidos luego, y cómo se obtienen esos óvulos. La donante de óvulos es tratada primero con algunas drogas y hormonas para que ésta cree muchos óvulos que serán donados. Estas drogas pueden traer problemas de salud lo cual es anti-ético hacer daño a un paciente con conocimiento.

 En estos vídeos tenemos un breve resumen del trabajo: