Las células madre son un tipo de células no diferenciadas que son capaces de diferenciarse en tipos de células especializadas. Comúnmente, las células madre provienen de dos fuentes principales:

Los embriones formados durante la fase de blastocisto del desarrollo embrionario (células madre embrionarias) y tejidos adultos (células madre adultas).

Ambos tipos se caracterizan generalmente por su potencia, o potencial de diferenciarse en diferentes tipos de células (tales como la piel, músculo, hueso, etc.).

Las células madre adultas

Adulto o células madre somáticas existen en todo el cuerpo después del desarrollo embrionario y se encuentran dentro de diferentes tipos de tejido. Estas células madre se han encontrado en tejidos tales como el cerebro, la médula ósea, la sangre, los vasos sanguíneos, los músculos esqueléticos, la piel y el hígado. Se mantienen en un estado de reposo o no se dividen por año hasta que se activa por una enfermedad o lesión de los tejidos.

Las células madre adultas pueden dividir o auto-renovarse indefinidamente, lo que les permite generar una gran variedad de tipos de células del órgano de origen o incluso regenerar todo el órgano original. En general se cree que las células madre adultas son limitados en su capacidad de diferenciarse en función de su tejido de origen, pero hay alguna evidencia que sugiere que pueden diferenciar para convertirse en otros tipos de células.

Células madre embrionarias

Las células madre embrionarias se obtienen de un embrión humano de edad de cinco días de cuatro o que está en la fase de blastocisto del desarrollo. Los embriones son por lo general los extras que se han creado en la FIV (fertilización clínica in vitro), donde varios óvulos son fertilizados en un tubo de ensayo, pero sólo uno se implanta en una mujer.

La reproducción sexual se inicia cuando el esperma de un macho fertiliza el óvulo de una hembra (huevo) para formar una sola célula llamada cigoto. La célula cigoto solo entonces comienza una serie de divisiones, formando 2, 4, 8, 16 celdas, etc. Después de cuatro a seis días – antes de la implantación en el útero – esta masa de células se llama blastocisto. El blastocisto se compone de una masa interior de células (embryoblast) y una masa celular externa (trofoblasto). La masa celular externa se convierte en parte de la placenta, y la masa celular interna es el grupo de células que se diferencian para convertirse en todas las estructuras de un organismo adulto. Esta última masa es la fuente de las células madre embrionarias – células totipotentes (células con potencial total de convertirse en cualquier célula en el cuerpo).

En un embarazo normal, la etapa de blastocisto continúa hasta que la implantación del embrión en el útero, en cuyo punto se hace referencia a que el embrión como un feto. Esto suele ocurrir a finales de la semana 10 de la gestación tras la creación de todos los órganos importantes del cuerpo.

Sin embargo, cuando la extracción de células madre embrionarias, las señales de fase de blastocisto cuando para aislar las células madre mediante la colocación de la “masa celular interna” del blastocisto en una placa de cultivo que contiene un caldo rico en nutrientes. Al carecer de la estimulación necesaria para diferenciar, comienzan a dividirse y replicar y manteniendo su capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo humano. Con el tiempo, estas células no diferenciadas pueden ser estimuladas para crear células especializadas.

celulas madre

Las células madre

Stem cultivos celulares

Las células madre se extraen ya sea a partir de tejido adulto o de un cigoto divisoria en una placa de cultivo. Una vez extraído, los científicos colocan las células en un cultivo controlado que les prohíbe más especializada o la diferenciación, pero por lo general les permite dividirse y se replican. El proceso de crecimiento de un gran número de células madre embrionarias ha sido más fácil de cultivar grandes números de células madre adultas, pero se están haciendo progresos para ambos tipos de células.

Líneas de células madre

Una vez que se ha permitido que las células madre para dividir y propagar en un cultivo controlado, la colección de división, y las células sanas, no diferenciadas que se llama una línea de células madre. Estas líneas de células madre son administrados posteriormente y se reparten entre los investigadores. Una vez bajo control, las células madre pueden ser estimuladas para especializarse como dirigido por un investigador – un proceso conocido como diferenciación dirigida. Las células madre embrionarias son capaces de diferenciarse en más tipos de células que las células madre adultas.

Potencia

Las células madre se clasifican por su potencial de diferenciarse en otros tipos de células. Las células madre embrionarias son las más potentes, ya que deben convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo. La clasificación completa incluye:

  • Totipotente – la capacidad de diferenciarse en todos los tipos posibles de células. Ejemplos de ello son el cigoto formado en la fertilización de huevos y las primeras células que resultan de la división del zigoto.
  • Pluripotentes – la capacidad de diferenciarse en casi todos los tipos de células. Los ejemplos incluyen las células madre embrionarias y las células que se derivan de las capas de mesodermo, endodermo y ectodermo germinales que se forman en las etapas iniciales de la diferenciación de células madre embrionarias.
  • Multipotentes – la capacidad de diferenciarse en una familia estrechamente relacionada de las células. Los ejemplos incluyen las células hematopoyéticas (adultos) madre que pueden convertirse en los glóbulos rojos y blancos o plaquetas.
  • Oligopotente – la capacidad de diferenciarse en unas pocas células. Los ejemplos incluyen (adulto) linfoide o células madre mieloides.
  • Unipotente – la capacidad de producir solamente las células de su propio tipo, pero tienen la característica de auto-renovación requerida para ser etiquetados una célula madre. Los ejemplos incluyen células madre (adulto) musculares.

Las células madre embrionarias pluripotentes se consideran en lugar de totipotentes, ya que no tienen la capacidad de formar parte de las membranas extra-embrionarias o la placenta.

Identificación de células madre

Aunque no existe un acuerdo total entre los científicos de cómo identificar las células madre, la mayoría de las pruebas se basan en asegurarse de que las células madre se diferencian y son capaces de auto-renovación. Las pruebas se realizan a menudo en el laboratorio para verificar si estas propiedades.

Una forma de identificar las células madre en un laboratorio, y el procedimiento estándar para las pruebas de médula ósea o de células madre hematopoyéticas (HSC), es mediante el trasplante de una célula a guardar un individuo sin HSCs. Si la célula madre produce nuevas células sanguíneas e inmunitarias, demuestra su potencia.

Ensayos clonogénicos (un procedimiento de laboratorio) también se pueden emplear in vitro para probar si las células individuales pueden diferenciarse y auto-renovación. Los investigadores también pueden inspeccionar las células bajo un microscopio para ver si están sanos y no diferenciados o pueden examinar los cromosomas.

Para probar si las células madre embrionarias humanas son pluripotentes, los científicos permiten que las células se diferencian de forma espontánea en el cultivo de células, manipular las células para que se diferenciarán para formar tipos celulares específicos, o inyectar las células en un ratón inmunosuprimido para la prueba de la formación de un teratoma (un tumor benigno que contiene una mezcla de células diferenciadas).

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Tratamientos con células madre

La investigación con células madre

Los científicos e investigadores están interesados en las células madre por varias razones. Aunque las células madre no sirven una función, muchos tienen la capacidad de servir cualquier función después de que se les instruye para especializarse. Cada célula en el cuerpo, por ejemplo, se deriva de primeras células madre pocos formadas en las primeras etapas del desarrollo embrionario. Por lo tanto, las células madre extraídas de embriones pueden ser inducidas a convertirse en cualquier tipo de célula deseado. Esta propiedad hace que las células lo suficientemente potentes madre para regenerar tejidos dañados en las condiciones adecuadas.

De órganos y tejidos de regeneración

la regeneración de tejidos es probablemente la aplicación más importante posible de la investigación de células madre. Actualmente, los órganos deben ser donados y trasplantados, pero la demanda de órganos supera con creces la oferta. Las células madre potencialmente se podrían utilizar para hacer crecer un tipo particular de tejido u órgano si dirigido a diferenciar de una manera determinada. Las células madre que se encuentran justo debajo de la piel, por ejemplo, se han utilizado para diseñar nuevo tejido de la piel que puede ser injertado en víctimas de quemaduras.

Tratamiento de la enfermedad cardiovascular

Un equipo de investigadores del Hospital General de Massachusetts, informó en PNAS Early Edition (julio de 2013 cuestión) que fueron capaces de crear vasos sanguíneos en ratones de laboratorio utilizando células madre humanas .

Los científicos extrajeron células precursoras vasculares derivadas de células madre pluripotentes inducidas por el hombre de un grupo de adultos con diabetes tipo 1, así como de otro grupo de adultos “sanos”. Después se implantaron sobre la superficie de los cerebros de los ratones.

Dos semanas después de la implantación de las células madre, redes de vasos sanguíneos perfundidos-se habían formado – que se prolongó durante 280 días. Estos nuevos vasos sanguíneos eran tan buenos como los naturales adyacentes.

Los autores explicaron que el uso de células madre para reparar o regenerar los vasos sanguíneos podría eventualmente ayudar a tratar pacientes humanos con enfermedades cardiovasculares y vasculares.

Tratamiento de la enfermedad de cerebro

Además, las células y tejidos de reemplazo pueden ser utilizados para tratar enfermedades cerebrales como el Parkinson y el Alzheimer mediante la reposición de los tejidos dañados, trayendo de vuelta las células cerebrales especializadas que mantienen a los músculos innecesarios de movimiento. Las células madre embrionarias han sido recientemente dirigido a diferenciarse en estos tipos de células, y lo que los tratamientos son prometedores.

Terapia de la deficiencia de la célula

Las células del corazón saludables desarrollados en un laboratorio se pueden trasplantar 1 un día a pacientes con enfermedades del corazón, repoblar el corazón con el tejido sano. Del mismo modo, las personas con diabetes de tipo I pueden recibir células pancreáticas para reemplazar las células productoras de insulina que han sido perdidos o destruidos por el propio sistema inmune del paciente. La única terapia actual es un trasplante de páncreas, y es poco probable que ocurra debido a un pequeño suministro de páncreas disponibles para el trasplante.

Tratamientos para la enfermedad arterial

Células madre hematopoyéticas adultas encuentran en la sangre y la médula ósea se han utilizado durante años para tratar enfermedades tales como leucemia, anemia de células falciformes y otras inmunodeficiencias. Estas células son capaces de producir todos los tipos de células sanguíneas, como los glóbulos rojos que transportan oxígeno a los glóbulos blancos que combaten la enfermedad. Las dificultades surgen en la extracción de estas células mediante el uso de trasplantes de médula ósea invasivos. Sin embargo las células madre hematopoyéticas también se han encontrado en el cordón umbilical y la placenta. Esto ha llevado a algunos científicos a llamar para un banco de sangre de cordón umbilical para hacer estas poderosas células más fácilmente obtenible y para disminuir las posibilidades de la terapia de rechazo de un órgano.

caracteristicas de las celulas madre

Características de las células madre

Descubrimiento científico general

la investigación de células madre también es útil para aprender sobre el desarrollo humano. Células madre indiferenciadas se diferencian finalmente en parte debido a un gen particular está encendido o apagado. Investigadores de células madre pueden ayudar a aclarar el papel que desempeñan los genes en la determinación de qué rasgos genéticos o mutaciones que recibimos. Cáncer y otros defectos de nacimiento también se ven afectados por la división celular anormal y la diferenciación. Las nuevas terapias para enfermedades pueden desarrollarse si entendemos mejor cómo estos agentes atacan el cuerpo humano.

Otra razón por la cual se persigue la investigación de células madre es el desarrollo de nuevos fármacos. Los científicos pudieron medir el efecto de un fármaco en el tejido sano, normal, probando el fármaco en el tejido a partir de células madre en lugar de probar el fármaco en voluntarios humanos.

Controversia de las células madre

Los debates en torno a la investigación de células madre son impulsados principalmente por los métodos relativos a la investigación con células madre embrionarios. Fue sólo en 1998 que los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison extrajeron las primeras células madre de embriones humanos que fueron capaces de mantenerse con vida en el laboratorio. La crítica principal de esta investigación es que se requiere la destrucción de un blastocisto humano. Es decir, un óvulo fertilizado no se le dio la oportunidad de convertirse en un ser humano completamente desarrollado.

¿Cuándo comienza la vida?

El núcleo de este debate – similar a los debates sobre el aborto, por ejemplo – se centra en la pregunta: “¿Cuándo comienza la vida?” Muchos afirman que la vida comienza en la concepción, cuando el óvulo es fertilizado. Se argumenta a menudo que el embrión merece la misma consideración que cualquier otro ser humano adulto. Por lo tanto, destruyéndolo (eliminando el blastocisto para extraer las células madre) es similar al asesinato. Otros, por el contrario, han identificado diferentes puntos en el desarrollo gestacional que marcan el comienzo de la vida – después de que el desarrollo de ciertos órganos o después de un cierto período de tiempo.