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CELULAS TOTIPOTENCIAL Y PLURIPOTENCIAL

PATOLOGIA MEDICA


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ESCUELA UNIVERSITARIAS DE CIENCIAS DE LA SALUD

INFORME DE:

CELULAS TOTIPOTENCIAL Y PLURIPOTENCIAL

CATEDRÁTICA:

DRA. ELIZABETH CASCO FUNEZ DE NUÑEZ

RESPONSABLE:

OLVIN EMANUEL ORTEZ LOZANO
20083000004

SECCION: LU-JU 15:01

SAN PEDRO SULA, CORTÉS 23 DE AGOSTO DEL 2011.

INTRODUCCION

A principios de los años 80 se consiguió aislar células madre de embriones de ratón y en 1998 científicos de Estados Unidos anunciaron el cultivo de células madre embrionarias humanas. Lo que realmente atrae a los científicos es la potencialidad de obtener cualquier tejido del organismo a partir de células madre embrionarias y, por tanto, la potencialidad terapéutica de las mismas para sanar patologías humanas. Tales patologías abarcan enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson, esclerosis múltiple, ceguera por daño de la cornea, diabetes, trastornos cardíacos así como la obtención de tejidos y órganos destinados al trasplante. Lo que continúa siendo una incógnita en muchos casos es cómo conseguir un determinado tejido a partir de dichas células. Descifrar las señales que determinan el destino de las células madre y en qué tejido se van a convertir son pasos clave. La división sin límite permite que a partir de pocas células madre se obtengan millones en unas semanas o meses y eso constituiría una fuente muy rica de material para ser trasplantado.

Por definición, las células madre son aquellas células capaces de dividirse indefinidamente y a partir de las cuales se diferencian los diferentes tipos celulares del organismo. Estas peculiaridades son también un sistema de reparación de los tejidos y/u órganos del organismo. Cuando una célula madre se divide, la progenie puede continuar siendo una célula madre o derivar en un tipo de célula más especializado ya sea un glóbulo rojo, una célula muscular o una neurona.
Existen tres tipos diferentes de células madre según el tipo celular en que pueden derivar:

1. Células totipotentes: en mamíferos, estas células pueden convertirse en cualquier tipo en el cuerpo adulto y formar membranas extraembrionarias como la placenta. Son capaces de formar un organismo completo y en este caso estaríamos hablando del zigoto como célula madre aunque el término totipotente no sería muy correcto cuando se refiere a mamíferos.

2. Células pluripotentes: son las verdaderas células madre y son capaces de derivar en cualquier célula del cuerpo a excepción de membranas extraembrionarias. Se han descrito tres tipos de células pluripotentes:
a. Células madre embrionarias las cuales se pueden aislar de la masa celular interna del bastocito (etapa embrionaria cuando ocurre la implantación). En humanos, se están usando el excedente de embriones que no se han usado para fertilización in vitro. Esto ha causado controversia pues al querer obtener las células madre embrionarias del blastocito, se destruye el embrión el cual se podría implantar para dar lugar a un bebé o también simplemente podría ser descartado.
b. Células embrionarias germinales que pueden ser aisladas del precursor de las gónadas en fetos abortados.
c. Células embrionarias cancerosas. Estas células se aíslan de teratocarcinomas, es decir, de tumores ocurridos en el feto.

Todas estas células se pueden aislar solamente de tejido embrionario o del feto mismo. Se pueden crecer en medio de cultivo y mediante tratamientos específicos se puede prevenir su diferenciación.

3. Células multipotentes: estas células sólo se pueden diferenciar en un cierto número limitado de tipos celulares. Un ejemplo es la médula ósea la cual contiene células madre multipotentes capaces de diferenciarse en glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. También se dice que cuando estas células acumulan varias mutaciones pueden producir cáncer.

Un embrión es totipotencial, es decir, que puede generar un organismo completo. Cuando el embrión humano se desarrolla, sus células van perdiendo progresivamente la propiedad de totipotencia hasta que llega a la fase de blástula al cuarto día de desarrollo. El blastocito (una esfera hueca de células) contiene una capa externa de la cual se formará la placenta y otros tejidos necesarios para el desarrollo del feto y una masa interna de células donde hay las células pluripotentes o células madre embrionarias, las cuales darán lugar a todos los tejidos del organismo. Según continúa avanzando el desarrollo embrionario, diferentes clases de células madre mantienen la potencialidad de reparar tejidos pero esta propiedad es cada vez más restringida (células madre multipotentes).

Debido a que las células madre pluripotentes no son totipotentes, si se implantara una de estas células en el útero de una mujer, no desarrollaría un feto.

El potencial de las células madre

Aunque todo parece muy prometedor, cabe añadir el debate ético desencadenado por el modo de obtención de dichas células. Las células madre pueden obtenerse por tres métodos: extraerlas de embriones, mediante técnicas de clonación y, aunque en menor medida, forzando la división de óvulos sin fecundar.
La técnica de clonación consiste en tomar una célula reproductora, un óvulo, y extraerle su núcleo. Se inserta en su lugar el material genético de una célula adulta, por ejemplo de la piel, obtenida del mismo paciente. El híbrido resultante se multiplicará dando lugar a un embrión con las mismas características genéticas del donante del núcleo. Un ejemplo en animales es el famoso caso la oveja Dolly.
El método que consiste en forzar un óvulo sin fecundar a dividirse se llama partenogénesis. Se administra una descarga eléctrica o un tratamiento químico a un óvulo para que se divida y así se forma una especie de embrión que sobrevive unas semanas, tiempo necesario para extraer las células madre embrionarias.

Algunos científicos sostienen que las células madre embrionarias son las únicas capaces de producir cualquier tejido del organismo pero algunos estudios con células madre adultas a partir de las cuales se obtuvieron neuronas, células musculares y células grasas cuestionan tal afirmación.
Una célula madre adulta es una célula progenitora no diferenciada que puede renovarse constantemente y dar lugar a células especializadas. Se encuentran en los diferentes órganos para reparar los tejidos en caso de daño. No existen todavía respuestas muy claras sobre el potencial estas células madre adultas. Se pueden recoger células madre de un individuo adulto o guardar congelado el cordón umbilical del bebé al nacer que puede servir como suministro muy válido de células madre en el futuro.

Aplicaciones de las células madre

Hasta el momento, la médula ósea ha demostrado ser la mejor fuente de células madre en el organismo adulto. Para el tratamiento de leucemia se hace una punción en los huesos de la cadera del donante sano compatible o el mismo paciente y se aspira el contenido de la médula ósea. Después de un cribado para separar las células, el preparado celular se inyecta al paciente. Entonces las células madre progenitoras inyectadas empiezan a dividirse en la zona dañada para reparar las alteraciones de la sangre.

foto

Esquema sobre la aplicación de células madre. Foto: abpi.




Las células madre tendrían aplicaciones en medicina regenerativa, terapias celulares e ingeniería tisular. Muchas enfermedades son consecuencia de malfunciones celulares o destrucción de tejidos y una terapia extrema es el transplante. Las células madre pluripotentes estimuladas convenientemente para que se desarrollen como células especializadas ofrecen frecuentemente la posibilidad de reemplazar células y tejidos dañados. Así se podrían emplear para el tratamiento de lesiones medulares, Parkinson y Alzheimer, quemaduras, lesiones de corazón o cerebrales, diabetes, osteoporosis, artritis reumatoide además de las patologías mencionadas anteriormente.

Por otra parte, las células madre constituyen una herramienta para el estudio de los mecanismos genéticos y celulares que permiten su desarrollo y diferenciación. El cáncer por ejemplo es un caso de especialización celular anormal.

Otra aplicación sería conocer el efecto de nuevos medicamentos aplicados en diferentes tejidos antes de hacer las pruebas pertinentes en animales y humanos.

La comunidad científica internacional ha manifestado recientemente reacciones encontradas tras el anuncio de George Bush, que prohibe el financiamiento federal destinado a la investigación científica de células madre embrionarias. Investigadores estadounidenses criticarán duramente esta decisión, pues advirtieron que significará un retroceso biomédico para ese país. En contraste, en Bruselas, en el mismo mes de julio, la

Unión Europea (UE) aprobó prorrogar el financiamiento con fondos públicos, de proyectos dedicados a la investigación con células madre embrionarias; en países científicos europeos contarán con un presupuesto superior a 50 mil millones de euros para el periodo 2007-2013. Los investigadores asiáticos de Corea del Sur o China, cuyos gobiernos han decidido continuar apoyando estos proyectos de investigación, pese a los recientes escándalos del científico surcoreano Woo-Suk Hwang quien publicó dos artículos derivados de resultados fraudulentos en la prestigiada revista Science en marzo de 2004 y en junio de 2005.

La importancia de invertir en investigación de células madre embrionarias, también conocidas como células stem radica en que se podría encontrar cura o tratamientos mucho más eficaces a enfermedades crónicas como diabetes, cáncer, enfermedad de Alzheimer, mal de Parkinson, padecimientos cardiovasculares, o contribuir al desarrollo de la bioingeniería de la reconstrucción de tejidos afectados por quemaduras o reparación de epitelio corneal, debido a que estas células poseen la capacidad de autorrenovación, crecimiento indefinido e inducción de diferenciación celular dirigida, lo que abre la puerta

para el desarrollo in vitro de múltiples tipos celulares y tejidos.

Es pertinente aclarar la existencia de cuatro niveles de células madre:

1) las células madre embrionarias totipotenciales,

2) las células madre pluripotenciales,

3) las células madre multipotenciales

4) las células madre progenitoras unipotenciales.

El primer nivel, corresponde a las células más primitivas, producto inmediato de la fecundación con capacidad de diferenciarse hacia todos los tejidos que forman los órganos de un organismo. Las células del segundo nivel se desarrollan aproximadamente en el cuarto día de la fertilización y pueden diferenciarse a cualquier tipo celular, excepto a células totipotenciales y de la placenta. El tercer nivel celular se encuentra en la circulación periférica de un recién nacido y pueden ser recuperadas de sangre de placenta colectada del cordón umbilical. El cuarto nivel celular puede originar solamente un tipo

celular, por ejemplo, una célula progenitora eritroide de diferencia solamente a eritrocito, generando células terminales. La reciente publicación de Larissa V. Rodríguez de la UCLA en la revista PNAS de los Estados Unidos de América, en la última semana de julio del presente año, describe que es posible la diferenciación de células progenitoras adiposas hacia células musculares, rompiendo el paradigma de células madre progenitoras 100 por ciento “comprometidas” a la unipotencialidad.1

Las células madre embrionarias totipotenciales, solamente se pueden obtener durante los primeros cuatro días después de la fertilización, justo en el momento en el que el cigoto se ha constituido como mórula para comenzar el proceso de segmentación de 2 hasta 32 blastómeros (68 h), organizándose en una capa periférica denominada trofoblasto. Los blastómeros del trofoblasto se multiplican rápidamente y se separan de las células centrales para conformar una cavidad entre el trofoblasto (futura placenta) y el embrioblasto (futuro individuo), llamado blastocele, adquiriendo el pre-embrión el nombre de blastocisto. Al efectuarse estas dos separaciones, las células de un blastocisto ya no son totipotentes, puesto que una sola de estas células ya no es capaz de generar un individuo completo. Las células de la masa celular interna del blastocisto ahora son células pluripotentes. En resumen: se inicia la gastrulación y posteriormente la organogénesis, para culminar en el feto y, al nacimiento, en el neonato.

Los avances de investigación científica enfocados a estudiar los distintos niveles de diferenciación de células madre ha conducido al diagnóstico genético de preimplantación (PGD por sus siglas en inglés) o selección embrionaria, que posibilita conocer el genotipo de los embriones obtenidos por fertilización in vitro y seleccionar aquéllos libres de enfermedades congénitas para su implantación en el útero.2 Sin embargo, investigaciones audaces, pretenden llegar a la clonación terapéutica, la cual consiste en introducir material genético de un paciente a un óvulo para generar un pre-embrión genéticamente igual al enfermo, pero sin el padecimiento, y así obtener células madre, cultivarlas e inducirlas a la “diferenciación dirigida” para poder reemplazar o restaurar el tejido requerido por el paciente afectado por alguna enfermedad susceptible de ser tratada con estas células.3,4 Lo anterior ha motivado que diversas instituciones públicas y privadas ofrezcan el servicio de bancos de células madre de cordón umbilical para criopreservarlas por tiempo indefinido.5 Una vez culminado el trabajo de parto se colecta sangre del cordón umbilical, de la cual es posible obtener cultivos ricos en células progenitoras hematopoyéticas con capacidad de diferenciarse a células mieloides y linfoides.

Para inducir la “diferenciación dirigida” hacia otros tipos celulares, las células de cordón umbilical se exponen en presencia diferencial de un “cóctel” de factores de crecimiento, como hormonas y citocinas acompañadas de células “nodriza” para generar el microambiente acorde al tipo celular deseado.6 La colecta de sangre de cordón umbilical, abre un panorama alentador a los padres de niños que desean atender enfermedades futuras, sobre todo de tipo hematológico, como leucemias, anemias, linfomas, y lo hace aún más el reciente descubrimiento del grupo de trabajo de Larissa V. Rodríguez, sobre la factibilidad de reprogramar la diferenciación de estas células progenitoras “comprometidas” a otro linaje unipotencial deseado para originar el fenotipo y genotipo de células constituyentes, por ejemplo: de cerebro, páncreas, hígado o corazón, que son los principales órganos blanco afectados por diversos padecimientos.

Se ven seriamente afectados convenios y proyectos de cooperación entre científicos de México y Estados Unidos, el potencial creativo, e innovador del científico mexicano y la capacidad de negociación para legislar en favor de este tipo de investigaciones, así como para desarrollar la capacidad de proteger intelectualmente sus invenciones, debe florecer, porque de lo contrario, veremos pasar como simples espectadores, la revolución del cultivo de células totipotenciales embrionarias sin aportar y sin aprovechar sus bondades.
Células Madre Totipotenciales

Las células madre totipotenciales pueden ser encontradas en las primeras etapas del
desarrollo embrionario, cuando ocurren las primeras divisiones de un óvulo fertilizado. Estas células madre tempranas realmente componen el embrión y cuentan con el potencial para diferenciarse en células embrionarias y en células extraembrionarias. Las células madre totipotenciales poseen la capacidad de formar nuevos embriones, los cuales serán capaces de transformarse en nuevos organismos.

Células Madre Pluripotenciales

Las células madre pluripotenciales poseen la capacidad de diferenciarse en casi la mayor parte de las células que componen el cuerpo humano. Existen innumerables fuentes de células madre pluripotenciales, pero las mismas casi siempre se relacionan con las células madre embrionarias humanas:

  • Células madre embrionarias en fase de blastocisto: estas células madre embrionarias se formarán siete días después de la fertilización, cuando el embrión se encuentre en la fase de desarrollo conocida con el nombre de: "blastocisto".

  • Células madre fetales: estas células madre podrán ser obtenidas luego de ocho semanas de desarrollo, momento en el que el embrión será considerado un feto.

Debido a que las células madre pluripotenciales poseen la capacidad de diferenciarse en una amplia gama de células humanas, usualmente son consideradas de gran valor cuando deben realizarse investigaciones sobre células madre.

Células Madre Multipotenciales

Las células madre multipotenciales poseen la capacidad de diferenciarse en un limitado tipo de células que se encuentran en el organismo, y las cuales están estrechamente relacionadas entre sí. Por ejemplo: las células madre hematopoyéticas, que producen diferentes tipos de células sanguíneas, son consideradas células madre multipotenciales.

Las células madre multipotenciales pueden obtenerse de las siguientes fuentes:

  • Sangre del cordón umbilical.

  • Fuentes de células adultas, tales como: la médula ósea o la sangre periférica.

A diferencia de lo que sucede con las células madre embrionarias pluripotenciales, las células madre multipotenciales no poseen la capacidad de transformarse en diferentes tipos de células. No obstante, estos tipos de células madre son capaces de autoreplicarse, a fin de poder reparar tejidos orgánicos específicos.

Estas células en sus primeras fases de desarrollo embrionario, se caracterizan ser vírgenes y disponer de todo su potencial, es decir, tienen la capacidad de producir un ser vivo completo y son capaces de dar origen a todos los tejidos o estructuras del nuevo individuo, incluidas las membranas extraembrionarias que forman la placenta, por eso se les llama células madre totipotenciales. Después a medida que la gestación avanza van perdiendo parte de este potencial porque cada vez están más especializadas, y en base a sus posibilidades de transformación o diferenciación van recibiendo diferentes nombres:

Entendemos por células madre pluripotenciales, aquellas con capacidad para transformarse en todos los tejidos que componen un ser vivo, excepto lo tejidos extraembrionarios, (placenta).

Entendemos por células madre multipotenciales, aquellas que pueden diferenciarse o transformarse en algunos tejidos, pero ya no en todos.

Y, por células madre unipotenciales, aquellas que pueden transformarse en un solo tipo de tejido celular. Esto significa que si aprendemos como estimular, programar y desprogramar estas células madre, en un futuro podremos generar a nivel mundial tejidos terapéuticos, nuevas células que colonizarán y repararán los tejidos dañados o enfermos, órganos de repuesto y nuevos medicamentos y proteínas terapéuticas.

Que si logramos desarrollar nuevos métodos de ingeniería genética con fines de terapia génica, podremos corregir los errores genéticos de las células madre antes de su diferenciación a tejidos u órganos específicos, con lo cual evitaremos enfermedades o malformaciones.

Que si además esto lo conseguimos con las células madre que posee cada ser humano en sus tejidos, podremos reparar y colonizar todos los tejidos u órganos dañados con las células del mismo individuo, con lo cual el problema actual del rechazo inmunológico con las células de donante y largas listas de espera para el trasplante de órganos habrá concluido, al igual que la venta ilegal de los mismos en mercados negros.

¿Todas las células madre son iguales o hay de diferentes tipos?

Hay tres tipos diferentes en base al momento en que se pueden obtener.

1.- Las células madre embrionarias.
2.- Las células madre embrionarias germinales.
3.- Las células madre adultas o somáticas.

¿En qué se distinguen?

1.- Básicamente en la capacidad potencial (totipotencial, pluripotencial, multipotencial, unipotencial) que posee cada una de ellas para transformarse en los diferentes tipos de células o tejidos que componen nuestro cuerpo.

2.- Su diferente capacidad para autorenovarse (producir nuevas copias de si mismas).

¿ De donde podemos obtener CÉLULAS MADRE para investigar?

A partir de:

http://www.lagenetica.info/dib/esquema05b.gif
http://www.lagenetica.info/dib/esquema05a.gif
http://www.lagenetica.info/dib/esquema05d.gif
http://www.lagenetica.info/dib/esquema05c.gif

Si de entre todas las células madre disponibles actualmente nos planteamos cuáles son las mejores para nuestros propósitos, en este momento la respuesta NO existe.

1.- Estamos en un momento en el que hay más preguntas que respuestas. No olvidemos que la biología del desarrollo y la ingeniería tisular son ciencias en sus inicios de las que todavía nos queda mucho por aprender.

2.- Nadie sabe a ciencia cierta cuál será el potencial real de todas estas células cuando estén sometidas a los estímulos apropiados.

3.- La defensa de cualquier tipo celular específico está lleno de intereses privados por parte de quienes lo defienden independientemente del medio o sistema que utilicen.

4.- Estás células pueden ser muy útiles en muchas líneas de investigación, y unas pueden funcionar mejor que otras.

NIH Stem Cell Information - Report on Stem Cells (Executive Summary) - Resumen sobre células madre, página en inglés.

COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES Brussels, 3.4.2003 SEC (página en inglés)

Por lo cual lo más prudente en este momento tal vez sea escuchar, valorar y respetar todas las opiniones, e investigar en todos los campos para ir en busca de la verdad.

Y una vez sepamos donde estamos decidir el camino a seguir, sin olvidar que la aplicación de todas las técnicas científicas disponibles siempre debe ser correcta desde el punto de vista ético y que esto se cumpla es responsabilidad de TODOS.

En este momento la utilización de embriones está enfrentando a debate diversas comunidades religiosas, científicas y políticas, pues desde el punto de vista moral "la utilización del embrión supone su destrucción", y la utilización de los tejidos fetales, hace temer que muchas mujeres sean inducidas al aborto de fetos sanos con la intención de obtener este tipo de material.

Lo que sí debe quedar claro es que durante este periodo de aprendizaje y su posterior aplicación debemos ser muy cautos ante el enorme potencial de estas tecnologías, pues la trilogía "ensayo-error, ensayo-acierto, medidas correctivas", puede llegar a tener consecuencias impredecibles para la humanidad afectándonos a todos de muchas maneras.

El límite de estas técnicas y su uso deberán ser estrictamente regulado por las leyes bajo el consentimiento de una población general bien informada y sensibilizada ante el tema.

BIBLIOGRAFIA

Olvin Emanuel Ortez lozano #20083000004


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