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Células madre “Realidad o Fantasía”
Células madre
“Realidad o Fantasía”
Roberto Glorio1, Sergio Carbia2 y Roxana Haas3
Palabras clave: célula troncal – biotecnología - Clonación
Key words: Stem cell Biotechnology - Clonation.
Arch. Argent. Dermatol. 59:153-158, 2009
La biología acerca de las características y el comportamiento de las “stem cells” ha concentrado buena
parte de la atención del ambiente científico en los
últimos años1.
La razón para tal situación ha sido la posibilidad del
uso de estas células para reemplazar tejidos humanos
dañados. Más allá de las falsas expectativas creadas,
el cultivo de las “stem cells” podría ayudar a conocer
el mecanismo de ciertas enfermedades y la acción de
ciertas drogas sobre los tejidos, entre otras.
A los fines de aclarar algunos conceptos, nos vamos
a permitir apelar al “sistema de la mayéutica” utilizado
por Sócrates para llegar al conocimiento de la verdad.
Básicamente el mismo consiste en someter al interlocutor a una serie de preguntas para que apelando
a la “reminiscencia” se pueda hallar la “respuesta
verdadera”2.
¿Qué son las “stem cells”?
En principio, se debe aclarar la terminología dado que
el término en inglés “stem cells”es aplicado en muchas
publicaciones de manera confusa. Lo más adecuado es
asimilar el término “stem cells” al de células troncales. Sin
embargo, algunos utilizan el término células madre para
referirse a las “stem cells” y lo ideal sería reservarlo para
las células progenitoras que serían más diferenciadas
que las anteriores.
¿Las células troncales (stem cells)
son fáciles de definir?
En principio, la información relacionada con las células
troncales es todavía controvertida, y su definición no es
fácil dado que está basada en sus características fun1 Médico dermatólogo, Master en Biología Molecular Universidad de Buenos Aires (UBA). Docente adscripto UBA.
2 Médico dermatólogo. Docente adscripto UBA.
3 Médica alergista e inmunóloga UBA. Jefa de Trabajos Prácticos “Fundación Favaloro”.
Recibido: 6-5-2009.
Tomo 59 nºpara
4, Julio-Agosto
Aceptado
publicación: 2009
6-6-2009.
cionales y no en las morfológicas. Se pueden definir las
células troncales como aquellas que tienen las siguientes
características funcionales3:
• Indiferenciación: Son células no especializadas,
es decir que carecen de marcadores de diferenciación
específicos.
• Automantenimiento: Es la capacidad de mantener
la población de “stem cells” en número relativamente
estable a través del mecanismo de división asimétrica,
por el cual cada célula troncal produce al dividirse dos
células hijas: una de ellas conserva las características de
célula troncal y la otra célula adquirirá la determinación
hacia un linaje determinado.
• Proliferación: Tienen la capacidad de realizar el
ciclo celular por largos períodos de tiempo, de manera
que tienen la potencialidad de proliferación por tiempos
prolongados.
• Producción de progenies indiferenciadas: Producen progenies de células progenitoras, también llamadas
transitorias, comprometidas a determinados linajes celulares que, a su vez, son las que darán origen a las células
diferenciadas y funcionales de los distintos órganos.
• Regeneración post injuria: Tienen la capacidad de
participar en la regeneración de tejidos en condiciones
fisiológicas y/o después de una injuria.
¿Cómo se clasifican las células troncales?
Las “stem cells” se pueden clasificar
de dos maneras4-6:
• Según su origen: embrionarias (en la masa celular
interna del blastocisto embrionario)7, embrionarias germinales (en la cresta gonadal fetal) y adultas o somáticas
(en tejidos de adultos como sangre, piel, etc.)8.
• Según su potencialidad: A mayor potencialidad
menor grado de diferenciación. Con respecto a la diferenciación se las clasifica de menor a mayor diferenciación, de la siguiente manera: • “stem” totipotenciales (en
cigoto) • “stem” pluripotenciales (células embrionarias en
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Roberto Glorio y colaboradores
blastocisto) • “stem” multipotenciales (stem del adulto
multipotenciales) • “stem” oligopotenciales (stem del
adulto oligopotenciales) • célula progenitora • célula diferenciada (célula madura) • célula terminal diferenciada
(célula madura)9.
Las totipotentes serían las células que componen
el embrión hasta la fase de dieciseis células aproximadamente. Hasta ese momento, si una de esas
células se separa de las demás, puede dar lugar a
otro embrión.
Las células pluripotentes son las que podrían transformarse en células de cualquier tejido u órgano del
cuerpo humano, pero no en un embrión. Es el caso
de las células de la masa celular interna del embrión
en su fase de blastocisto, que darán lugar a los tres
tipos de tejidos del organismo humano: endodermo,
mesodermo y ectodermo.
Las células multipotentes son aquellas que se
pueden diferenciar en células de distintos tipos pero
dentro de la misma clase. Así, por ejemplo, las células
madre sanguíneas se transformarían en glóbulos rojos,
glóbulos blancos y plaquetas, pero no podrían llegar
a ser células musculares o nerviosas.
Las células progenitoras son células que tienen
tendencia a la unipotencialidad con una elevada capacidad proliferativa pero con una progenie limitada
por la ausencia de automantenimiento, tal es el caso
de los queratinocitos de la capa basal de la epidermis.
Por otra parte, en la piel las “stem cells” estarían ubicadas en el bulge del folículo piloso10 11. Hasta hace
poco se pensaba que las “stem cells” del adulto eran
todas multipotentes por tener limitada su capacidad
de diferenciación. Sin embargo, la investigación ha
demostrado que también éstas tienen una enorme
plasticidad12 y también se las ha asociado con el cáncer (ya que éstas también pueden diferenciarse hacia
tipos celulares más indiferenciados)13.
¿Hay diferencia entre las células embrionarias y las
“stem cells” del adulto?
Las células embrionarias (pluripotenciales)15 y las
“stem cells” del adulto16 (multipotenciales y oligopotenciales) son genéticamente equivalentes y la expresión
diferencial de genes es el resultado de cambios epigenéticos reversibles impuestos sobre el genoma. Se
hace referencia a epigenética o control epigenético a
cualquier control que ejerce algún metabolito o proteína externa a la secuencia de ADN, sobre la expresión
genética. Es la herencia de patrones de expresión de
genes que no vienen determinados por la secuencia
del genoma.
Es decir que la epigenética representa el interlocutor
del ambiente con la genética, de manera que explica la
acción del estilo de vida sobre los genes. Por ejemplo, se
sabe que la metilación del ADN es uno de los procesos
epigenéticos más importantes en humanos.
¿Qué características diferenciales se pueden
hallar entre estos tres tipos de células “stem”,
“progenitoras” y “maduras”?
Cada una de estas células presenta ciertas características particulares que son las siguientes:
STEM PROGENITORA MADURAS
Diferenciación Proliferación No
Aparece
Si (lenta) Si (rápida)
Si
No
Automantenimiento Si
No
No
Progenie numerosa Si
Limitada
No
Regeneración Si
Temporaria
No
post injuria
Potencial en el tiempo Máxima
Limitado
Nulo
¿A qué se refiere el concepto de plasticidad?
El término “Plasticidad” se aplica a aquellas células
que diferenciadas hacia un tipo celular determinado, son
capaces de retrodiferenciarse o transdiferenciarse hacia
otros tejidos.
Las células “stem” del adulto y las células progenitoras presentan la característica de la “plasticidad” y los
mecanismos por los cuales estas células se transforman
en otras distintas son los siguientes: –Transdiferenciación:
Las células cambian su determinación y dan origen a
tipos celulares de diferente linaje. –Fusión celular: Formación de genomas poliploides entre células implantadas y
células del huésped, lo que produciría células inestables.
–Formación de estructuras de transferencia: Son conexiones intercelulares transitorias a través de estructuras
denominadas nanotubos que permiten el intercambio
de proteínas, organelas, etc14.
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¿Cómo se obtienen las “stem cells”?
Hay tres fuentes para obtener las células troncales17 18:
• El cuerpo de un adulto que, en determinados órganos, dispone de algunas células todavía no completamente diferenciadas (“células adultas o somáticas”
en tejidos como sangre periférica, médula ósea, cordón
umbilical, vasos, piel, etc.), dispuestas para reponer
aquellas que se vayan deteriorando;
• De fetos abortados cuyas células precursoras de
las gónadas contienen “células embrionarias germinales”;
• De embriones provenientes de fertilización in vitro,
de los cuales, cuando están en la fase de blastocisto,
es decir, entre los 5 y 14 días desde su concepción se
pueden obtener “células embrionarias”.
Arch. Argent. Dermatol.
Células madre “Realidad o Fantasía”
¿Qué cuestiones éticas se presentan con la obtención
de las “stem cells”?19 20 21
• La obtención a partir del cuerpo de un adulto no
plantea, en principio, más conflictos éticos que los relativos al consentimiento informado de la persona de la
que se extraigan las células.
• La obtención a partir de fetos nos remite a los
problemas sobre el uso de tejidos fetales para fines de
investigación o de terapia y por otra parte considerar la
licitud moral o no de utilizar tejidos de fetos abortados
espontáneamente o de emplear los resultantes de abortos voluntarios.
• La utilización de embriones es la más problemática
pues supone acabar con la vida de los embriones de los
que se obtengan las células. Esos embriones, a su vez,
pueden tener diversas procedencias: embriones sobrantes de fecundaciones artificiales; embriones fecundados
in vitro con la única finalidad de experimentar con ellos
o embriones creados por clonación, utilizando óvulos
humanos o de animales22.
Una alternativa para evitar destruir los embriones es lo
que plantean autores como Yamanaka y cols.23, quienes
relatan el hallazgo de 4 genes (Oct3/4; Sox2; c-Myc y Kl
f4) que, introducidos en el genoma de fibroblastos de
ratón adulto y cultivados bajo condiciones especiales,
inducen células pluripotenciales, símil células madre embrionarias, que los investigadores denominaron células
pluripotenciales inducidas, de manera tal que se desarrollarían “stem cells” embrionarias a partir de células de
tejidos adultos, artículo muy bien analizado y comentado
por F. Stengel24.
¿Qué es la clonación?
La clonación representa otra forma de reproducción, en este caso asexual, en la cual
no hay una unión de óvulos con espermatozoides, tal como ocurre en la fecundación
(reproducción sexual), sino que el material
genético del ovocito es reemplazado por el
núcleo completo de una célula donante (no
sexual) y, por lo tanto, se generará un embrión cuyo desarrollo posterior será un clon
del individuo que donara el núcleo25-28.
En definitiva, lo que se entiende por clonación a partir de la técnica de transferencia
nuclear (Fig. I) consiste en tomar una célula
donante de un adulto y unirla a un ovocito
al cual se le ha sacado el material nuclear
original (ovocito enucleado), obteniendo así
un embrión sintético. El desarrollo de esta
técnica de Transferencia Nuclear, de células
de órganos adultos a un ovocito enucleado,
ha hecho evidente que ese ovocito, a través
del nuevo núcleo, restaurará la totipotencia-
Tomo 59 nº 4, Julio-Agosto 2009
lidad a esa célula29. Gracias a esta técnica aparece en
febrero de 1997 la oveja Dolly, a partir de células adultas,
las que provenían en este caso de la mama de una oveja
donante30.
Por otra parte, con respecto a la clonación propiamente dicha, hay quienes establecen una diferencia
entre la clonación reproductiva y la clonación no reproductiva31 32.
La clonación reproductiva implica la transferencia
nuclear con el objeto de fabricar un nuevo individuo. En
general, este tipo de procedimiento es cuestionado en la
mayoría de las comunidades científicas del mundo.
Por otra parte, la clonación no reproductiva o terapéutica implica, casi sin excepción, fabricar un embrión
humano, mediante transferencia nuclear, para utilizarlo
como fuente de células y tejidos útiles para el tratamiento
de algunas enfermedades humanas33-36. Este tipo de
técnica tiene una buena aceptación en muchos medios
científicos y sobre ella se están elaborando regulaciones
de aplicación.
Sin embargo, hay quienes cuestionan esta distinción
y sugieren que parten de lo mismo, es decir el embrión
humano, aunque el resultado final sea diferente. En resumen, en la clonación reproductiva se obtiene una copia
de otro individuo y en la clonación no reproductiva se
obtienen células o tejidos que se pueden emplear para
curar una determinada patología.
¿Qué diferencias hay entre las “stem cells”
embrionarias y las del adulto?
• Las “stem cells” embrionarias se obtienen de las
células del macizo celular interno del blastocisto embrionario (Fig. II) a través de su disección en vivo y su extrac-
Figura I: Imagen de la técnica de transferencia nuclear.
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Roberto Glorio y colaboradores
ción implica, lógicamente, la destrucción del embrión.
Llevadas a cultivos especializados, estas células tienen
una capacidad ilimitada de reproducirse y perpetuarse,
manteniéndose viables y genéticamente inalteradas por
mucho tiempo. La forma de caracterizarlas es a través
del marcador Oct-3/4: factor de transcripción POU que
se expresa en células embrionarias tempranas y células
germinales. El gen a través del cual se expresa el Oct3/4 se encuentra en el cromosoma 6p21-31 humano.
Otros marcadores para diferenciar esta población son:
antígeno de rechazo de tumores (TRA1-81), actividad
de fosfatasa alcalina, nanog, cripto, sox-2, rex-137. Se
ha especulado con la posibilidad de que esas células
se diferencien hacia precursores celulares específicos
de tejidos humanos tales como las del corazón, de la
sangre, células musculares, etc.
Pero los investigadores se han enfrentado con dos
situaciones que limitan claramente las aplicaciones futuras de estas células. Por una parte, no se han resuelto
los mecanismos que permitan orientar la diferenciación
de estas células hacia un tejido determinado y controlar
la rápida multiplicación de estas células que, en algunas
situaciones experimentales, han llevado a la aparición de
tumores en los ratones en las que fueron aplicadas. Estos
tumores son teratomas, es decir tumores consistentes en
diferentes tipos de tejidos, causados por el desarrollo de
células germinales independientes. Las células de estos
tumores son capaces de dar origen a distintos tejidos
maduros como cerebro, dientes, músculo, piel, etc. y los
mismos pueden clasificarse como tumores benignos o
malignos según su comportamiento estructural.
El segundo problema está ligado al rechazo inmunológico por parte del receptor, porque las células provienen de un donante genéticamente diferente. Esta última
situación podría ser superada utilizando drogas inmunosupresoras o empleando células madres de embriones
clonados al estilo de la oveja “Dolly”.
• Las “stem cells” del adulto son las responsables
de mantener los tejidos en condiciones fisiológicas y de
repararlos en caso de alteración o daño. Se conoce su
presencia en tejidos que derivan de las tres capas germinales: médula ósea, sangre periférica, sangre del cordón
umbilical, cerebro, médula espinal, vasos sanguíneos,
músculo esquelético, piel, etc.
Entre las células “stem” del adulto las más conocidas
son las stem cell hematopoyéticas, las cuales morfológicamente son células mononucleares, semejantes
a los linfocitos, que a medida que van madurando van
adquiriendo marcadores (antígenos) sobre su membrana
citoplasmática, lo que hace que se puedan reconocer y
analizar por citometría de flujo.
En la actualidad, el marcador más específico para
su reconocimiento es el CD 34+. Otros marcadores que
acompañan al mismo son: CD 38-/ low, CD 71+, c-kit,
HLA-DR38-40.
Estas células representan el 1 a 2% de la población
total en médula ósea y el 0,1% en sangre periférica y
cordón umbilical. El hecho de que las stem cell hematopoyéticas se encuentren circulando, ha posibilitado su
uso en mejorar el trasplante de médula ósea.
Normalmente la médula ósea responde ante la injuria
por medio de señales y la respuesta se traduce en un
aumento de todos los elementos maduros e inmaduros
en la circulación periférica. Este proceso se inicia cuando
las “stem cells” migran a la circulación periférica y a los
sitios de injuria impulsados por el estrés, contribuyendo
de esta forma a la reparación y defensa del huésped.
Actualmente, en el trasplante de células progenitoras de
sangre periférica se utilizan G-CSF (Factor estimulador
de colonias), que imitan un mecanismo fisiológico al aumentar, por ejemplo en donantes sanos, la producción
de células en sangre periférica a más de 200 veces.
Hasta hace poco tiempo se consideraba que estas
células tenían especificidad de tejido, es decir, que eran
capaces de generar sólo los tipos de células presentes
en el lugar en el que residen, pero estudios recientes han
mostrado que poseen una enorme plasticidad.
Por otra parte, experiencias científicas recientes han
Figura II: Imagen de la secuencia hasta la obtención de “stem cells “ embrionarias
156
DIA 0
Fecundación
CIGOTO
Unica célula
Totipotente
DIA 3
En Trompas
MORULA
Masa celular
Totipotente
DIA 7 Previo a implantación
BLASTOCISTO
Masa celular
Pluripotente
Arch. Argent. Dermatol.
Células madre “Realidad o Fantasía”
mostrado que es posible aislarlas y manipularlas en el
laboratorio, obteniéndose líneas celulares que pueden
aplicarse a la regeneración tisular en tejidos dañados. Las
dificultades con estas células residen en los procedimientos de separación de los tejidos debido a que constituyen
una población celular escasa. Es dificultoso su aislamiento
y crecimiento in vitro, siendo limitadas su potencialidad y
la capacidad proliferativa en el tiempo.
¿Qué relación hay entre las “stem cells” y el cordón
umbilical?
Los primeros bancos de “stem cells” de cordón umbilical surgieron en 1993 gracias a la unión de los Dres.
Rubinstein (New York), Bertolini (Milan) y Wernet (Dusseldorf), que hoy constituyen una red mundial que permiten
el uso de las mismas para trasplante de médula ósea no
relacionado41. En este caso particular, se demostró que la
enfermedad de injerto versus huésped es menos agresiva
cuando se usan cordones umbilicales como fuente de
“stem cells” y además estas células tienen una mayor
capacidad de expansión con determinadas citocinas que
la médula ósea de un adulto.
No se debe desconocer que en los últimos años se
ofrece desde el punto de vista comercial la criopreservación de células del cordón umbilical, con la intención
de reservar “stem cells” para poder ser utilizadas en un
futuro, de ser necesario. Por ejemplo, en un país como
la Argentina hay actualmente ocho centros privados y
uno público y se mantienen congelados 20.000 cordones
umbilicales. Lo que se plantea es que se pueden obtener
un grupo de estas células, mantenerlas a través de la criopreservación, y cuando sean necesarias, cultivarlas en el
laboratorio hasta tener un número suficiente y orientarlas
en su desarrollo para que se convirtieran en células de
uno u otro tejido del cuerpo humano, lo cual representaría
una fuente inagotable para reparar los tejidos y órganos
que se fueran dañando en los organismos. La realidad
es que a pesar de los progresos más recientes y las
perspectivas existentes, aún se está muy lejos de que
el tratamiento de muchas patologías con “stem cells”
adultas sea una realidad en la práctica clínica.
¿Qué relación hay entre las “stem cells” y el cáncer?
Las teorías actuales señalan al cáncer como producto de la proliferación descontrolada de células. El
mismo estaría controlado por señales del medio ambiente, provistas por los tejidos normales apropiados.
Un problema que surge es el control de la “stem cell”
y su nicho. Aparentemente la célula neoplásica podría
ser una “stem cell” que presentaría una mutación de la
“stem cell” normal42.
Es evidente que aquellos tejidos que tienen un recambio rápido son los que presentan con mayor frecuencia
cáncer, por ejemplo piel43 o epitelio gastrointestinal.
Tomo 59 nº 4, Julio-Agosto 2009
Es importante señalar que estas células neoplásicas
tienen características similares a las que debe cumplir
una “stem cell”44.
¿Qué conclusiones se pueden sacar?
En principio se han postulado múltiples aplicaciones
para el uso de este tipo de células (terapia regenerativa,
terapia génica, enfermedades crónicas, comportamiento
y diferenciación celular, etc.)45 46 y en el horizonte del empleo de las “stem cells” es posible distinguir, a priori, dos
tipos de aplicaciones: en primer lugar, en la reparación
de tejidos (medicina regenerativa o terapia celular regenerativa, en la enfermedad de Parkinson, en la diabetes,
los infartos del miocardio y otras muchas enfermedades
crónicas) y en segundo lugar, como vehículo de la terapia
génica, esto es la modificación de un gen defectuoso en
las “stem cells” y su posterior transferencia al paciente
(enfermedades como la hemofilia). Concretamente, hoy
es bien conocido el valor terapéutico de las “stem cells”
adultas de la médula ósea y del cordón umbilical para repoblar la médula ósea de pacientes sometidos a intensas
quimioterapias. Desde el punto de vista práctico, existen
numerosos avances en el campo experimental en relación
con la biología básica de las “stem cells” adultas, pero
no en el plano clínico47.
A pesar de ello, no hay evidencias objetivas y contundentes que el tratamiento con “stem cells” sea una
realidad en la práctica clínica. En el caso de las “stem
cells” embrionarias, el tema es conflictivo y en el centro
del debate está la respuesta a la pregunta: ¿cuándo
comienza la vida?.
De todas maneras, en marzo del 2009, el Presidente de
EEUU Barack Obama eliminó las restricciones impuestas
por su antecesor, George Bush, sobre el uso de fondos
públicos en los estudios con “stem cells”embrionarias.
Hay algunas observaciones que surgen de los estudios que son dignas de remarcar:
• Todos los tejidos adultos parecerían tener “stem
cells”.
• No todas las “stem cells” del adulto tienen la misma
potencialidad.
• No están claros los mecanismos de la transformación de tipos celulares.
• Las “stem cells” del adulto son escasas y difíciles
de identificar.
La realidad es que todavía no se pueden transmitir
exageradas esperanzas a los enfermos.
Es fundamental continuar trabajando en este campo
ya que sin duda la investigación permitirá aportar mayor
claridad en este tema.
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