Celula Madre Totipotencial y Pluripotencial - ingrid-euceda

Celula Madre Totipotencial y Pluripotencial
Todo comenzó hace más de una década, cuando en 1998 el Dr. James Thompson
cultivó por primera vez células embrionarias humanas. Unos años después, el Dr.
Shinya Yamanaka obtuvo y cultivó induced pluripotent cells humanas (iPS-cells)
mediante la creación de su técnica de reprogramación celular y el descubrimiento
de los cuatro genes protagónicos de esta era: Oct4, Sox-2, C-Myc y Klf4. En 2007,
el propio Dr. Yamanaka fue uno de los responsables principales de este nuevo hito
en la historia de la medicina.
La técnica de reprogramación celular ha cambiado la manera de pensar de los
científicos, incluso la de aquéllos que están fuera del campo de la investigación
con células madre, debido a que este descubrimiento permitió observar aspectos
fundamentales de la biología médica desde otra arista. Hoy podemos saber que
las células se pueden modificar o mover de atrás hacia adelante entre sus
diferentes estadios de especificidad y potencialidad. Por ejemplo, en una célula de
la piel puede modificarse su potencialidad para obtener una célula madre
indiferenciada-pluripotente y utilizarla como punto de partida hacia el linaje celular
requerido.
Y esto es muy diferente de lo que todos pensábamos, creíamos y estudiamos
sobre cómo funciona el cuerpo humano. Tanto la reprogramación celular como el
estudio in vitro de las células madre permiten descifrar señales necesarias para
los investigadores, que pueden de esta manera observar su comportamiento y
saber exactamente qué población celular dará origen a poblaciones celulares
cancerígenas y a subpoblaciones no cancerígenas.
Mediante la expresión de diferentes genes en las células se puede determinar la
firma (o el sello) de su malignidad. También es posible identificar nuevas vías de
diferenciación, lo que ayuda a comprender momentos clave en la activación e
inactivación de genes, para poder seleccionar el precursor celular a ser inducido y
aproximarse al blanco específico. Así, se consigue un efecto terapéutico con
resultados eficientes, al contrario de lo que sucede hoy en día con ciertas
moléculas que no logran los efectos terapéuticos deseados por dirigirse al “blanco
inadecuado”.
Las Celulas Madre (CM)comparten dentro de su definición las siguientes dos
características:la capacidad de diferenciarse dentro de un amplio espectro de tipos
celulares y la capacidad de renovarse ellas mismas.
Además,el principio biológico que subyace el uso de CM es el fenómeno de
diferenciación dirigida por tejido;es decir,células madre aisladas del tejido hepático
y reinyectadas en el hígado llegan a ser hepatocitos,mientras que estas mismas
células inyectadas en el miocardio se convierten en miocitos.
La clasificación de las CM desde un punto de vista biológico se ha basado en un
largo número de marcadores celulares, de los cuales,en párrafos siguientes
mencionaremos los más importantes.
A la vez,las células madre se pueden clasificar según su potencial de
diferenciación:las células madre totipotenciales son capaces de producir tejido
embrionario y extraembrionario; y en consecuencia un organismo completo (a
partir de un blastocisto y células);las células madre pluripotenciales tienen la
habilidad de diferenciarse a tejidos procedentes de cualquiera de las tres capas
embrionarias y,por último,las células madre multipotenciales,son capaces de
diferenciarse en distintos tipos celulares procedentes de la misma capa
embrionaria.
Tradicionalmente se han considerado a las células madre embrionarias como
células pluripotenciales,a diferencia de las células madre adultas que se han
caracterizado sólo como multipotenciales.Sin embargo,trabajos publicados
recientemente sugieren que la potencialidad de algunos tipos de células madre
adultas podría ser mayor de lo esperado,existiendo células pluripotenciales en
algunos órganos adultos con capacidad de diferenciarse en tejidos derivados de
cualquiera de las capas embrionarias.
Es importante destacar que para que una célula madre pueda considerarse
pluripotencial tiene que cumplir las siguientes condiciones:en primer lugar ,una
única célula debe ser capaz de diferenciarse a células especializadas procedentes
de cualquier capa embrionaria;en segundo lugar ,demostrar la funcionalidad in
vitro e in vivo de las células a las que se han diferenciado y finalmente,que se
produzca un asentamiento claro y persistente de estas células en el tejido
blanco,tanto en presencia o ausencia de daño en los tejidos en los cuales se
implanta.En estos momentos no existe ningún estudio que cumpla todos estos
criterios de forma estricta,aunque algunos trabajos indican de manera bastante
evidente la posible existencia de células madre adultas pluripotenciales.
Las CM embrionarias son aquellas que se derivan de la masa celular interna al
inicio del desarrollo embrionario en estado de blastocisto (7-14 días),y luego,tras
múltiples divisiones celulares éstas dan origen a las CM adultas
Células madre derivadas de sangre del Cordón umbilical
La primera ocasión en que se utilizó de forma amplia la sangre del cordón umbilical como una
fuente de células madre fue en el tratamiento de neoplasias pe-diátricas malignas posterior a un
acondicionamiento mielo-ablati-vo. Como los requerimientos de compatibilidad para este tipo
de trasplante no son tan estrictos como para las otras fuentes de células madre hematopoyéticas,
la sangre de cordón empezó a ga-nar aceptación en pacientes adul-tos que no contaban con
donadores de médula ósea .Fuera del área de oncología, el uso clínico de sangre de cordón
umbilical se ha expandido a varias áreas que van desde reconstituir un sistema inmune
defectuoso, corregir anormalidades he-matológicas, hasta inducir angiogénesis. En adición a su
uso clínico actual, la sangre de cordón está bajo intensa in-vestigación experimental en modelos preclínicos de distintas patologías que van desde isquemia miocárdica, accidente vascular
cerebral hasta regeneración mus-cular.]. Se anticipa que en los próximos años los usos de
sangre de cordón se ampliarán hasta incluir patologías de origen no hematopoyético.
Células Con Capacidad Regenerativa Encontradas en la Sangre de
Cordón
En la sangre del cordón umbilical se encuentran varios tipos de células madres que se pueden
utilizar de distintas ma-neras según sus carac-terísticas. Existen varias publicaciones que mencionan la habilidad regenerativa de estos subtipos en modelos pre-clínicos, estos estudios han
arrojado interesantes datos y propiedades de las células en cuestión.
Células Madre Hematopoyéticas
En el cordón umbilical se pue-den encontrar varias estirpes celulares, pero llama la atención la
gran concentración de células madre hematopoyéticas, que es similar a la encontrada en la
médula ósea: 0.1-0.8 células CD 34+ por 100 células nucleadas aproximadamente. Lo
interesante es que contrastando con la médula ósea las células CD 34+ de la sangre del cordón
poseen mayor potencial replicativo in vitro, números superiores de células iniciadoras de
cultivos tardíos y una mayor actividad de la telomerasa . El hecho de que las células derivadas
de la sangre del cordón posean una actividad hematopoyética tan potente se puede atribuir al
hecho de que la sangre del cordón se encuentra en una etapa de desarrollo mucho mas inmadura
en comparación a las células ma-dre derivadas del adulto. A favor de la actividad
hematopoyética superior de la sangre de cordón se puede poner como ejemplo el hecho de que
la reconstitución exitosa de la hematopoyesis post ablativa, ocurre en los pacientes recibiendo
una décima parte de las células nucleadas en un injerto de cordón umbilical en comparación a
uno de médula ósea .
Endoteliales y Célulss Estimulantes de la Angiogénesis
Además de ser una excelente fuente de células hematopoyéti-cas, la sangre de cordón contiene
potentes células estimulantes de la angiogénesis. En un estudio la fracción de CD34+,CD11b+,
que es aproximadamente menos de la mitad de la fracción de CD34+ de la sangre de cordón
demostró po-seer la habilidad de diferenciarse a células endoteliales funcionales in vitro e in
vivo. En otro estudio las células VEGFR3+,CD34+ mostraron no sólo la habilidad de
diferenciarse a cé-lulas endoteliales in vivo, pero también ser capaces de expandirse
aproximadamente 40 veces in vitro y aún así mantener su función angiogénica in vivo. El
mismo estudio demostró que la concentración de esta fracción progenitora endotelial
encontrada en las células de cordón CD34+ es casi diez veces mayor en comparación a las
células encon-tradas en la médula ósea. Sin importar el fenotipo de las células de cordón con
habilidad de estimular la angiogénesis; las células mononucleares no fraccionadas de cordón se
han utilizado en numeroso modelos animales, así como en la clínica para estimulación exitosa
de angiogénesis. Las células mesenquimales que se obtienen del cordón umbilical secretan
numerosas citoquinas y factores de crecimiento como el factor de crecimiento derivado del
endotelio vascular y el factor de crecimiento fibroblástico tipo 2 que estimulan el proceso
angiogénico. Inclusive, hay repor-tes de células mesenquimales que se diferencian directamente
en células endoteliales, contribuyen-do así en la angiogénesis.
Células Madre MesenquimalesLas células madre mesenquimales son un tipo
de células capaces de diferenciarse a varios tipos de tejidos no hematopoyéticos. Son el
“complemento ideal” de las células CD34+ asistiéndolas en las diferentes funciones que
cumplen, una forma sencilla de recordar su función es como la contraparte sólida de las células
CD34+, ya que las mesenquima-les son capaces de diferenciarse hacia diferentes tipos de
órganos en la economía, en vitro se ha demostrado la capacidad de éstas de diferenciarse a
tejido neuronal, hepático, osteoblástico y cardiaco .Otro aspecto importante de las células
mesenquimales es su capacidad antiinflamatoria y antimodula-dora; por ejemplo, ellas secretan
de forma constitutiva citoquinas como IL-10 y FNT, manteniendo a pesar de esto su capacidad
para presentar antígenos a las células T, sugiriendo que ellas pueden actuar como células
presentado-ras de antígenos tolerógenas . Una característica singular de estas es que se adhieren
al plástico y expresan un fenotipo en su superficie celular no hema-topoyético que es CD34-,
CD45, HLA-DR . Las fuentes de células madre mesenquimales son: médula ósea, tejido
adiposo, placenta, cuero cabelludo y la sangre de cordón umbilical. Es importante afirmar que
ventajas ofrece la obtención de células mesenquimales de cordón sobre las otras fuentes; en un
estudio reciente se comparó la capacidad de división de las células depen-diendo de su origen y
las células provenientes de la sangre de cor-dón fueron capaces de expandirse unas 20 veces,
mientras que las derivadas de tejido adiposo se expandieron unas 8 veces y las derivadas de
médula ósea lo hicieron unas 5 veces .
Células Madre Somáticas Sin Limitación
Células con marcadores y actividades que recuerdan a las células madre embriónicas se han
encontrado en la sangre de cordón. Zhao et al identificaron una población de células CD 34que expresaban OCT-4, Nanog, SSEA-3 y SSEA-4, que eran capaces de diferenciarse a células
mesodérmicas, ectodérmicas y endodérmicas.
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