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¿Se deben recolectar las células madre? ¿O se pueden sintetizar?

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La mayoría de las objeciones a la investigación con células madre parecen deberse a que el tema está relacionado con el aborto. Me imagino que las objeciones religiosas no serían necesarias si fuera posible "sintetizar" en lugar de "cosechar" los materiales relevantes.

  1. ¿Es lógico / físicamente posible sintetizar células madre?
  2. Si es así, ¿tenemos esta habilidad hoy?
  3. Si no es así, ¿alguien está investigando esto actualmente?

Ética de la investigación con células madre

La investigación con células madre embrionarias humanas (HESC) ofrece muchas esperanzas para aliviar el sufrimiento humano provocado por los estragos de las enfermedades y las lesiones. Los HESC se caracterizan por su capacidad de autorrenovación y su capacidad para diferenciarse en todo tipo de células del cuerpo. El objetivo principal de la investigación de HESC es identificar los mecanismos que gobiernan la diferenciación celular y convertir las HESC en tipos celulares específicos que se pueden usar para tratar enfermedades y lesiones debilitantes y potencialmente mortales.

A pesar de la tremenda promesa terapéutica de la investigación de HESC, la investigación ha encontrado una fuerte oposición porque la recolección de HESC implica la destrucción del embrión humano. Las HESC se derivan in vitro alrededor del quinto día del desarrollo del embrión y rsquos (Thomson et al. 1998). Un embrión humano típico del día 5 consta de 200 células ndash250, la mayoría de las cuales comprenden el trofoblasto, que es la capa más externa del blastocisto. Las HESC se recolectan de la masa celular interna del blastocisto, que consta de 30 & ndash34 células. La derivación de cultivos de HESC requiere la eliminación del trofoblasto. Este proceso de desagregación de las células de blastocisto y rsquos elimina su potencial para un mayor desarrollo. Quienes se oponen a la investigación de HESC argumentan que la investigación es moralmente inadmisible porque implica el asesinato injusto de seres humanos inocentes.

Recientemente, los científicos lograron convertir células de la piel humana adulta en células que parecen tener las propiedades de las HESC mediante la activación de cuatro genes en las células adultas (Takahashi et al. 2007 Yu et al. 2007). Las células reprogramadas y las células madre pluripotentes inducidas por mdash y ldquo (iPSC) y mdash podrían finalmente eliminar la necesidad de HESC. Sin embargo, en la actualidad, el consenso en la comunidad científica es que se debe continuar con la investigación tanto de HESC como de iPSC, ya que aún no sabemos si las iPSC tienen el mismo potencial que las HESC o si es seguro trasplantarlas a humanos. Por lo tanto, las controversias en torno a la investigación de HESC continuarán, al menos a corto plazo.

Si bien la principal fuente de controversia en torno a la investigación de HESC radica en opiniones contrapuestas sobre el valor de la vida embrionaria humana, el alcance de las cuestiones éticas en la investigación de HESC es más amplio que la cuestión de la ética de la destrucción de embriones humanos. También incluye preguntas sobre, entre otras cosas, si los investigadores que utilizan HESC, pero no derivan, son cómplices de la destrucción de embriones, si existe una distinción moral entre crear embriones con fines de investigación y crearlos con fines reproductivos, la permisibilidad de la clonación. embriones humanos para cosechar HESC, y la ética de crear quimeras humanas / no humanas. Esta entrada proporciona una descripción general de todos, excepto los dos últimos temas que acabamos de enumerar, la clonación y las quimeras humano-no humano se abordan en entradas separadas.


Una zona gris médica

Las células madre son células especiales con el potencial de reparar tejidos y órganos dañados. La terapia con células madre implica el uso de estas células en inyecciones y trasplantes de tejidos para curar lesiones y tratar enfermedades.

Eso no es tan simple o sencillo como podría parecer. Hay varios tipos de células madre y no todas poseen el mismo poder. Aquellos que provienen de embriones humanos o están especialmente programados en un laboratorio pueden convertirse en cualquier tipo de célula y, en teoría, reparar cualquier órgano o tejido del cuerpo humano.

Pero según el consenso científico actual, las células madre extraídas de tejidos completamente desarrollados (lo que los científicos a menudo denominan "células madre adultas") solo pueden convertirse en el tipo de tejido del que proceden. Se cree que el potencial terapéutico de estas células adultas es mucho más limitado, porque las células madre grasas solo pueden convertirse en grasa, las células madre hepáticas solo pueden convertirse en hígado, etc.

El acceso a las células madre embrionarias se controla a nivel federal, pero las células madre adultas, que pueden extraerse del propio cuerpo del paciente, están sujetas a relativamente pocas regulaciones federales. Como resultado, a los médicos generalmente se les ha permitido usarlos para tratar una amplia gama de afecciones sin demostrar que son seguros o efectivos.

"Las células madre han adquirido este tipo de poder mítico en la mente de las personas. Pero existen límites reales para lo que la mayoría de estas células pueden hacer".

Sally Temple, Ph.D., científica, Neural Stem Cell Institute, Rensselaer, N.Y.

De hecho, los tratamientos con células madre son ampliamente aceptados solo para dos indicaciones médicas generales: para ayudar a tratar algunos trastornos sanguíneos, incluida la leucemia y algunas formas de anemia, y en algunos casos para ayudar a las víctimas de quemaduras. "Las células madre han adquirido este tipo de poder mítico en la mente de las personas", dice Sally Temple, Ph.D., científica del Neural Stem Cell Institute en Rensselaer, NY "Pero existen límites reales para lo que la mayoría de estas células pueden realmente lo hago ".

La FDA ha reconocido el problema de la medicina de células madre poco regulada y dice que está tomando medidas para fortalecer su supervisión de esta floreciente industria. Los reguladores han enviado cartas de advertencia a numerosas clínicas de células madre por violar los estándares de laboratorio y fabricación, y han ordenado al menos a una empresa que deje de vender productos a base de células madre. En noviembre declaró que, en el futuro, se requeriría la aprobación de la agencia para algunas terapias con células madre (como ocurre con los medicamentos recetados) y que las clínicas donde los pacientes resulten perjudicados estarán sujetas a medidas de cumplimiento, incluido un aumento de las inspecciones y posibles incautaciones de productos.

Los defensores de la seguridad del paciente dicen que esas medidas no alcanzan lo que se necesita para proteger a los consumidores. “Es necesario evitar que las clínicas y los médicos vendan medicamentos peligrosos no probados antes de que dañen a las personas, no después”, dice Lisa McGiffert, directora del Proyecto Paciente Seguro en Consumers Union, la división de políticas y movilización de Consumer Reports.

La FDA se negó a que ninguno de sus representantes estuviera disponible para una entrevista para este artículo. Pero un portavoz dijo por correo electrónico que la agencia está trabajando para equilibrar la protección del consumidor con la innovación médica, y que tiene la esperanza de que los médicos y las clínicas cumplan voluntariamente con el nuevo marco.


Contenido

Las iPSC se obtienen típicamente mediante la introducción de productos de conjuntos específicos de genes asociados a la pluripotencia, o "factores de reprogramación", en un tipo de célula determinado. El conjunto original de factores de reprogramación (también denominados factores de Yamanaka) son los factores de transcripción Oct4 (Pou5f1), Sox2, Klf4 y cMyc. Si bien esta combinación es más convencional en la producción de iPSC, cada uno de los factores puede reemplazarse funcionalmente por factores de transcripción relacionados, miARN, moléculas pequeñas o incluso genes no relacionados, como especificadores de linaje. [11]

La derivación de iPSC es típicamente un proceso lento e ineficiente, que toma de 1 a 2 semanas para las células de ratón y de 3 a 4 semanas para las células humanas, con eficiencias de alrededor del 0,01 al 0,1%. Sin embargo, se han realizado avances considerables en la mejora de la eficiencia y el tiempo que lleva obtener iPSC. Tras la introducción de factores de reprogramación, las células comienzan a formar colonias que se asemejan a las células madre pluripotentes, que pueden aislarse en función de su morfología, las condiciones que seleccionan para su crecimiento o mediante la expresión de marcadores de superficie o genes indicadores.

Primera generación (ratón) Editar

Las células madre pluripotentes inducidas fueron generadas por primera vez por el equipo de Shinya Yamanaka en la Universidad de Kyoto, Japón, en 2006. [1] Ellos plantearon la hipótesis de que los genes importantes para la función de las células madre embrionarias (ESC) podrían inducir un estado embrionario en células adultas. Eligieron veinticuatro genes previamente identificados como importantes en las ESC y utilizaron retrovirus para administrar estos genes a los fibroblastos de ratón. Los fibroblastos se diseñaron para que las células que reactivaran el gen específico de ESC, Fbx15, pudieran aislarse mediante selección de antibióticos.

Tras la administración de los veinticuatro factores, surgieron colonias similares a ESC que reactivaron el informador Fbx15 y pudieron propagarse indefinidamente. Para identificar los genes necesarios para la reprogramación, los investigadores eliminaron un factor a la vez del grupo de veinticuatro. Mediante este proceso, identificaron cuatro factores, Oct4, Sox2, cMyc y Klf4, cada uno de los cuales era necesario y en conjunto suficiente para generar colonias de tipo ESC bajo selección para la reactivación de Fbx15.

Segunda generación (ratón) Editar

En junio de 2007, tres grupos de investigación separados, incluido el de Yamanaka, una colaboración de Harvard / Universidad de California en Los Ángeles y un grupo del MIT, publicaron estudios que mejoraron sustancialmente el enfoque de reprogramación, dando lugar a iPSC que eran indistinguibles de los ESC. . A diferencia de la primera generación de iPSC, estas iPSC de segunda generación produjeron ratones quiméricos viables y contribuyeron a la línea germinal del ratón, logrando así el "estándar de oro" para las células madre pluripotentes.

Estas iPSC de segunda generación se derivaron de fibroblastos de ratón mediante la expresión mediada por retrovirus de los mismos cuatro factores de transcripción (Oct4, Sox2, cMyc, Klf4). Sin embargo, en lugar de usar Fbx15 para seleccionar células pluripotentes, los investigadores usaron Nanog, un gen que es funcionalmente importante en las ESC. Al utilizar esta estrategia diferente, los investigadores crearon iPSC que eran funcionalmente idénticas a las ESC. [12] [13] [14] [15]

Células madre pluripotentes inducidas por humanos Editar

Generación a partir de fibroblastos humanos Editar

La reprogramación de células humanas a iPSC fue informada en noviembre de 2007 por dos grupos de investigación independientes: Shinya Yamanaka de la Universidad de Kyoto, Japón, que fue pionero en el método iPSC original, y James Thomson de la Universidad de Wisconsin-Madison, que fue el primero en derivar tallo embrionario humano. células. Con el mismo principio utilizado en la reprogramación de ratones, el grupo de Yamanaka transformó con éxito fibroblastos humanos en iPSC con los mismos cuatro genes fundamentales, Oct4, Sox2, Klf4 y cMyc, utilizando un sistema retroviral, [16] mientras que Thomson y sus colegas utilizaron un conjunto diferente de factores, Oct4, Sox2, Nanog y Lin28, utilizando un sistema lentiviral. [17]

Generación a partir de tipos de células adicionales Editar

La obtención de fibroblastos para producir iPSC implica una biopsia de piel y se ha impulsado la identificación de tipos de células que son más fácilmente accesibles. [18] [19] En 2008, las iPSC se derivaron de queratinocitos humanos, que podían obtenerse de una sola extracción de cabello. [20] [21] En 2010, las iPSC se obtuvieron a partir de células sanguíneas periféricas, [22] [23] y en 2012, las iPSC se elaboraron a partir de células epiteliales renales en la orina. [24]

Otras consideraciones para el tipo de célula inicial incluyen la carga mutacional (por ejemplo, las células de la piel pueden albergar más mutaciones debido a la exposición a los rayos UV), [18] [19] el tiempo que lleva expandir la población de células iniciales, [18] y la capacidad de diferenciarse en un tipo de celda determinado. [25]

Genes usados ​​para producir iPSCs Editar

La generación de células pluripotentes inducidas depende fundamentalmente de los factores de transcripción utilizados para la inducción.

Oct-3/4 y ciertos productos de la familia de genes Sox (Sox1, Sox2, Sox3 y Sox15) han sido identificados como reguladores transcripcionales cruciales involucrados en el proceso de inducción cuya ausencia hace que la inducción sea imposible. Sin embargo, genes adicionales, incluidos ciertos miembros de la familia Klf (Klf1, Klf2, Klf4 y Klf5), la familia Myc (c-myc, L-myc y N-myc), Nanog y LIN28, se han identificado para aumentar la eficiencia de inducción.

  • Oct-3/4 (Pou5f1) Oct-3/4 es uno de la familia de factores de transcripción del octamer ("Oct") y juega un papel crucial en el mantenimiento de la pluripotencia. La ausencia de Oct-3/4 en las células Oct-3/4 +, como los blastómeros y las células madre embrionarias, conduce a la diferenciación espontánea del trofoblasto, y la presencia de Oct-3/4 da lugar a la pluripotencia y el potencial de diferenciación de las células embrionarias. Células madre. Varios otros genes de la familia "Oct", incluidos los parientes cercanos de Oct-3/4, Oct1 y Oct6, no logran provocar la inducción, lo que demuestra la exclusividad de Oct-3/4 en el proceso de inducción. Sin embargo, un equipo encabezado por Hans Schöler (que descubrió el gen Oct4 en 1989) demostró que la sobreexpresión de Oct4 durante la reprogramación provoca cambios epigenéticos que deterioran la calidad de las iPSC. En comparación con OSKM (Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc), la nueva reprogramación de SKM (Sox2, Klf4 y c-Myc) genera iPSC con un potencial de desarrollo equivalente a la célula madre embrionaria, según lo determinado por su capacidad para generar ratones totalmente iPSC a través de tetraploides. complementación embrionaria. [26] [27]
  • Familia sox: La familia de factores de transcripción Sox se asocia con el mantenimiento de una pluripotencia similar a Oct-3/4, aunque se asocia con células madre multipotentes y unipotentes en contraste con Oct-3/4, que se expresa exclusivamente en células madre pluripotentes. Si bien Sox2 fue el gen inicial utilizado para la inducción por Yamanaka et al., Jaenisch et al., Y Thomson et al., Se ha descubierto que otros factores de transcripción de la familia Sox también funcionan en el proceso de inducción. Sox1 produce células iPS con una eficiencia similar a la de Sox2, y los genes Sox3, Sox15 y Sox18 también generan células iPS, aunque con menor eficiencia.
  • Familia Klf: Klf4 de la familia Klf de factores de transcripción fue identificado inicialmente por Yamanaka et al. y confirmado por Jaenisch et al. como factor para la generación de células iPS de ratón y fue demostrado por Yamanaka et al. como factor de generación de células iPS humanas. Sin embargo, Thomson et al. informó que Klf4 era innecesario para la generación de células iPS humanas y, de hecho, no pudo generar células iPS humanas. Se descubrió que Klf2 y Klf4 eran factores capaces de generar células iPS, y los genes relacionados Klf1 y Klf5 también lo hicieron, aunque con una eficiencia reducida.
  • Familia myc: La familia Myc de factores de transcripción son protooncogenes implicados en el cáncer. Yamanaka y col. y Jaenisch et al. demostraron que c-myc es un factor implicado en la generación de células iPS de ratón y Yamanaka et al. demostró que era un factor implicado en la generación de células iPS humanas. Sin embargo, Thomson et al., Yamanaka et al. El uso de la familia de genes "myc" en la inducción de células iPS es preocupante para la eventualidad de las células iPS como terapias clínicas, ya que el 25% de los ratones trasplantados con células iPS inducidas por c-myc desarrollaron teratomas letales. Se ha identificado que N-myc y L-myc inducen en lugar de c-myc con una eficacia similar.
  • Nanog: En las células madre embrionarias, Nanog, junto con Oct-3/4 y Sox2, es necesario para promover la pluripotencia. Por tanto, fue sorprendente cuando Yamanaka et al. informaron que Nanog era innecesario para la inducción aunque Thomson et al. ha informado que es posible generar células iPS con Nanog como uno de los factores.
  • LIN28: LIN28 es una proteína de unión a ARNm [28] expresada en células madre embrionarias y células de carcinoma embrionario asociadas con diferenciación y proliferación. Thomson y col. demostraron que LIN28 es un factor en la generación de iPSC en combinación con OCT4, SOX2 y NANOG. [17]
  • Glis1: Glis1 es un factor de transcripción que se puede usar con Oct-3/4, Sox2 y Klf4 para inducir pluripotencia. Presenta numerosas ventajas cuando se utiliza en lugar de C-myc. [29]

Desafíos en la reprogramación de células para la pluripotencia Editar

Aunque los métodos iniciados por Yamanaka y otros han demostrado que las células adultas se pueden reprogramar en células iPS, todavía existen desafíos asociados con esta tecnología:

  1. Baja eficiencia: en general, la conversión a células iPS ha sido increíblemente baja. Por ejemplo, la tasa a la que las células somáticas se reprogramaron en células iPS en el estudio original con ratones de Yamanaka fue de 0,01 a 0,1%. [1] La baja tasa de eficiencia puede reflejar la necesidad de tiempos precisos, equilibrio y niveles absolutos de expresión de los genes de reprogramación. También puede sugerir la necesidad de cambios genéticos y / o epigenéticos raros en la población de células somáticas original o en el cultivo prolongado. Sin embargo, recientemente se encontró un camino para una reprogramación eficiente que requería la regulación a la baja del complejo de remodelación y desacetilación de nucleosomas (NuRD). La sobreexpresión de Mbd3, una subunidad de NuRD, inhibe la inducción de iPSC. El agotamiento de Mbd3, por otro lado, mejora la eficiencia de la reprogramación, [30] que da como resultado una reprogramación de células iPS determinista y sincronizada (cerca del 100% de eficiencia en siete días a partir de células humanas y de ratón). [31]
  2. Inserción genómica: la integración genómica de los factores de transcripción limita la utilidad del enfoque del factor de transcripción debido al riesgo de que se inserten mutaciones en el genoma de la célula diana. [32] Una estrategia común para evitar la inserción genómica ha sido utilizar un vector diferente como entrada. Se han explorado todos los plásmidos, adenovirus y vectores de transposones, pero estos a menudo vienen con el compromiso de un rendimiento más bajo. [33] [34] [35]
  3. Tumorigenicidad: Dependiendo de los métodos utilizados, la reprogramación de células adultas para obtener iPSC puede presentar riesgos importantes que podrían limitar su uso en humanos. Por ejemplo, si se utilizan virus para alterar genómicamente las células, la expresión de oncogenes (genes causantes de cáncer) puede desencadenarse potencialmente. En febrero de 2008, los científicos anunciaron el descubrimiento de una técnica que podría eliminar los oncogenes después de la inducción de pluripotencia, aumentando así el uso potencial de las células iPS en enfermedades humanas. [36] En otro estudio, Yamanaka informó que se pueden crear iPSC sin el oncogén c-Myc. El proceso tomó más tiempo y no fue tan eficiente, pero las quimeras resultantes no desarrollaron cáncer. [37] La ​​inactivación o deleción del supresor de tumores p53, que es un regulador clave del cáncer, aumenta significativamente la eficiencia de la reprogramación. [38] Por lo tanto, parece haber una compensación entre la eficiencia de la reprogramación y la generación de tumores.
  4. Reprogramación incompleta: la reprogramación también enfrenta el desafío de la integridad. Esto es particularmente desafiante porque el código epigenético de todo el genoma debe reformatearse al del tipo de célula diana para reprogramar completamente una célula. Sin embargo, tres grupos separados pudieron encontrar células iPS derivadas de fibroblastos embrionarios de ratón (MEF) que podrían inyectarse en blastocistos tetraploides y dieron como resultado el nacimiento vivo de ratones derivados completamente de células iPS, poniendo fin al debate sobre la equivalencia de las células madre embrionarias. (ESC) y iPS con respecto a la pluripotencia. [39]

La tabla de la derecha resume las estrategias y técnicas clave utilizadas para desarrollar células iPS en los primeros cinco años después del avance de Yamanaka et al. En 2006.Las filas de colores similares representan estudios que utilizaron estrategias similares para la reprogramación.

Enfoques alternativos Editar

Imitación de factores de transcripción con productos químicos Editar

Una de las principales estrategias para evitar problemas (1) y (2) ha sido utilizar moléculas pequeñas que pueden imitar los efectos de los factores de transcripción. Estos compuestos pueden compensar un factor de reprogramación que no se dirige eficazmente al genoma o falla en la reprogramación por otra razón, por lo que aumentan la eficiencia de la reprogramación. También evitan el problema de la integración genómica, que en algunos casos contribuye a la génesis del tumor. En 2008 se llevaron a cabo estudios clave que utilizaron esta estrategia. Melton et al. estudiaron los efectos del ácido valproico inhibidor de la histona desacetilasa (HDAC). Descubrieron que aumentaba la eficiencia de reprogramación 100 veces (en comparación con el método tradicional del factor de transcripción de Yamanaka). [40] Los investigadores propusieron que este compuesto imitaba la señalización que generalmente es causada por el factor de transcripción c-Myc. Se propuso un tipo similar de mecanismo de compensación para imitar los efectos de Sox2. En 2008, Ding et al. utilizó la inhibición de la histona metil transferasa (HMT) con BIX-01294 en combinación con la activación de los canales de calcio en la membrana plasmática para aumentar la eficiencia de la reprogramación. [41] Deng y col. de la Universidad de Beijing informó en julio de 2013 que se pueden crear células madre pluripotentes inducidas sin ninguna modificación genética. Utilizaron un cóctel de siete compuestos de moléculas pequeñas, incluido DZNep, para inducir las células somáticas de ratón en células madre a las que llamaron células CiPS con una eficiencia, al 0,2%, comparable a las que utilizan técnicas de producción de iPSC estándar. Las células CiPS se introdujeron en embriones de ratón en desarrollo y se descubrió que contribuyen a todos los tipos de células principales, lo que demuestra su pluripotencia. [42] [43]

Ding y col. demostró una alternativa a la reprogramación del factor de transcripción mediante el uso de sustancias químicas similares a las drogas. Al estudiar el proceso MET (transición mesenquimal-epitelial) en el que los fibroblastos son empujados a un estado similar a una célula madre, el grupo de Ding identificó dos sustancias químicas: el inhibidor de ALK5 SB431412 y el inhibidor de MEK (proteína quinasa activada por mitógenos) PD0325901, que se encontró que aumentaba la eficiencia del método genético clásico en 100 veces. Al agregar un tercer compuesto que se sabe que está involucrado en la vía de supervivencia celular, la tiazovivina aumenta aún más la eficiencia en 200 veces. El uso de la combinación de estos tres compuestos también redujo el proceso de reprogramación de los fibroblastos humanos de cuatro a dos semanas. [44] [45]

En abril de 2009, se demostró que la generación de células iPS es posible sin ninguna alteración genética de la célula adulta: un tratamiento repetido de las células con ciertas proteínas canalizadas hacia las células a través de anclajes de poliarginina fue suficiente para inducir la pluripotencia. [46] El acrónimo de esas iPSC es piPSCs (células madre pluripotentes inducidas por proteínas).

Vectores alternativos Editar

Otra estrategia clave para evitar problemas como la génesis tumoral y el bajo rendimiento ha sido utilizar formas alternativas de vectores: adenovirus, plásmidos y ADN desnudo y / o compuestos proteicos.

En 2008, Hochedlinger et al. utilizó un adenovirus para transportar los cuatro factores de transcripción necesarios al ADN de las células de la piel y el hígado de los ratones, lo que dio como resultado células idénticas a las ESC. El adenovirus es único de otros vectores como virus y retrovirus porque no incorpora ninguno de sus propios genes en el huésped objetivo y evita el potencial de mutagénesis por inserción. [41] En 2009, Freed et al. demostró una reprogramación exitosa de fibroblastos humanos a células iPS. [47] Otra ventaja de usar adenovirus es que solo necesitan estar presentes durante un breve período de tiempo para que se lleve a cabo una reprogramación eficaz.

También en 2008, Yamanaka et al. encontraron que podían transferir los cuatro genes necesarios con un plásmido. [33] El grupo de Yamanaka reprogramó con éxito células de ratón mediante transfección con dos construcciones de plásmidos que llevaban los factores de reprogramación; el primer plásmido expresó c-Myc, mientras que el segundo expresó los otros tres factores (Oct4, Klf4 y Sox2). Aunque los métodos de plásmidos evitan los virus, todavía requieren genes promotores del cáncer para lograr la reprogramación. El otro problema principal con estos métodos es que tienden a ser mucho menos eficientes en comparación con los métodos retrovirales. Además, se ha demostrado que los plásmidos transfectados se integran en el genoma del huésped y, por lo tanto, todavía presentan el riesgo de mutagénesis por inserción. Debido a que los enfoques no retrovirales han demostrado niveles de eficiencia tan bajos, los investigadores han intentado rescatar eficazmente la técnica con lo que se conoce como Sistema de Transposón PiggyBac. Varios estudios han demostrado que este sistema puede administrar de manera eficaz los factores clave de reprogramación sin dejar huellas de mutaciones en el genoma de la célula huésped. El sistema de transposones PiggyBac implica la reexcisión de genes exógenos, lo que elimina el problema de la mutagénesis por inserción. [ cita necesaria ]

Adquisición de células de pluripotencia activada por estímulos Editar

En enero de 2014, se publicaron dos artículos en los que se afirmaba que se puede generar un tipo de célula madre pluripotente sometiendo las células a ciertos tipos de estrés (toxina bacteriana, un pH bajo de 5,7 o compresión física) las células resultantes se denominaron células STAP. para la adquisición de pluripotencia activada por estímulos. [48]

A la luz de las dificultades que tuvieron otros laboratorios para replicar los resultados del sorprendente estudio, en marzo de 2014, uno de los coautores pidió la retirada de los artículos. [49] El 4 de junio de 2014, la autora principal, Obokata, acordó retractarse de ambos documentos [50] después de que se descubrió que había cometido "mala conducta en la investigación", como concluyó una investigación de RIKEN el 1 de abril de 2014 [51].

Moléculas de ARN Editar

Los microARN son moléculas de ARN cortas que se unen a secuencias complementarias en el ARN mensajero y bloquean la expresión de un gen. La medición de variaciones en la expresión de microARN en células iPS puede usarse para predecir su potencial de diferenciación. [52] La adición de microARN también se puede utilizar para mejorar el potencial de iPS. Se han propuesto varios mecanismos. [52] Las moléculas de microARN específicas de células ES (como miR-291, miR-294 y miR-295) mejoran la eficiencia de la pluripotencia inducida al actuar aguas abajo de c-Myc. [53] Los microARN también pueden bloquear la expresión de represores de los cuatro factores de transcripción de Yamanaka, y puede haber mecanismos adicionales que induzcan la reprogramación incluso en ausencia de factores de transcripción exógenos agregados. [52]

Las células madre pluripotentes inducidas son similares a las células madre pluripotentes naturales, como las células madre embrionarias (ES), en muchos aspectos, como la expresión de ciertos genes y proteínas de células madre, patrones de metilación de cromatina, tiempo de duplicación, formación de cuerpos embrioides, formación de teratomas , formación de quimeras viables y potencia y diferenciabilidad, pero aún se está evaluando el alcance completo de su relación con las células madre pluripotentes naturales. [1]

Se encontró que la expresión génica y H3K4me3 y H3K27me3 en todo el genoma eran extremadamente similares entre las células ES e iPS. [54] [ cita necesaria ] Las iPSC generadas fueron notablemente similares a las células madre pluripotentes aisladas de forma natural (como las células madre embrionarias de ratón y humanas, mESC y hESC, respectivamente) en los siguientes aspectos, lo que confirma la identidad, autenticidad y pluripotencia de las iPSC en las células madre pluripotentes aisladas de forma natural. células:

  • Propiedades biológicas celulares
    • Morfología: las iPSC eran morfológicamente similares a las ESC. Cada célula tenía forma redonda, nucleolo grande y citoplasma escaso. Las colonias de iPSC también fueron similares a las de las ESC. Las iPSC humanas formaron colonias de bordes afilados, planas y compactas similares a las hESC y las iPSC de ratón formaron las colonias similares a las mESC, colonias menos planas y más agregadas que las de las hESC.
    • Propiedades de crecimiento: la duplicación del tiempo y la actividad mitótica son piedras angulares de las ESC, ya que las células madre deben autorrenovarse como parte de su definición. Las iPSC eran mitóticamente activas, se renovaban activamente, proliferaban y se dividían a una tasa igual a las ESC.
    • Marcadores de células madre: las iPSC expresaron marcadores antigénicos de la superficie celular expresados ​​en las ESC. Las iPSC humanas expresaron los marcadores específicos de hESC, incluidos SSEA-3, SSEA-4, TRA-1-60, TRA-1-81, TRA-2-49 / 6E y Nanog. Las iPSC de ratón expresaron SSEA-1 pero no SSEA-3 ni SSEA-4, de manera similar a las mESC.
    • Genes de células madre: las iPSC expresaron genes expresados ​​en ESC indiferenciados, incluidos Oct-3/4, Sox2, Nanog, GDF3, REX1, FGF4, ESG1, DPPA2, DPPA4 y hTERT.
    • Actividad de la telomerasa: las telomerasas son necesarias para mantener la división celular sin restricciones por el límite de Hayflick de

    • Diferenciación neural: las iPSC se diferenciaron en neuronas que expresan βIII-tubulina, tirosina hidroxilasa, AADC, DAT, ChAT, LMX1B y MAP2. La presencia de enzimas asociadas a catecolaminas puede indicar que las iPSC, como las hESC, pueden diferenciarse en neuronas dopaminérgicas. Los genes asociados a las células madre se regularon negativamente después de la diferenciación.
    • Diferenciación cardíaca: las iPSC se diferenciaron en cardiomiocitos que comenzaron a latir espontáneamente. Los cardiomiocitos expresaron TnTc, MEF2C, MYL2A, MYHCβ y NKX2.5. Los genes asociados a las células madre se regularon negativamente después de la diferenciación.
    • Formación de teratomas: las iPSC inyectadas en ratones inmunodeficientes formaron teratomas espontáneamente después de nueve semanas. Los teratomas son tumores de múltiples linajes que contienen tejido derivado de las tres capas germinales: endodermo, mesodermo y ectodermo, a diferencia de otros tumores, que típicamente son de un solo tipo de célula. La formación de teratomas es una prueba de referencia para la pluripotencia.
    • Cuerpo embrioide: las hESC en cultivo forman espontáneamente estructuras embrionarias en forma de bola denominadas "cuerpos embrioides", que consisten en un núcleo de hESC mitóticamente activas y diferenciadas y una periferia de células completamente diferenciadas de las tres capas germinales. Las iPSC también forman cuerpos embrioides y tienen células periféricas diferenciadas.
    • Ratones quiméricos: las hESC residen naturalmente dentro de la masa celular interna (embrioblasto) de los blastocistos y, en el embrioblasto, se diferencian en el embrión, mientras que la capa de blastocistos (trofoblasto) se diferencia en tejidos extraembrionarios. El trofoblasto hueco no puede formar un embrión vivo y, por lo tanto, es necesario que las células madre embrionarias dentro del embrioblasto se diferencien y formen el embrión. Las iPSC se inyectaron mediante micropipeta en un trofoblasto y el blastocisto se transfirió a las hembras receptoras. Se crearon crías de ratones vivos quiméricos: ratones con derivados de iPSC incorporados en todo el cuerpo con un 10-90% de quimerismo. : Las células iPS de fibroblastos fetales de ratón inyectados en blastocistos tetraploides (que por sí mismos solo pueden formar tejidos extraembrionarios) pueden formar ratones fértiles enteros, no quiméricos, aunque con una baja tasa de éxito. [55] [56] [57]
    • Desmetilación del promotor: la metilación es la transferencia de un grupo metilo a una base de ADN, típicamente la transferencia de un grupo metilo a una molécula de citosina en un sitio CpG (secuencia adyacente de citosina / guanina). La metilación generalizada de un gen interfiere con la expresión al impedir la actividad de las proteínas de expresión o al reclutar enzimas que interfieren con la expresión. Por tanto, la metilación de un gen lo silencia de forma eficaz al impedir la transcripción. Los promotores de genes asociados a pluripotencia, incluidos Oct-3/4, Rex1 y Nanog, se desmetilaron en iPSC, lo que demuestra su actividad promotora y la promoción activa y expresión de genes asociados a pluripotencia en iPSC.
    • Metilación del ADN a nivel mundial: las células iPS humanas son muy similares a las células madre embrionarias en sus patrones de citosinas metiladas, más que cualquier otro tipo de célula. Sin embargo, del orden de mil sitios muestran diferencias en varias líneas celulares iPS. La mitad de estos se asemejan a la línea de células somáticas de la que se derivaron las células iPS, el resto son específicas de iPSC. También se han encontrado decenas de regiones que tienen un tamaño de megabases en las que las células iPS no se reprograman al estado de células ES. [58]
    • Desmetilación de histonas: las histonas son proteínas de compactación que se localizan estructuralmente en secuencias de ADN que pueden afectar su actividad a través de diversas modificaciones relacionadas con la cromatina. Las histonas H3 asociadas con Oct-3/4, Sox2 y Nanog se desmetilaron, lo que indica la expresión de Oct-3/4, Sox2 y Nanog.
    • La principal preocupación con la posible aplicación clínica de las iPSC es su propensión a formar tumores. [59] Al igual que las ESC, las iPSC forman fácilmente teratomas cuando se inyectan en ratones inmunodeficientes. La FDA considera que la formación de teratomas es un obstáculo importante para la medicina regenerativa basada en células madre.
    • Un estudio más reciente sobre la recuperación funcional motora después de lesiones de la médula espinal en ratones mostró que después de trasplantar células madre pluripotentes inducidas por humanos en los ratones, las células se diferenciaron en tres linajes neuronales en la médula espinal. Las células estimularon el recrecimiento de la médula espinal dañada, mantuvieron la mielinización y formaron sinapsis. Estos resultados positivos se observaron durante más de 112 días después de la lesión de la médula espinal, sin formación de tumores. [60] No obstante, un estudio de seguimiento realizado por el mismo grupo mostró distintos clones de células madre pluripotentes inducidas por humanos que eventualmente formaron tumores. [61]
    • Dado que las iPSC solo se pueden producir con alta eficiencia en este momento mediante modificaciones, generalmente se predice que son menos seguras y más tumorigénicas que las hESC. Todos los genes que se ha demostrado que promueven la formación de iPSC también se han relacionado con el cáncer de una forma u otra. Algunos de los genes son oncogenes conocidos, incluidos los miembros de la familia Myc. Si bien la omisión de Myc aún permite la formación de IPSC, la eficiencia se reduce hasta 100 veces.
    • Se ha demostrado un método no genético para producir iPSC utilizando proteínas recombinantes, pero su eficacia fue bastante baja. [46] Sin embargo, los perfeccionamientos de esta metodología que produzcan una mayor eficiencia pueden conducir a la producción de iPSC más seguras. En general, se cree que otros enfoques, como el uso de adenovirus o plásmidos, son más seguros que los métodos retrovirales.
    • Un área importante para los estudios futuros en el campo de las iPSC es probar directamente la tumorigenicidad de las iPSC utilizando métodos que imitan los enfoques que se utilizarían para las terapias de medicina regenerativa. Dichos estudios son cruciales ya que las iPSC no solo forman teratoma, sino que también los ratones derivados de las iPSC tienen una alta incidencia de muerte por cáncer maligno. [62] Se publicó un artículo de 2010 en la revista Stem Cells que indica que las células iPS son mucho más tumorigénicas que las ESC, lo que respalda la idea de que la seguridad de las células iPS es una preocupación seria. [63]
    • La preocupación por la inmunogenicidad de las células IPS surgió en 2011 cuando Zhou et al. realizó un estudio que incluía un ensayo de formación de teratoma y demostró que las células IPS producían una respuesta inmune lo suficientemente fuerte como para provocar el rechazo de las células. Sin embargo, cuando se realizó un procedimiento similar en células ES genéticamente equivalentes, Zhou et al. encontraron teratomas, lo que indicaba que las células eran toleradas por el sistema inmunológico. [64] En 2013, Araki et al. intentó reproducir la conclusión obtenida por Zhou et al. utilizando un procedimiento diferente. Tomaron células de una quimera que se había cultivado a partir de clones de IPSC y un embrión de ratón, este tejido luego se trasplantó a ratones singénicos. Llevaron a cabo una prueba similar utilizando células madre embrionarias en lugar del clon de IPSC y compararon los resultados. Los hallazgos indican que no hubo diferencia significativa en la respuesta inmunogénica producida por las células IPS y las células ES. Además, Araki et al. informaron poca o ninguna respuesta inmunogénica para ambas líneas celulares. [65] Por tanto, Araki et al. no pudo llegar a la misma conclusión que Zhou et al.

    Los logros recientes y las tareas futuras para la terapia celular segura basada en iPSC se recopilan en la revisión de Okano et al. [66]

    La tarea de producir células iPS sigue siendo un desafío debido a los seis problemas mencionados anteriormente. Un compromiso clave que hay que superar es el que existe entre la eficiencia y la integración genómica. La mayoría de los métodos que no se basan en la integración de transgenes son ineficaces, mientras que los que sí se basan en la integración de transgenes se enfrentan a problemas de reprogramación incompleta y génesis tumoral, aunque se ha intentado una gran cantidad de técnicas y métodos. Otro gran conjunto de estrategias es realizar una caracterización proteómica de células iPS. [57] Nuevos estudios y nuevas estrategias deberían generar soluciones óptimas a los cinco desafíos principales. Un enfoque podría intentar combinar los atributos positivos de estas estrategias en una técnica finalmente efectiva para reprogramar células a células iPS.

    Otro enfoque es el uso de células iPS derivadas de pacientes para identificar fármacos terapéuticos capaces de rescatar un fenotipo. Por ejemplo, las líneas celulares iPS derivadas de pacientes afectados por el síndrome de displasia ectodérmica (EEC), en los que el gen p63 está mutado, muestran un compromiso epitelial anormal que podría ser parcialmente rescatado por un pequeño compuesto. [67]

    Modelado de enfermedades y desarrollo de fármacos Editar

    Una característica atractiva de las células iPS humanas es la capacidad de derivarlas de pacientes adultos para estudiar la base celular de la enfermedad humana. Dado que las células iPS se renuevan por sí solas y son pluripotentes, representan una fuente teóricamente ilimitada de células derivadas de pacientes que pueden convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. Esto es particularmente importante porque muchos otros tipos de células humanas derivadas de pacientes tienden a dejar de crecer después de algunos pases en cultivo de laboratorio. Las células iPS se han generado para una amplia variedad de enfermedades genéticas humanas, incluidos trastornos comunes como el síndrome de Down y la poliquistosis renal. [68] [69] En muchos casos, las células iPS derivadas del paciente exhiben defectos celulares que no se observan en las células iPS de pacientes sanos, lo que proporciona información sobre la fisiopatología de la enfermedad. [70] Un proyecto de colaboración internacional, StemBANCC, se formó en 2012 para construir una colección de líneas de células iPS para la detección de drogas para una variedad de enfermedades. Gestionado por la Universidad de Oxford, el esfuerzo reunió fondos y recursos de 10 compañías farmacéuticas y 23 universidades. El objetivo es generar una biblioteca de 1500 líneas celulares iPS que se utilizarán en las primeras pruebas de drogas al proporcionar un entorno de enfermedad humana simulada. [71] Además, la combinación de la tecnología hiPSC y los indicadores de voltaje y calcio codificados genéticamente proporcionó una plataforma a gran escala y de alto rendimiento para la detección de la seguridad de los fármacos cardiovasculares. [72] [73]

    Síntesis de órganos Editar

    Investigadores de Japón informaron de una prueba de concepto del uso de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) para generar órganos humanos para trasplante. Se cultivaron 'brotes de hígado' humanos (iPSC-LB) a partir de una mezcla de tres tipos diferentes de células madre: hepatocitos (para la función hepática) extraídos de las células madre endoteliales de iPSC (para formar el revestimiento de los vasos sanguíneos) de la sangre del cordón umbilical y el tallo mesenquimatoso células (para formar tejido conectivo).Este nuevo enfoque permite que diferentes tipos de células se autoorganicen en un órgano complejo, imitando el proceso del desarrollo fetal. Después de crecer in vitro Durante unos días, las yemas del hígado se trasplantaron a ratones donde el "hígado" se conectó rápidamente con los vasos sanguíneos del huésped y continuó creciendo. Lo más importante es que realiza funciones hepáticas regulares, incluida la metabolización de fármacos y la producción de proteínas específicas del hígado. Otros estudios controlarán la longevidad del órgano trasplantado en el cuerpo huésped (capacidad para integrarse o evitar el rechazo) y si se transformará en tumores. [74] [75] Con este método, las células de un ratón podrían usarse para probar 1,000 compuestos de fármacos para tratar enfermedades hepáticas y reducir el uso de animales en hasta 50,000. [76]

    Reparación de tejidos Editar

    Se indujeron células embrionarias de sangre de cordón en células madre pluripotentes utilizando ADN plasmídico. Utilizando los marcadores endoteliales / pericíticos de la superficie celular CD31 y CD146, los investigadores identificaron el "progenitor vascular", las células madre vasculares multipotentes de alta calidad. Después de que las células iPS se inyectaran directamente en el vítreo de la retina dañada de los ratones, las células madre se injertaron en la retina, crecieron y repararon los vasos vasculares. [77] [78]

    Se demostró que las NSC derivadas de iPSC marcadas inyectadas en animales de laboratorio con lesiones cerebrales migraban a las lesiones y se observó alguna mejora de la función motora. [79]

    Cardiomiocitos Editar

    Las células del músculo cardíaco que late, los cardiomiocitos derivados de iPSC, se pueden producir en masa utilizando protocolos de diferenciación definidos químicamente. [80] Estos protocolos típicamente modulan las mismas vías de señalización del desarrollo necesarias para el desarrollo del corazón. [81] Estos cardiomiocitos iPSC pueden recapitular arritmias genéticas y respuestas cardíacas a fármacos, ya que exhiben los mismos antecedentes genéticos que el paciente del que se derivaron. [82] [83]

    En junio de 2014, Takara Bio recibió la transferencia de tecnología de iHeart Japan, una empresa de riesgo del Instituto de Investigación de Células iPS de la Universidad de Kyoto, para hacer posible el uso exclusivo de tecnologías y patentes que inducen la diferenciación de células iPS en cardiomiocitos en Asia. La compañía anunció la idea de vender cardiomiocitos a compañías farmacéuticas y universidades para ayudar a desarrollar nuevos medicamentos para enfermedades cardíacas. [84]

    El 9 de marzo de 2018, el Comité de Medicina Regenerativa Especificada de la Universidad de Osaka aprobó oficialmente el primer plan de investigación clínica del mundo para trasplantar una "lámina de miocardio" hecha de células iPS en el corazón de pacientes con insuficiencia cardíaca grave. La Universidad de Osaka anunció que había presentado una solicitud ante el Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar el mismo día.

    El 16 de mayo de 2018, el plan de investigación clínica fue aprobado por el grupo de expertos del Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar con una condición. [85] [86]

    En octubre de 2019, un grupo de la Universidad de Okayama desarrolló un modelo de cardiopatía isquémica utilizando cardiomiocitos diferenciados de células iPS. [87]

    Glóbulos rojos Editar

    Aunque una pinta de sangre donada contiene alrededor de dos billones de glóbulos rojos y se recolectan más de 107 millones de donaciones de sangre en todo el mundo, todavía existe una necesidad crítica de sangre para transfusiones. En 2014, los glóbulos rojos tipo O se sintetizaron en el Servicio Nacional de Transfusión de Sangre de Escocia de iPSC. Se indujo a las células a convertirse en mesodermo y luego en glóbulos y luego en glóbulos rojos. El paso final fue hacerlos expulsar sus núcleos y madurar adecuadamente. El tipo O se puede transfundir a todos los pacientes. No se esperaba que los ensayos clínicos en humanos comenzaran antes de 2016. [88]

    Ensayo clínico Editar

    El primer ensayo clínico en humanos que utilizó iPSC autólogas fue aprobado por el Ministerio de Salud de Japón y se iba a realizar en 2014 en el Centro Riken de Biología del Desarrollo en Kobe. Sin embargo, el juicio se suspendió después de que las nuevas leyes de medicina regenerativa de Japón entraran en vigor en noviembre de 2015. [89] Más específicamente, un conjunto de directrices existentes se reforzó para tener fuerza de ley (anteriormente meras recomendaciones). [90] Las iPSC derivadas de células de la piel de seis pacientes que padecían degeneración macular húmeda relacionada con la edad se reprogramaron para diferenciarlas en células epiteliales de pigmento retiniano (RPE). La hoja de células se trasplantaría a la retina afectada donde se extirpó el tejido degenerado del EPR. El monitoreo de la restauración de la seguridad y la visión debía durar de uno a tres años. [91] [92]

    En marzo de 2017, un equipo dirigido por Masayo Takahashi completó el primer trasplante exitoso de células retinianas derivadas de iPS de un donante al ojo de una persona con degeneración macular avanzada. [93] Sin embargo, se informó que ahora están teniendo complicaciones. [94] Los beneficios de utilizar iPSC autólogas son que, en teoría, no existe riesgo de rechazo y que elimina la necesidad de utilizar células madre embrionarias. Sin embargo, estas iPSC se derivaron de otra persona. [92]

    Actualmente, se están realizando nuevos ensayos clínicos con IPSC no solo en Japón, sino también en los EE. UU. Y Europa. [95] La investigación realizada en 2021 en el registro de ensayos Clinicaltrials.gov identificó 129 listas de ensayos que mencionaban IPSC, pero la mayoría eran no intervencionistas. [96]

    Estrategia para obtener iPSC universales Editar

    Para que las tecnologías de medicina regenerativa basadas en iPSC estén disponibles para más pacientes, es necesario crear iPSC universales que puedan trasplantarse independientemente de los haplotipos de HLA. La estrategia actual para la creación de iPSC universales tiene dos objetivos principales: eliminar la expresión de HLA y prevenir los ataques de células NK debido a la eliminación de HLA. Se ha informado que la deleción de los genes B2M y CIITA usando el sistema CRISPR / Cas9 suprime la expresión de HLA clase I y clase II, respectivamente. Para evitar ataques de células NK. Se ha utilizado la transducción de ligandos que inhiben las células NK, tales como HLA-E y CD47. [97] El HLA-C no se modifica, ya que los 12 alelos comunes del HLA-C son suficientes para cubrir el 95% de la población mundial. [97]

    Propiedades anti-envejecimiento Editar

    Una célula madre mesenquimatosa multipotente, cuando se induce a la pluripotencia, es muy prometedora para retardar o revertir los fenotipos del envejecimiento. Estas propiedades antienvejecimiento se demostraron en los primeros ensayos clínicos en 2017. [98] En 2020, los investigadores de la Universidad de Stanford concluyeron después de estudiar ratones ancianos que las células humanas viejas, cuando se someten a los factores Yamanaka, podrían rejuvenecer y volverse casi indistinguibles de sus contrapartes más jóvenes. [99]


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    Si está proporcionando las células madre sanguíneas para un trasplante, se extraerán de su torrente sanguíneo (sangre periférica) o de su médula ósea.

    Recolección de células madre del torrente sanguíneo

    La mayor concentración de células madre sanguíneas se encuentra en la médula ósea. Sin embargo, las células madre sanguíneas se pueden mover o "movilizar" fuera de la médula ósea al torrente sanguíneo (sangre periférica) donde se pueden recolectar fácilmente. En la actualidad, la mayoría de los trasplantes utilizan células madre extraídas del torrente sanguíneo.

    Cuando se recolectan células madre sanguíneas del torrente sanguíneo, el procedimiento se llama recolección o recolección de células madre de sangre periférica.

    Antes de la cosecha, recibirá inyecciones de un medicamento como filgrastim (Neupogen®) o plerixifor (Mozobil®) durante un período de cuatro a cinco días. Estos medicamentos mueven las células madre de la médula ósea al torrente sanguíneo.

    La mayoría de las personas toleran bien estos medicamentos, aunque son comunes los síntomas leves, parecidos a los de la gripe. Los síntomas desaparecen unos días después de que cesan las inyecciones.

    Si está recolectando células madre para su propio trasplante, se pueden usar medicamentos de quimioterapia para ayudar a sacar las células madre de la médula ósea al torrente sanguíneo.

    Las recolecciones de células madre de sangre periférica se realizan en una clínica ambulatoria.

    • Te sentarás en una cómoda silla o en una cama.
    • Se insertará una aguja conectada a un tubo delgado y flexible en una vena de cada uno de sus brazos.
    • Se extraerá sangre de un brazo y se pasará a través de una máquina que separa las células madre.
    • El resto del producto sanguíneo le será devuelto a través del tubo conectado a la aguja en su otro brazo.
    • Cada recolección toma de tres a cuatro horas.
    • Puede tomar de uno a tres días recolectar suficientes células madre para el trasplante.
    • Si la recolección demora más de un día, puede regresar a casa cada noche después de la recolección.

    El procedimiento es indoloro. Sin embargo, es posible que se sienta mareado, frío o entumecido alrededor de los labios. Algunas personas sienten calambres en las manos causados ​​por el agente anticoagulante utilizado durante el procedimiento. Estos síntomas cesan cuando finaliza el procedimiento.

    Recolección de médula ósea

    El procedimiento utilizado para recolectar médula ósea para trasplante se llama extracción de médula ósea. Es un procedimiento quirúrgico que se realiza en el quirófano de un hospital. Por lo general, se realiza como un procedimiento ambulatorio.

    • Mientras esté bajo anestesia, se insertará una aguja en el hueso pélvico posterior, donde se encuentra una gran cantidad de médula ósea.
    • La médula ósea se extraerá con una jeringa.
    • Se requieren varias punciones en la piel y los huesos para extraer suficiente médula ósea para el trasplante.
    • No hay incisiones quirúrgicas involucradas, solo punciones en la piel donde se insertó la aguja.
    • Se aplicará un vendaje estéril en el sitio cuando finalice la recolección.

    La cantidad de médula ósea extraída depende del tamaño del paciente y de la concentración de células madre sanguíneas en su médula.

    Por lo general, se recolectan de uno a dos cuartos de médula y sangre. Si bien esto puede parecer mucho, su cuerpo generalmente puede reemplazarlo en cuatro semanas.

    Cuando pase el efecto de la anestesia, es posible que sienta algunas molestias en la cadera y la espalda baja durante varios días. El dolor es similar al que sentiría si sufriera una caída fuerte y se lastimara la cadera. Es posible que se sienta incómodo sentado durante un período prolongado o subir escaleras durante unos días. El dolor generalmente se alivia con acetaminofén (Tylenol®).


    19 Ventajas y desventajas de la investigación con células madre

    La investigación con células madre adopta dos formas principales: células madre adultas y células madre embrionarias. Cada línea celular que se recolecta ofrece la oportunidad de desarrollar nuevos tratamientos que pueden ayudar a detener una gran cantidad de enfermedades que afectan a la humanidad. Los tratamientos de sangre del cordón que involucran células madre han ayudado a tratar a más de 6,000 personas y más de 60 enfermedades y eso es solo el comienzo de lo que esta investigación médica puede ofrecer.

    Una de las principales ventajas de la investigación con células madre es la disponibilidad de líneas celulares y que se pueden obtener de forma ética. Las células madre adultas se pueden recolectar de individuos sanos accediendo a su médula ósea y otras fuentes de tejido. Las células madre embrionarias se pueden obtener de la sangre del cordón umbilical extraída después de que se haya extraído el cordón umbilical.

    En cuanto a las desventajas, uno de los principales puntos de contenido frente a este tipo de investigación es cómo se obtienen algunas células madre embrionarias. Estas células requieren la destrucción de un embrión cuando se recolectan, lo que para algunos es una decisión directa de poner fin a una vida humana. Ninguna cantidad de investigación médica, se argumentaría, debería realizarse a expensas de la vida misma, sin importar el número de personas que podrían ser potencialmente tratadas a partir de los procesos desarrollados a partir de la investigación.

    Hay ventajas y desventajas adicionales de la investigación con células madre que deben tenerse en cuenta. Estos son los puntos clave a considerar.

    ¿Cuáles son las ventajas de la investigación con células madre?

    1. Las células madre adultas tienen bajas tasas de rechazo.
    Las terapias se pueden desarrollar a partir de células madre adultas que se extraen de cada paciente. Estas células pueden luego transformarse en diversas terapias que corren un bajo riesgo de rechazo porque las células se extraen del individuo que necesita tratamiento. Incluso cuando se utilizan células sanguíneas familiares del cordón umbilical para desarrollar tratamientos, las tasas de rechazo son bastante bajas. Esto limita la necesidad de tratamientos inmunosupresores para mantener una calidad de vida positiva en el futuro.

    2. Algunas células madre se pueden transformar en células madre pluripotentes.
    Las células madre adultas, mediante el uso de factores de reprogramación de iPS, tienen la capacidad de reprogramarse en células madre pluripotentes. Una vez que esto ocurre, pueden activarse en células del mesodermo, endodermo o ectodermo. Este proceso permite los beneficios potenciales que las líneas de células madre embrionarias podrían proporcionar para tratamientos médicos sin la necesidad de destruir embriones para recolectar las células que se necesitan.

    3. Las opciones de tratamiento actuales para las células madre son numerosas.
    El uso más común de la terapia con células madre que se usa actualmente es para tratar pacientes con leucemia y linfoma con trasplante de médula ósea. Una terapia con células madre llamada Prochymal ha sido aprobada condicionalmente en Canadá para controlar la enfermedad de injerto contra huésped en niños que no responden a los tratamientos con esteroides. Holoclar es otro tratamiento potencial que puede ayudar a las personas con deficiencias limbares graves debido a quemaduras en los ojos. En los EE. UU., Hay 5 tratamientos de sangre de cordón hematopoyético que han sido aprobados por la FDA.

    4. Esta investigación nos da una idea de cómo funciona la vida humana.
    La investigación con células madre nos permite comprender cómo funcionan las células de nuestro cuerpo. Al comprender mejor estos procesos, es posible comprender cómo se desarrolla una enfermedad o dolencia. Incluso si no se desarrolla una terapia con células madre a partir de esta investigación, la comprensión obtenida puede ayudar a crear nuevos tratamientos que potencialmente pueden curar lo que está dañando nuestras células. Eso nos permite extender las tasas de esperanza de vida promedio, detener enfermedades e incluso reducir los costos de los tratamientos médicos.

    5. Debido a que las células madre tienen propiedades regenerativas, el potencial es ilimitado.
    Imagínese poder hacer crecer un órgano de reemplazo por uno que está fallando. O tener un veterano que perdió una extremidad en un ataque podría tener un reemplazo en un entorno de laboratorio y luego adjuntarlo para que no necesite una prótesis, podría tener una verdadera. El potencial de la investigación con células madre es ilimitado, incluida la posibilidad de mejorar la salud mental. Mejora la producción de insulina, repara el músculo cardíaco dañado después de un ataque cardíaco, repara tendones o ligamentos desgarrados e incluso ataca cánceres o virus. Las células madre embrionarias ofrecen un potencial similar, junto con la posibilidad de poder tratar ciertos trastornos genéticos o defectos de nacimiento para que más personas puedan vivir una vida feliz y saludable.

    6. Los tratamientos embrionarios se pueden desarrollar mediante la investigación con células madre.
    Muchos problemas que afligen a la condición humana ocurren durante las etapas iniciales del desarrollo del embrión. Los errores en la codificación de la célula pueden conducir a posibles defectos de nacimiento a medida que el embrión pasa a ser un feto. Al estudiar cómo las células madre comienzan a transformarse en los más de 200 tipos de células diferentes del cuerpo humano, la ciencia médica tiene el potencial de aprender cómo se desarrollan los defectos, errores genéticos y otros problemas y detener ese proceso antes de que comience, incluso si los padres lo están portadores de trastornos genéticos actuales.

    7. La investigación con células madre podría reducir la pérdida de embarazos.
    El aborto espontáneo se define como la pérdida espontánea de un embarazo antes de la semana 20. Hasta el 20% de los embarazos conocidos terminan en un aborto espontáneo, es decir, es probable que el número sea mayor porque la mayoría de los abortos espontáneos ocurren tan temprano en la etapa embrionaria del desarrollo que las mujeres no se dan cuenta de que han quedado embarazadas. La investigación con células madre ofrece el potencial de reducir este problema para que más embarazos puedan tener éxito con los tratamientos individualizados desarrollados a partir de este trabajo.

    8. Las células madre pueden auto-replicarse en cantidades enormes.
    Solo se necesitan unas pocas células madre adultas para crear potencialmente billones de células especializadas para un determinado tratamiento. Con la investigación en curso, incluso las líneas celulares actuales, incluidas las líneas embrionarias, pueden seguir repitiéndose y proporcionar oportunidades de investigación en curso.

    ¿Cuáles son las desventajas de la investigación con células madre?

    1. Las células madre embrionarias pueden tener altas tasas de rechazo.
    Se sabe que las terapias con células madre embrionarias crean varios problemas de salud en el futuro. Las tasas de rechazo son altas para estas terapias. La investigación ha demostrado que estas terapias fomentan el desarrollo de tumores. Algunas células madre embrionarias no responden a las secuencias de activación como se esperaba.

    2. Las células madre adultas tienen un tipo celular determinado.
    Sin la reprogramación de iPS, las células madre adultas tienen un tipo celular determinado. Esto significa que no se pueden transformar en diferentes tejidos celulares. Esto limita las terapias que pueden desarrollarse mediante la investigación con células madre porque las células, en su forma cruda, solo pueden involucrar el mismo tipo de tejido del que fueron recolectadas en primer lugar.

    3. Obtener cualquier forma de célula madre es un proceso difícil.
    Para recolectar células madre embrionarias, el embrión debe crecer en un cultivo. Una vez recolectadas, las células madre necesitan varios meses para crecer lo suficiente como para que puedan usarse potencialmente para la creación de una terapia. Las células madre adultas, especialmente las que se obtienen de la médula ósea de una persona, pueden ser extremadamente dolorosas de obtener para el paciente. Es posible que algunas personas no vivan cerca de una instalación que tenga la capacidad de obtener esas células, lo que crea otro conjunto de logística que debe resolverse.

    4. Los tratamientos con células madre son un producto no probado.
    Los tratamientos desarrollados a partir de células madre son experimentales en la fase actual de investigación. Existe la posibilidad de que un tratamiento de este tipo funcione con la investigación actual, pero hay más posibilidades de que no suceda nada. La terapia más eficaz en este momento es el trasplante de células madre hematopoyéticas (HSCtx). Tienen una eficacia del 90% y se realizan alrededor de 50.000 trasplantes por año.

    5. La investigación con células madre es un proceso costoso.
    El costo de un tratamiento con una sola célula madre que ha sido aprobado para su uso en los Estados Unidos es típicamente de alrededor de $ 10,000. Algunas clínicas han encontrado formas de reducir este costo hasta en un 20%. Fuera de los Estados Unidos, los costos de un solo tratamiento pueden llegar a los $ 100,000. El costo de recolectar un embrión para obtener células madre es de hasta $ 2,000 por instancia. Los servicios prestados para tomar células madre adultas pueden no estar incluidos en el costo del tratamiento y podrían ser de varios miles de dólares. Y, debido a que los tratamientos con células madre son experimentales en la mayoría de los casos, los planes de seguro médico y los beneficios proporcionados por el gobierno generalmente no brindan acceso a ellos.

    6. No sabemos si hay efectos secundarios a largo plazo de los que preocuparse.
    Decenas de miles de personas reciben trasplantes de células madre cada año, y las tasas de eficacia mejoran cada año para las docenas de enfermedades y dolencias que responden positivamente a dichos tratamientos. Lo que aún no sabemos es si hay consecuencias a largo plazo para tales terapias, incluso si se están viendo beneficios a corto plazo. En este momento se están llevando a cabo más de 3,500 estudios de investigación diferentes para determinar la efectividad de la investigación y las terapias con células madre, pero los resultados aún están pendientes.

    7. Siempre habrá alguna limitación a las posibilidades de investigación.
    La ética de la investigación con células madre siempre impondrá limitaciones al potencial médico de esta investigación. Los individuos deben decidir por sí mismos cómo responderán a la ética de esta investigación.¿Está permitido alterar las células madre adultas o las células madre embrionarias umbilicales? ¿Cuáles son las consecuencias de destruir un embrión para obtener células madre, incluso si ese embrión fuera descartado? Algunas personas sentirán que todo el proceso no es ético y que tiene el potencial de frenar esta investigación.

    8. La investigación se ha visto frenada por contradicciones fácticas.
    Algunas de las investigaciones en este campo han sido desacreditadas porque contienen cientos de contradicciones fácticas. Esto incluye parte del trabajo pionero en la investigación de células madre de Bodo-Eckehard Strauer, quien se centró en cómo las células madre podrían ayudar a tratar las afecciones cardiovasculares. La investigación actual ha tenido que corregir estas contradicciones antes de proceder con los beneficios potenciales futuros.

    9. Las oportunidades de investigación son algo limitadas, especialmente en los Estados Unidos.
    En 2001, cuando el gobierno de los EE. UU. Tomó medidas para limitar la financiación y la disponibilidad de la investigación con células madre a solo 19 líneas. La investigación en sí no estaba prohibida, pero las severas restricciones impuestas a la financiación de esa investigación hicieron que fuera prácticamente imposible de realizar durante más de una década. Algunos estados de los EE. UU. Tienen o tienen interés en restricciones adicionales o prohibiciones completas de la investigación con células madre embrionarias en su estado actual.

    10. Los adultos tienen muy pocas células madre.
    Las opciones de tratamiento que están disponibles para las células madre adultas sin reprogramación son pocas porque la cantidad de células que tienen los adultos es muy pequeña. Aunque residen en muchas áreas diferentes del cuerpo, están aislados de muestras de tejido y se desconoce su fuente actual. Ser capaz de separarlos es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, y la autorrenovación dentro del cuerpo puede tardar en ocurrir.

    11. La recolección actual de células madre embrionarias requiere la muerte de un embrión.
    La recolección de células madre embrionarias y células germinales puede ofrecer numerosas ventajas de investigación en comparación con las células madre adultas, pero los métodos actuales de recolección requieren la muerte del embrión. Las células madre embrionarias también tienen autorrenovaciones limitadas, medidas a los 2 años. Las células germinales pueden duplicarse un máximo de hasta 80 veces. Esto limita el potencial de investigación de cualquier línea existente.

    Las ventajas y desventajas de la investigación con células madre van más allá de la ética de este campo. Aunque los beneficios probados de la investigación con células madre son algo limitados según la ciencia actual, el potencial futuro de estos tratamientos sigue inspirando esperanza a muchos. A medida que los procesos para desarrollar células madre adultas en células programables, las cuestiones éticas pueden comenzar a desvanecerse. Hasta entonces, se debe considerar cada punto clave antes de llegar a una conclusión final.


    ¿Se deben recolectar las células madre? ¿O se pueden sintetizar? - biología

    Las células madre son importantes para los organismos vivos por muchas razones. En el embrión de 3 a 5 días, llamado blastocisto, las células internas dan lugar a todo el cuerpo del organismo, incluidos todos los muchos tipos de células y órganos especializados, como el corazón, los pulmones, la piel, los espermatozoides, huevos y otros tejidos. En algunos tejidos adultos, como la médula ósea, los músculos y el cerebro, las poblaciones discretas de células madre adultas generan reemplazos para las células que se pierden por el desgaste normal, lesiones o enfermedades.

    Dadas sus capacidades regenerativas únicas, las células madre ofrecen nuevos potenciales para el tratamiento de enfermedades como la diabetes y las enfermedades cardíacas. Sin embargo, queda mucho por hacer en el laboratorio y en la clínica para comprender cómo usar estas células en terapias basadas en células para tratar enfermedades, lo que también se conoce como medicina regenerativa o reparativa.

    Los estudios de laboratorio de las células madre permiten a los científicos conocer las propiedades esenciales de las células y qué las hace diferentes de los tipos de células especializadas. Los científicos ya están usando células madre en el laboratorio para detectar nuevos medicamentos y desarrollar sistemas modelo para estudiar el crecimiento normal e identificar las causas de los defectos de nacimiento.

    La investigación sobre células madre continúa avanzando en el conocimiento sobre cómo se desarrolla un organismo a partir de una sola célula y cómo las células sanas reemplazan a las células dañadas en organismos adultos. La investigación con células madre es una de las áreas más fascinantes de la biología contemporánea, pero, como ocurre con muchos campos de investigación científica en expansión, la investigación con células madre plantea preguntas científicas tan rápidamente como genera nuevos descubrimientos.

    ¿Pueden los médicos utilizar células madre para tratar a los pacientes? & # 160

    Algunas células madre, como la médula ósea adulta o las células madre de sangre periférica, se han utilizado en terapias clínicas durante más de 40 años. & # 160 Otras terapias que utilizan células madre incluyen el reemplazo de piel de células madre adultas extraídas de folículos pilosos que se han cultivado en cultivo para producir injertos de piel. & # 160 También se han llevado a cabo otros ensayos clínicos para daño / enfermedad neuronal utilizando células madre neurales. & # 160 Hubo efectos secundarios que acompañaron a estos estudios y se justifica una mayor investigación. & # 160 Aunque hay mucho investigación que se llevará a cabo en el futuro, estos estudios nos dan esperanza para el futuro de la terapéutica con la investigación de células madre.

    Terapias potenciales con células madre

    Terapias con células madre para adultos

    Los trasplantes de células madre de médula ósea y sangre periférica se han utilizado durante más de 40 años como terapia para trastornos sanguíneos como la leucemia y el linfoma, entre muchos otros. & # 160 Los científicos también han demostrado que las células madre residen en la mayoría de los tejidos del cuerpo y la investigación continúa. para aprender a identificar, extraer y proliferar estas células para su uso posterior en terapia. & # 160 Los científicos esperan producir terapias para enfermedades como la diabetes tipo I y la reparación del músculo cardíaco después de un ataque cardíaco.

    Los científicos también han demostrado que existe la posibilidad de reprogramar las ASC para hacer que se transdiferencian (vuelvan a convertirse en un tipo de célula diferente al tejido residente que estaba reponiendo). & # 160

    Terapias con células madre embrionarias (ESC)

    Existe potencial con los ESC para tratar ciertas enfermedades en el futuro. & # 160 Los científicos continúan aprendiendo cómo se diferencian los ESC y una vez que este método se comprenda mejor, la esperanza es aplicar el conocimiento para lograr que los ESC se diferencien en la célula de elección que es necesarios para la terapia del paciente. & # 160 Las enfermedades que se tratan con la terapia ESC incluyen diabetes, lesión de la médula espinal, distrofia muscular, enfermedades cardíacas y pérdida de visión / audición.

    Terapias con células madre pluripotentes inducidas

    Las terapias que utilizan iPSC son emocionantes porque las células somáticas del receptor se pueden reprogramar al estado en & # 8220ESC & # 8221. & # 160 Entonces se pueden aplicar mecanismos para diferenciar estas células para generar las células necesitadas & # 160. médicos porque esto evita el problema de la histocompatibilidad y la inmunosupresión de por vida, que es necesaria si los trasplantes usan células madre de donantes. & # 160

    Las células iPS imitan la mayoría de las propiedades de la ESC en el sentido de que son células pluripotentes, pero actualmente no llevan el bagaje ético de la investigación y el uso de la ESC porque las células iPS no han podido manipularse para hacer crecer la capa externa de una célula embrionaria necesaria para el desarrollo de la célula en un ser humano.


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    Papel de las nanopartículas a base de oro y plata en la diferenciación de células madre

    7.12 Conclusión

    La regeneración de tejidos basada en células madre enfrenta varios desafíos, incluida la incapacidad de las células para proliferar y diferenciarse en respuesta a inductores mecánicos y químicos, así como la producción ineficiente e insuficiente de factores que son esenciales para el crecimiento y la diferenciación de las células madre. El campo de la nanotecnología proporciona nanomateriales únicos con importantes aplicaciones clínicas en el área de la medicina regenerativa. Au y Ag se han utilizado para la regeneración de tejidos basada en células madre debido a sus interacciones con las células madre, los efectos sobre la diferenciación de las células madre en múltiples linajes y sus posibles aplicaciones terapéuticas. Estas nanopartículas han mostrado resultados prometedores para la liberación espacio-temporal y la cinética de factores de crecimiento / diferenciación, diferenciación de células madre y mejores condiciones de cultivo para la regeneración de tejidos in vitro e in vivo.


    Células madre: el secreto para cambiar

    Las neuronas creadas a partir de células madre inducidas en el laboratorio de Iqbal Ahmad & rsquos brillan en rojo con un tinte fluorescente. El neurocientífico del Centro Médico de la Universidad de Nebraska está investigando si las células nerviosas podrían algún día ayudar a restaurar la vista a los pacientes con glaucoma. Una vez inyectadas en un paciente, las células nerviosas funcionarían insertándose entre la retina y el nervio óptico, restaurando las señales al cerebro.

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    Dentro de su cuerpo, los glóbulos rojos están en constante movimiento. Entregan oxígeno a todos los tejidos de cada parte de su cuerpo. Estas células sanguíneas también arrastran los desechos. Entonces, su trabajo es crucial para tu supervivencia. Pero todo ese apretón a través de vasos diminutos es duro para los glóbulos rojos. Por eso solo duran unos cuatro meses.

    ¿De dónde provienen sus reemplazos? Células madre.

    Se trata de una familia de células muy especial. Cuando la mayoría de las demás células se dividen, las células hijas se ven y actúan exactamente como sus padres. Por ejemplo, una célula de la piel no puede producir nada más que otra célula de la piel. Lo mismo ocurre con las células del intestino o el hígado.

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    No células madre. Las células madre pueden convertirse en muchos tipos diferentes. Así es como un embrión crece de un solo óvulo fertilizado a un feto con billones de células especializadas. Necesitan especializarse para formar tejidos que funcionen de manera muy diferente, incluidos los del cerebro, la piel, los músculos y otros órganos. Más adelante en la vida, las células madre también pueden reemplazar las células desgastadas o dañadas, incluidos los glóbulos rojos.

    Las notables capacidades de las células madre las hacen muy interesantes para los científicos. Algún día, los expertos esperan usar células madre para reparar o reemplazar muchos tipos diferentes de tejidos, ya sean lesionados en accidentes o dañados por enfermedades. Tal terapia con células madre permitiría que el cuerpo se curara a sí mismo. Los científicos también han encontrado una manera de poner a trabajar células especializadas para reparar los daños. Juntas, estas terapias basadas en células podrían algún día hacer que las discapacidades permanentes sean cosa del pasado.

    Un tipo inusual de célula madre ofrece una promesa especial para tales usos terapéuticos. Por el reciente desarrollo de este tipo de células, Shinya Yamanaka compartió el Premio Nobel de Medicina de 2012.

    Las células madre sanguíneas viven dentro de sus huesos, en lo que se llama médula. Allí, se dividen una y otra vez. Algunas de las nuevas células siguen siendo células madre. Otros forman glóbulos rojos. Otros se transforman en cualquiera de los cinco tipos de glóbulos blancos que combatirán las infecciones. Aunque las células madre sanguíneas pueden convertirse en cualquiera de estas células sanguíneas especializadas, no pueden convertirse en células musculares, nerviosas u otros tipos de células. Son demasiado especializados para hacer eso.

    Otro tipo de célula madre está más generalizado. Estos pueden madurar en alguna tipo de célula en el cuerpo. Estas células madre se denominan pluripotentes (tinte PLU ree PO). La palabra significa tener muchas posibilidades. Y no es difícil entender por qué estas células han capturado la imaginación de muchos científicos.

    Hasta hace poco, todas las células pluripotentes procedían de embriones. Por eso los científicos las llamaron células madre embrionarias. Después de fertilizar un óvulo, se divide en dos. Estas dos células se vuelven a dividir para convertirse en cuatro células, y así sucesivamente. En los primeros días del desarrollo de este embrión, cada una de sus células es idéntica a todas las demás. Sin embargo, cada célula tiene el potencial de convertirse en cualquier tipo de célula especializada.

    Las células madre pluripotentes pueden madurar y convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. iStockphoto

    Cuando el embrión humano alcanza de tres a cinco días de vida, sus células comienzan a desarrollar su potencial. Ellos se especializan. Algunos se convertirán en células musculares o óseas. Otros formarán células pulmonares, o tal vez las células que recubren el estómago. Una vez que las células se especializan, sus “muchas posibilidades” de repente se vuelven limitadas.

    Al nacer, casi todas las células de un bebé se habrán especializado. Cada tipo de célula tendrá su propia forma y función distintivas. Por ejemplo, las células musculares serán largas y podrán contraerse o acortarse. Los glóbulos rojos serán pequeños y en forma de placa, por lo que pueden deslizarse a través de los vasos sanguíneos con facilidad.

    Escondidas entre todas estas células especializadas hay bolsas de células madre adultas. (Sí, incluso los recién nacidos tienen células madre "adultas"). A diferencia de las células madre embrionarias, las células madre adultas no pueden transformarse en todos y cada uno de los tipos de células. Sin embargo, las células madre adultas pueden reemplazar varios tipos diferentes de células especializadas a medida que se desgastan. Un tipo de célula madre adulta se encuentra en la médula y produce nuevas células sanguíneas. Se encuentran más tipos en otros tejidos, incluidos el cerebro, el corazón y el intestino.

    Entre las células madre de origen natural, el tipo embrionario es el más útil. Las células madre adultas simplemente no son tan flexibles. El tipo adulto también es relativamente raro y puede ser difícil de separar de los tejidos en los que se encuentra. Aunque más versátiles, las células madre embrionarias son difíciles de obtener y controvertidas. Eso es porque cosecharlos requiere destruir un embrión.

    Afortunadamente, los descubrimientos recientes en la investigación con células madre ofrecen ahora a los científicos una tercera opción, y potencialmente mejor.

    La búsqueda de respuestas

    En 2006, Shinya Yamanaka descubrió que las células especializadas, como las de la piel, podían volver a convertirse en células madre. Trabajando en la Universidad de Kyoto en Japón, este médico y científico indujo, o persuadió, células maduras para que se convirtieran en células madre. Lo hizo insertando un conjunto específico de genes en las células. Después de varias semanas, las células se comportaron como células embrionarias. Su nuevo tipo de células madre se denominan células madre pluripotentes inducidas o células madre iP (y, a veces, células iPS).

    El descubrimiento de Yamanaka representó un gran paso adelante. Las células madre iP ofrecen varias ventajas sobre las células madre embrionarias y adultas. Primero, las células madre de iP pueden convertirse en cualquier tipo de célula, al igual que las células madre embrionarias. En segundo lugar, se pueden fabricar a partir de cualquier tipo de célula inicial. Eso significa que son fáciles de obtener. En tercer lugar, en el futuro, los médicos podrían tratar a los pacientes con células madre creadas a partir de sus propios tejidos. Tales células coincidirían perfectamente con las demás, genéticamente. Eso significa que el sistema inmunológico del paciente (incluidos todos sus glóbulos blancos) no atacaría las células introducidas. (El cuerpo a menudo lanza un ataque que pone en peligro la vida contra los órganos trasplantados que provienen de otras personas porque no ofrecen una combinación tan perfecta. Para el cuerpo, parecen extraños y un "invasor" potencialmente peligroso).

    Los científicos de todo el mundo aprendieron de la técnica desarrollada por Yamanaka (que ahora trabaja en los Institutos Gladstone, afiliados a la Universidad de California en San Francisco). Muchos de estos investigadores adoptaron el procedimiento de Yamanaka para crear sus propias células madre pluripotentes inducidas. Por primera vez, los investigadores tenían una herramienta que podía permitirles producir células madre a partir de personas con enfermedades genéticas raras. Esto ayuda a los científicos a aprender qué hace que ciertos tipos de células mueran. Los expertos también pueden exponer pequeños lotes de estas células enfermas a diferentes medicamentos. Esto les permite probar literalmente miles de medicamentos para descubrir cuál funciona mejor.

    Y en el futuro, muchos expertos esperan que las células madre inducidas se utilicen para reemplazar las células madre adultas y las células de los tejidos que están dañados o muriendo.

    Las terapias requieren pacientes y paciencia

    Entre esos expertos se encuentra Anne Cherry, estudiante de posgrado de la Universidad de Harvard. Cherry está utilizando células madre inducidas para aprender más sobre una enfermedad genética muy rara llamada síndrome de Pearson. Un síndrome es un grupo de síntomas que ocurren juntos. Un síntoma del síndrome de Pearson es que las células madre de la médula ósea no pueden producir glóbulos rojos normales. Esta condición generalmente conduce a una muerte prematura.

    Placas de Petri que contienen células madre inducidas en el laboratorio de Anne Cherry en la Universidad de Harvard. Cada día, Cherry extrae el líquido naranja lleno de desechos y lo reemplaza con un líquido especial, llamado medio. El medio, que aparece aquí en rosa, contiene nutrientes que mantienen vivas las células. Cortesía de Anne Cherry

    Cherry ha comenzado a estudiar por qué fallan estas células madre.

    Comenzó tomando células de la piel de una niña con la enfermedad. Colocó las células en un tubo de ensayo y agregó genes para convertirlas en células madre. Durante varias semanas, las células comenzaron a producir proteínas para las que los genes insertados habían proporcionado instrucciones. Las proteínas hacen la mayor parte del trabajo dentro de las células. Estas proteínas desactivan los genes que hacen que las células actúen como células de la piel. En poco tiempo, las proteínas activaron los genes para hacer que estas células se comporten como células madre embrionarias.

    Después de unos tres meses, Cherry tenía un gran lote de nuevas células madre inducidas. Esas células ahora viven en placas de Petri en su laboratorio, donde se mantienen a temperatura corporal (37 ° Celsius o 98,6 ° Fahrenheit). El científico ahora está tratando de convencer a las células madre inducidas para que se conviertan en células sanguíneas. Después de eso, Cherry quiere descubrir cómo los mata el síndrome de Pearson.

    Mientras tanto, la paciente que donó las células de la piel sigue sin poder producir células sanguíneas por sí misma. Por lo tanto, los médicos deben darle transfusiones regulares de sangre de un donante. Aunque salvan vidas, las transfusiones conllevan riesgos, especialmente para alguien con una enfermedad grave.

    Cherry espera algún día convertir las células madre inducidas de la niña en células madre sanguíneas nuevas y saludables, y luego devolverlas al cuerpo de la niña. Hacerlo podría eliminar la necesidad de más transfusiones. Y dado que las células serían las propias de la niña, no habría riesgo de que su sistema inmunológico reaccionara a ellas como si fueran extrañas.

    En el Centro Médico de la Universidad de Nebraska en Omaha, Iqbal Ahmad está trabajando en el uso de células madre para restaurar la vista a los ciegos. Un neurocientífico, alguien que estudia el cerebro y el sistema nervioso, Ahmad se ha centrado en las personas que perdieron la vista cuando las células nerviosas de la retina del ojo murieron a causa de una enfermedad llamada glaucoma (glaw KOH muh).

    Ubicada dentro de la parte posterior del ojo, la retina convierte la luz entrante en señales eléctricas que luego se envían al cerebro. Ahmad está estudiando cómo reemplazar las células muertas de la retina por otras nuevas formadas a partir de células madre pluripotentes inducidas.

    El neurocientífico comienza extrayendo las células madre adultas de la córnea, o el tejido transparente que cubre la parte frontal del ojo. Estas células madre normalmente reemplazan las células perdidas por el desgaste del parpadeo. No pueden convertirse en células nerviosas, al menos no por sí mismas. Ahmad, sin embargo, puede transformar estas células en células madre iP. Luego, empujándolos, los convierte en células nerviosas.

    Para realizar la transformación, Ahmad coloca las células de la córnea en un lado de una placa de Petri. Luego coloca las células madre embrionarias en el otro lado. Una membrana en forma de malla separa los dos tipos de células para que no se puedan mezclar. Pero aunque no pueden tocarse, sí se comunican.

    Las células envían constantemente señales químicas a las que responden otras células. Cuando las células madre embrionarias "hablan", las células oculares "escuchan". Sus mensajes químicos persuaden a las células del ojo para que apaguen los genes que les dicen que sean células de la córnea. Con el tiempo, las células del ojo se convierten en células madre que pueden dar lugar a diferentes tipos de células, incluidas las nerviosas.

    Cuando el equipo de Ahmad implantó las células nerviosas en los ojos de ratones y ratas de laboratorio, migraron a la retina. Allí, comenzaron a reemplazar las células nerviosas que habían muerto de glaucoma. Algún día, el mismo procedimiento puede devolver la visión a las personas que han perdido la vista.

    Al usar las propias células del cuerpo para reparar lesiones o tratar enfermedades, las células madre no siempre son la respuesta. Aunque las células madre ofrecen enormes avances en la regeneración del tejido perdido, algunos tratamientos médicos pueden funcionar mejor sin ellas. Eso es gracias a la comunicación química que existe entre todas las células todo el tiempo. En algunas situaciones, las células altamente especializadas pueden actuar como conductoras, dirigiendo a otras células a cambiar su tono.

    En 2008, mientras trabajaba en la Universidad de Cambridge en Inglaterra, el neurólogo veterinario Nick Jeffery inició un proyecto que utilizaba células extraídas de la parte posterior de la nariz. Pero Jeffery y su equipo no tenían como objetivo crear células madre. En cambio, los científicos utilizaron esas células nasales para reparar las conexiones dañadas en la médula espinal.

    El neurólogo veterinario Nick Jeffrey está estudiando cómo usar las propias células de un perro para restablecer las conexiones entre las proyecciones largas y en forma de alambre, llamadas axones, que transmiten señales de una célula nerviosa a otra. Restablecer una conexión podría ayudar a los perros (y algún día a las personas) con lesiones en la columna a caminar normalmente de nuevo. Con el apoyo de un cabestrillo, Henry el perro salchicha, uno de los sujetos de Jeffery & # 8217, camina en una cinta de correr. Una cámara de video registra el movimiento de los reflectores en cada pata, lo que le permite a Jeffery medir qué tan bien se coordinan las patas delanteras y traseras a medida que el perro se mueve. Fotografía de Geoff Robinson

    La médula espinal es básicamente una cuerda de células nerviosas que transportan señales hacia y desde el cerebro y otras partes del cuerpo. Lesionar la médula espinal puede provocar parálisis o pérdida de sensibilidad e incapacidad para mover los músculos.

    Al igual que Ahmad, algunos investigadores están utilizando células madre para reemplazar las células nerviosas dañadas. Pero Jeffery, ahora en la Universidad Estatal de Iowa en Ames, no cree que tales técnicas sean siempre necesarias para ayudar a recuperarse de las lesiones de la columna. "El trasplante de células madre", señala el colega de Jeffery, el neurocientífico Robin Franklin, "es para reemplazar un tipo de célula faltante". En una lesión en la columna, no faltan las células nerviosas. Simplemente están cortados.

    Las células nerviosas contienen proyecciones largas en forma de alambre, llamadas axones, que transmiten señales a la siguiente célula. Cuando se lesiona la columna, estos axones pueden cortarse o cortarse. Dañar un axón es como cortar un cable: la señal deja de fluir. Entonces, los científicos de Cambridge se propusieron ver si podían restaurar esas señales.

    Jeffery y sus compañeros científicos trabajan con perros que han sufrido lesiones en la columna. Estos problemas son comunes en algunas razas, incluidos los perros salchicha. El equipo primero extrajo quirúrgicamente células de los senos nasales de los perros, o los espacios huecos en el cráneo detrás de la nariz. Estas no son células madre. Estas células en particular, en cambio, estimulan a las células nerviosas de la nariz a desarrollar nuevos axones. Estas células ayudan a los perros a mantener su sentido del olfato saludable.

    Los científicos cultivaron estas células de los senos nasales en el laboratorio hasta que se reprodujeron en grandes cantidades. Luego, los investigadores inyectaron las células en la médula espinal de dos de cada tres pacientes con perros. Cada perro tratado recibió una inyección de sus propias células. Los otros perros recibieron una inyección de solo el caldo líquido utilizado para alimentar a las células en crecimiento.

    Durante varios meses, los dueños de los perros llevaron repetidamente a sus mascotas al laboratorio para realizar pruebas en una cinta de correr. Esto permitió a los científicos evaluar qué tan bien los animales coordinaban sus patas delanteras y traseras mientras caminaban. Los perros que habían recibido las células nasales mejoraron constantemente con el tiempo. Los perros que recibieron solo el líquido no lo hicieron.

    Este tratamiento no resultó en una curación perfecta. Las células nerviosas volvieron a conectar varias porciones de la médula espinal. Pero las células nerviosas que alguna vez estuvieron vinculadas al cerebro permanecieron desconectadas. Aún así, estos datos de perros indican que las células nasales pueden ayudar a recuperarse de una lesión de la médula espinal.

    Estos nuevos desarrollos en la investigación celular sugieren que aún faltan unos años para avances médicos aún más notables. Yamanaka, Cherry, Ahmad, Jeffery, Franklin y muchos otros científicos están descubriendo constantemente secretos para el cambio celular. Y aunque no se puede enseñar nuevos trucos a un perro viejo, los científicos están descubriendo que lo mismo ya no se aplica a las células.

    Palabras de poder

    córnea La cubierta transparente sobre la parte frontal del ojo.

    embrión Un vertebrado o animal con columna vertebral, en sus primeras etapas de desarrollo.

    gene Sección de ADN que contiene las instrucciones genéticas para producir una proteína. Las proteínas hacen la mayor parte del trabajo en las células.

    glaucoma Enfermedad ocular que daña las células nerviosas que transmiten señales al cerebro.

    célula inmunitaria Glóbulo blanco que ayuda a proteger el cuerpo contra los gérmenes.

    molécula Una colección de átomos.

    la neuronao neurona) La unidad de trabajo básica del sistema nervioso. Estas células transmiten señales nerviosas.

    neurocientífico Investigador que estudia las neuronas y el sistema nervioso.

    parálisis Pérdida de sensibilidad en alguna parte del cuerpo e incapacidad para mover esa parte.

    retina El revestimiento sensible a la luz en la parte posterior del ojo. Convierte la luz en impulsos eléctricos que transmiten información al cerebro.

    seno Una abertura en el hueso del cráneo conectada a las fosas nasales.

    médula espinal La colección de neuronas en forma de cuerda que conectan el cerebro con los nervios de todo el cuerpo.

    tejido Una gran colección de células similares relacionadas que juntas funcionan como una unidad para realizar una función particular en los organismos vivos. Los diferentes órganos del cuerpo humano, por ejemplo, a menudo están hechos de muchos tipos diferentes de tejidos. Y el tejido cerebral será muy diferente del tejido óseo o cardíaco.

    transfusión El proceso de transferir sangre a una persona que se había extraído de otra.

    Citas

    P. Barry. "Células madre, muestra tu cara". Noticias de ciencia. 24 de agosto de 2008.

    S. Ornes. "Los premios Nobel de 2012". Noticias científicas para niños. 19 de octubre de 2012.

    E. Sohn. "De célula madre a cualquier célula". Noticias científicas para niños. 11 de octubre de 2005.

    S. Webb. "La sangre hace bien al cuerpo". Noticias científicas para niños. 17 de agosto de 2011.

    Obtenga más información sobre los conceptos básicos de las células madre en los Institutos Nacionales de Salud.

    Preguntas del profesor: preguntas que puede utilizar en su salón de clases relacionadas con este artículo.

    Acerca de Alison Pearce Stevens

    Alison Pearce Stevens es una ex bióloga y siempre friki de la ciencia que escribe sobre ciencia y naturaleza para niños. Vive con su esposo, sus dos hijos y una pequeña colección de criaturas tiernas (y no tan tiernas).

    Recursos para el salón de clases para este artículo Más información

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    CONCLUSIÓN

    Los campos de la TE y la investigación con células madre continúan buscando nuevas técnicas de reemplazo y rehabilitación de tejidos en el tracto genitourinario. Al identificar posibles reemplazos para las estrategias de tratamiento actuales, los estudios recientes han incluido ensayos controlados aleatorios para la terapia de inyección de células y estudios en animales que utilizan células madre mejoradas genéticamente que producen sustitutos de tejidos programados metabólicamente. Este último es muy prometedor para lograr la función celular dirigida y la regulación positiva de proteínas, y es una nueva aplicación de la terapia génica con células madre.

    El uso de células madre adultas, específicamente células progenitoras autólogas obtenidas de biopsia, parece tener suficiente utilidad clínica para in vitro expansión y generación de tejido autólogo, evitando así las controversias en torno al uso de hESCs.