Células madre

# Células madre

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# Células

Es casi imposible no encontrar algún tipo de célula a nuestro alrededor. Siendo la unidad mínima de la vida, se han expandido por prácticamente todos los posibles ambientes de este planeta.

Sin embargo, han pasado desapercibidas para nosotros hasta hace muy poco tiempo. Las primeras observaciones de células fueron realizadas en el siglo XVII, cuando empezaron a perfeccionarse los microscopios.

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# ¿Qué es una célula?

No fue hasta 1830 cuando Theodor Schwann y Matthias Schleiden definieron lo que eran realmente:

- La célula es la unidad estructural de la materia viva
- La célula es la unidad fisiológica de la materia viva
- Una célula siempre proviene de otra célula preexistente

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# ¿Qué hace una célula?

Las células tienen capacidad de relacionarse con su medio ambiente, es decir, pueden sentir diferentes características de su medio ambiente, pueden nutrirse y pueden reproducirse.
  
<blockquote>La reproducción celular consiste en formar células hijas a partir de un proceso que implica la división de la célula madre</blockquote>

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# ¿Cómo se forma un ser humano?

Los seres humanos están compuestos por células, por supuesto. En la antigüedad se pensaba que en el esperma había un humano pequeñito que se desarrollaría en el vientre de la madre hasta alcanzar el tamaño de un niño.

<figure><img src="/images/stemcells/homunculo.jpg" width="20%"><figcaption>La semilla de la vida</figcaption></figure>

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# ¿Cómo se forma un ser humano?

Hoy sabemos que la cosa es un poco diferente

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# El genoma, la clave del funcionamiento celular

Una célula puede dividirse para dar lugar a un ser pluricelular porque posee genes con información para fabricar proteínas. Las proteínas son las responsables de muchos procesos celulares.

<blockquote>Toda célula hija lleva la misma información genética que la célula de la que procede, salvo error o mutación.</blockquote>

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# El ciclo celular

Para que una célula se divida tiene que atravesar una serie de etapas que, en conjunto, se conocen como **ciclo celular**. Pero no todas las células van a continuar dividiéndose indefinidamente.

Las células que no se van a dividir más salen de ese ciclo y se convierten en *células terminales*.

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# Todas las células de un organismo son genéticamente iguales

En realidad, se pueden considerar a las células de un organismo como clones. Sin embargo, las células de un organismo presentan diferencias en cuanto a su forma y función que permiten distinguir tipos celulares, por ejemplo, una neurona o una célula muscular.

<figure><img src="/images/stemcells/forma-celulas.jpg"><figcaption>Todas son iguales genéticamente</figcaption></figure>

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# Si son genéticamente iguales ¿por qué no son iguales?
	
Durante el proceso de desarrollo de un organismo muchas de sus células toman decisiones que, a la larga, las hacen ser de un tipo u otro. A este proceso se le denomina diferenciación celular y consiste en expresar unos genes y dejar de expresar otros.

<blockquote>La diferenciación implica perder la capacidad de expresar una información genética distinta de la que interesa por su función</blockquote>

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# Diferenciación celular

Al principio no se sabía si la diferenciación celular se debía a una pérdida de material genético o si era debida a una expresión selectiva de diferentes genes. En 1950, Frederick Stewart obtuvo plantas de zanahoria después de cultivar diferentes células individuales en medios de cultivo con nutrientes y hormonas.

Así se descartó que las células diferenciadas hubieran perdido material genético.

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# Diferenciación celular

Hoy se sabe que los procesos de diferenciación comienzan ya durante la fase embrionaria y que se deben principalmente a gradientes de unas proteínas que actúan como *morfógenos*.

<figure><img src="/images/stemcells/genes-hox.jpg" width="60%"><figcaption>Determinación antero-posterior en <i>D. melanogaster</i></figcaption></figure>

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# Diferenciación celular

La mayoría del conocimiento de los procesos de diferenciación celular se debe a los trabajos realizados por Antonio García-Bellido en *Drosophila melanogaster*. Sus descubrimientos se han comprobado más tarde en el resto de seres pluricelulares, entre ellos, los mamíferos superiores.

<figure><img src="/images/stemcells/antonio-garcia-bellido.jpg" width="25%"><figcaption>Antonio Garcia-Bellido</figcaption></figure>

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# Hay células que no se diferencian

Las **células madre** son aquellas que pueden reproducirse de forma que parte de su descendencia se diferencia y otra parte continúa el ciclo celular, manteniendo sus características de célula madre, por lo que pueden autorrenovarse.

<figure><img src="/images/stemcells/celulas-madre-foto.jpg" width="30%"><figcaption>Células madre en un cultivo (verde)</figcaption></figure>

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# Todas las células madre no son iguales

Aunque se habla generalmente de células madre como si todas fueran iguales se diferencian, por su capacidad para dar lugar a diferentes lineas de células, en los siguientes tipos:

- Células madre totipotentes (embrionarias)
- Células madre pluripotentes (embrionarias)
- Células madre multipotentes (adulto)
- Células madre unipotentes (adulto)

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# Células madre embrionarias

Son células que poseen una gran capacidad de dar lugar a diferentes linajes celulares. Son las primeras con las que se comenzó a experimentar. Su gran problema es que se extraen de embriones congelados, lo que causa una fuerte oposición de grupos pro-vida y cuestiones éticas sobre el uso, mantenimiento y experimentación con seres humanos.

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# Células madre del cordón umbilical

El cordón umbilical retiene sangre fetal tras el parto. En esa sangre se encuentran con facilidad células madre multipotentes de la estirpe hematopoyética. También tiene células mesenquimales en los tejidos que rodean a los vasos.

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# Células madre de la sangre del cordón umbilical

Estas células madre pueden diferenciarse a las células que se encuentran en la sangre: glóbulos rojos, glóbulos blancos y megacariocitos (plaquetas).

Eso hace que solo puedan utilizarse en enfermedades en las que las células sanguíneas se encuentran afectadas: pacientes de radioterapia, leucemias, anemia de Fanconi...

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# Ventajas de las células madre de sangre de cordón umbilical

- Son fáciles de obtener
- Presentan pocos determinantes antigénicos, lo que hace que den menos problema de rechazos
- Se pueden conservar durante mucho tiempo

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# Células madre mesenquimales

Son muy utilizadas en medicina regenerativa. Son unas células multipotentes, adultas e inmaduras, que tienen la capacidad de regenerarse y diferenciarse en células de otros tejidos, huesos, cartílagos, músculo cardíaco, etc.

También se encuentran en otros lugares del organismo, como la médula ósea y el tejido adiposo, pero el tejido del cordón umbilical es una de las fuentes más ricas en células mesenquimales.

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# Células madre de la placenta

Desde hace tiempo se sospecha que en la placenta también se encuentran células madre. La placenta es especialmente poco inmunogénica, por lo que parece una solución ideal al problema de los rechazos.

Se están llevando a cabo estudios piloto con células madre placentarias para la regeneración del tejido cardiaco. Se supone que las células son capaces de distribuirse por la circulación sanguínea sin ocasionar problemas.

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# Alternativas a las células madre

Desde 2006 se sabe que es posible volver a un estado casi pluripotente a células diferenciadas manipulando tan solo 4 genes. Lo cual corrobora los resultados que obtuvo Frederick Stewart 50 años antes.

De hecho, se puede llegar a ese estado inyectando las cuatro proteínas de interés en células adultas en cultivo de modo que se reprograman y llegan a comportarse como células madre pluripotentes.

<figure><img src="/images/stemcells/japones-ics.jpg" width="25%"><figcaption>Shinya Yamanaka</figcaption></figure>

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# Ventajas de las células iPS:

- Pueden usarse para estudiar enfermedades utilizando como modelo las propias células del paciente.
- Podrían dar lugar a órganos que fuesen fácilmente trasplantables, sin generar problemas de rechazo.
- Existen pocas trabas éticas a su utilización, al contrario que con células madre procedentes de embriones.

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# Cuestiones por resolver de las iPS

El problemas es que ahora falta conocer cómo diferenciar estas células iPS a los 200 tipos celulares existentes. Aunque, por ejemplo, se ha conseguido diferenciar ya a algunos tipos concretos.

Además, las células son tan *viejas* como el paciente.

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# Usos de las células madre

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# Pseudoembriones

A partir de células de ratón se ha logrado crear estructuras tipo embrión sin necesidad de fecundación. Con estas estructuras se han hecho estudios de implantación en los que no ha habido desarrollo fetal pero se ha podido comprender mejor cómo ocurre la implantación y se forma la placenta.

Se espera que la información pueda ser utlizada para evitar problemas de infertilidad en humanos por fallos de implantación embrionaria.

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# Tejido cardiaco

Se ha conseguido desarrollar tejido muscular cardiaco maduro a partir de miocitos derivados de células IPs. Con esto se puede estudiar la fisiología cardiaca y la respuesta a determinados tratamientos en condiciones de laboratorio controladas.

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# ELA

Se está llevando a cabo un ensayo clínico fase II con pacientes de ELA a los que se les extrae células madre y se manipulan para convertirlas en células que produzcan factores de protección de neuronas.

Estas neuronas se inyectarán en la médula espinal y se espera que puedan proteger a las neuronas aún sanas. No es una terapia para curar pero permite que la enfermedad evolucione más lentamente.

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# Actualidad de los tratamientos con células madre

A principios de diciembre se daba a conocer una técnica pionera en el tratamiento del tejido infartado. Se trata de utilizar una matriz de pericardio en la que se han implantado células madre de cordón umbilical para *parchear* el tejido cardíaco dañado.

No es la primera vez que se intenta *regenerar* el corazón infartado pero es la primera vez en la que se desarrolla un vehículo que permite retener las células en el corazón.

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# Actualidad de los tratamientos con células madre

Otro equipo español ha desarrollado algo parecido utilizando en este caso una matriz de colágeno, desarrollada por la empresa de recubrimientos cárnicos VISCOFAN. En este caso se trata de utilizar células madre que se encuentran en la grasa del adulto y que, por tanto, presentan menos riesgo de problemas de rechazo.

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# Actualidad de los tratamientos con células madre

Pero aún es pronto para valorar los resultados. Se trata en ambos casos de pacientes de más de 70 años por lo que no se sabe hasta que punto los resltados son extrapolables a pacientes jovenes infartados.

También han aparecido recientemente estudios que demuestran que el mero hecho de *hurgar en la herida* parece disparar mecanismos de repuesta defensiva que ayudan a recuperar el daño del tejido.

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# Actualidad de los tratamientos con células madre

Por otra parte, siguen apareciendo *listos* que utilizan el reclamo de las células madre para lucrarse a costa de las necesidades humanas