Las células madre son creadoras


Gracias iGEM grupo Ollin SynBio 2022
por la traduccion de este artículo en Español.


Lo leíste bien. ¿Creadoras de qué? De todos los órganos y tejidos así como cada célula especializada en tu cuerpo. Para mejor entender qué hacen las células madre, primero veamos cómo se construyen los tejidos.

El tejido consiste en células rodeadas de una red de proteínas y moléculas, una matriz extracelular, que provee a las células con estructura y soporte. Este grupo de células tienen una estructura similar y funcionamiento, y en esta formación, son capaces de llevar a cabo juntas una función específica. Múltiples tejidos de diferentes células con diferentes funciones trabajan juntos para formar nuestros órganos.

Entonces, ¿cómo están involucradas las células madre en esto?

El rol de la célula madre

Existe una gran variedad de diferentes tipos celulares especializados para realizar tareas específicas en el cuerpo. El rol de las células madre es el de crear esta diversidad y generar, o hasta regenerar, tejidos. Las células madre son células no especializadas con el poder de diferenciación, es decir, dividirse en otros tipos celulares.

TIPOS DE CÉLULAS MADRE Y EN QUÉ TIPO CELULAR PUEDEN CONVERTIRSE
LICENCIA: CREATIVE COMMONS
(Adaptado a Español por Ollin SynBIO igem 2022)

Existen dos tipos diferentes de células madre. ¡Revisemos cada uno de estos!

1. Las células madre embrionarias existen en embriones que tienen una edad de tres a cinco días. En este punto, existen alrededor 150 células en el embrión y tienen el poder de diferenciarseen cualquier otro tipo celular, hasta en otras células madre. Decimos que son pluripotentes. Estas células madre son el origen a todas las demás células en el cuerpo, es así como un óvulo fertilizado puede crecer en criaturas multicelulares extremadamente complejas. Ya que estas células madre embrionarias poseen esta versatilidad, pueden ser utilizadas para regenerar tejidos dañados u órganos que no se regeneran por si solos.

2. Las células madre adultas se encuentran en números pequeños en casi todos los tejidos. En constraste con las células madre embrionarias, las células madre adultas se les ha asignado un rol y pueden solo dividirse en ciertos tipos de células. Les llamamos multipotentes. Por ejemplo, células madre en la médula ósea son limitadas a células sanguíneas, pero pueden no generar más células madre o por ejemplo, céulas musculares.

EMBRIÓN HUMANO
LICENCIA: CREATIVE COMMONS

El potencial de las células madre en medicina es enorme con sus propiedades regenerativas. ¡Tomemos un vistazo más de cerca en que podría y qué se ha alcanzado con las células madre! 

Terapia de células madre…

…para tratar enfermedades del corazón

Las enfermedades del corazón es la causa número uno de muerte en EUA y es un grupo de condiciones que ultimadamente pueden llevar a accidentes cerebrovasculares o ataques al corazón. Cuando el corazón ha completado su desarrollo como lo ha hecho en un adulto, es incapaz de reparar grandes áreas de daño como el que es causado por un accidente cerebrovascular. El daño irreversible es resultado de las células del corazón muriendo por agotamiento de oxígeno cuando el suministro de sangre al corazón es detenido o reducido. Esto comúnmente resulta en disfunción cardiaca y falla al corazón y los síntomas comunes que asociamos a enferemdades del corazón, como dolor en el pecho y dificultad para respirar.

Una variedad de células madre se han estudiado poara el tratamiento de enfermedades del corazón. La estrategia más común es utilizar células madre del paciente, estas son llamadas células madre autólogas en contraste con células madre de otros individuos las cuales son llamadas alogénicas. Las células madre son derivadas, de, por ejemplo, la médula ósea o el área del corazón. Al introducir células madre al tejido cardiaco, estas pueden diferenciarse en tejido muscular para fortalecer el corazón o células endoteliales (recubrimientos internos de los vasos sanguíneos) para promover la formación de nuevos vasos sanguíneos en el tejido dañado el cual facilita la recuperación del tejido cardiaco y mejora la función cardiaca.

CARDIOMICETOS (CÉLULAS MUSCULARES DEL CORAZÓN)
LICENCIA: CREATIVE COMMONS

…para tratar lesiones de la espina dorsal

Otro ejemplo del potencial de las células madre es en el caso de lesiones de la espina dorsal. Cuando esta es dañada, es imposible para el cuerpo curarse y recuperarse. Esto resulta en la pérdida definitiva de conexiones nerviosas entre el cerebro y el cuerpo y en la perdida de la sensibilidad y la movilidad.

Gracias a la terapia de células madre, es posible inducir regeneración de nuevas neuronas inyectando células madre, nuevas conexiones entre estas neuronas pueden aparecer entonces. Las conexiones dañadas son también mielinizadas por algunas células madre que se diferencian en dendrocitos. Todo esto tiene el efecto de mejorar la condición general de la persona lesionada.

Traduccion de imagen por Español:
(A)  Diferenciación Neuronal  (B) Remielinización de axones huéspedes 
(C) Secreción de factores tróficos
Figura 1. Roles de células neurales precursoras trasplantadas en lesiones de espina dorsal. Existen 3 mecanismos para la recuperación del tejido después de un trasplante celular. (A) Las células injertadas se diferencian en neuronas y forman sinapsis con células neuronales huésped. (B) Las células trasplantadas se diferencian en oligodendrocitos y axones huéspedes mielinizados (C) Los injertos secretan factores neurotróficos y previenen daño secundario

Haciendo retroceder el reloj en las células

Uno de los mayores problemas de la terapia con células madre es cómo obtener las necesarias para el tratamiento. Las células madre adultas son utilizables, pero vienen con limitaciones. No pueden diferenciarse en todos los tipos de células, son difíciles de cultivar, así como de separar de otras células. Las células madre embrionarias por otro lado, pueden diferenciarse en cualquier tipo celular, sin embargo, puede que sean rechazadas por el sistema inmune debido a que son ajenas al cuerpo. La mayoría de las células embrionarias vienen de óvulos fertilizados que sobran de procesos de fertilización in vitro. Otro importante punto para considerar que ha causado mucho debate es el aspecto ético de utilizar óvulos fertilizados para tratamientos.

Inducción de células madre pluripotentes de células adultas

Una solución a los problemas éticos mencionados se encontró en 2006 por Shinya Yamanaka y su equipo de investigadores. Su idea fue tomar una célula de un adulto y transformarla en una célula madre. Para hacerlo, solamente tuvieron que poner 4 factores de transcripción llamados “Factores Yamanaka”. Estos son usados para reactivar la expresión de algunos genes involucrados en la determinación celular. Este método es sorprendente por su simpleza, una gran eficiencia y sus áreas de oportunidad.

Sin embargo, para introducir estos factores se utilizan vectores virales. Los retrovirus se utilizan para proveer estos. Como este método puede interferir con el DNA, no es raro observar como algunas mutaciones en algunas ocasiones pueden llevar a células tumorigénicas. Otras maneras de introducir estos factores en forma de RNA mensajero pueden utilizarse para reducir el riesgo de desarrollo de un tumor, aunque sean menos eficientes.

Esta técnica es muy prometedora. No hay necesidad de usar y destruir un embrión para conseguir células madre. Esto tiene muchas ventajas. Primeramente, resuelve el dilema ético del uso de estos embriones, ya que solo es necesario usar células maduras generalmente tomadas de la piel. Segundo, como las células viene del adulto, estas son genéticamente idénticas al recipiente del trasplante. Así se evita que el injerto sea rechazado.

Por otro lado, este nuevo método presenta sus propios dilemas éticos. Con esto, sería teóricamente posible clonar un humano completo o crear animales quiméricos. Límites claros deben ser definidos para evitar cualquier abuso.

Conclusión

Para resumir, las células madre tienen un gran potencial en la medicina y son un gran campo de investigación gracias a sus propiedades regenerativas. Sin embargo, aun existen muchas cosas que se pueden mejorar, como reducir la posibilidad de generar tumores. Es más, el enorme potencial de las aplicaciones implica un buen manejo de su uso para evitar cualquier abuso contra la ética.

Referencias

https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/bone-marrow-transplant/in-depth/stem-cells/art-20048117#:~:text=Researchers%20hope%20stem%20cell%20studies,how%20diseases%20and%20conditions%20develop

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012809657465740X

https://www.nih.gov/news-events/news-releases/covid-19-was-third-leading-cause-death-united-states-both-2020-2021#:~:text=Heart%20disease%20was%20the%20number,fifth%20leading%20causes%20of%20death

https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/heart-attack/symptoms-causes/syc-20373106

https://ki.se/en/research/now-stem-cells-will-build-our-health

Induced Pluripotent Stem Cell – an overview | ScienceDirect Topics

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule_souche_pluripotente_induite

Narihito Nagoshi, Osahiko Tsuji, Masaya Nakamura, Hideyuki Okano (2019). Cell therapy for spinal cord injury using induced pluripotent stem cells. Regenerative Therapy, 11, 75-80.

Ollin SynBio iGEM team 2022
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