INVESTIGACIÓN ACERCA DE

LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS

¿Por qué tardó tanto este descubrimiento? Se puede encontrar la respuesta en la historia de la ciencia misma, donde frecuentemente los descubrimientos suceden una vez que se cuenta con las herramientas necesarias. Por ejemplo, ¿cómo se descubrieron las bacterias? Después del desarrollo del microscopio. El microscopio fue originalmente ideado para calcular la densidad del hilo en las telas. Un día, por curiosidad, Anton Van Leeuwenhoek usó su microscopio para ver una gota de agua y describió por primera vez minúsculos organismos moviéndose allí. Las bacterias fueron observadas por primera vez  .  .  .  y no únicamente así fueron descubiertas las bacterias, sino que pronto se dieron cuenta que éstas se encuentran en todos lados.

El descubrimiento de la función de las Células Madre en el cuerpo, sigue el mismo guión. Una proteína espontáneamente Fluorescente, llamada proteína verde,

fluorescente (PVF), fue aislada de la medusa Aequoria victoria, localizada en la profundidad del océano. Ya que la PVF es una proteína, es posible derivar el ADN responsable de su producción e incorporar el gen de la PVF en el núcleo de una célula madre. En este caso, todas las células derivadas de la célula madre fluorescente original también serán fluorescentes. El descubrimiento de la PVF es de tal importancia que, de hecho, fue galardonado con el Premio Nobel de Química en el 2008.

Cuando los científicos comenzaron a inyectar células madre fluorescentes en animales irradiados, un tratamiento que mata todas las células madre en el cuerpo, enseguida las células del tejido fluorescente comenzaron a aparecer en varios tejidos. Pero más notable fue el hecho de que si se ocasionaba una herida en cualquier tejido específico, el área de la herida pronto comenzaría a exhibir importantes cantidades de fluorescencia. El área dañada estaba siendo cubierta con nuevas células funcionales especializadas de ese tejido, pero las células eran fluorescentes, indicando que provenían de la médula ósea. Un proceso que hasta entonces había sido virtualmente invisible, de pronto se hacía visible: ¡un descubrimiento que está cambiando la forma en que se aprecia la ciencia biológica!

Debido al descubrimiento de la PVF, se demostró que las células madre adultas que provienen de la médula ósea tienen la habilidad natural de convertirse, dentro del cuerpo, en células del hígado, músculo, retina, riñón, páncreas, pulmón, piel y hasta del cerebro... poniendo fin al dogma de que nacemos con un número determinado de células cerebrales y de que el cerebro no se puede regenerar. Pero la observación más fascinante que resalta de estos estudios, es que este proceso es natural. Después de una herida o un simple trauma en un órgano, las células madre de la médula ósea viajan hacia ese órgano y desempeñan un papel crucial en el proceso de reparación del tejido.

EL PAPEL DE LAS CÉLULAS MADRE EN EL CUERPO

Como ya se ha mencionado anteriormente, las CMA son bien conocidas por su función en la constante renovación de células en la sangre (glóbulos rojos, linfocitos y plaquetas) y en la regeneración de los huesos, ligamentos, tendones y tejido conectivo. Sin embargo, hasta hace poco tiempo se creía que ésta era su única capacidad para convertirse en otros tipos de células.

Entonces, ¿cómo fue descubierto el verdadero papel que desempeñan las células madre en el cuerpo? ¿Cómo es que con el sofisticado nivel científico de hoy, es apenas hasta ahora que se descubre este fenómeno? Si se analiza cuidadosamente, este descubrimiento es nada menos que ¡el descubrimiento de un sistema en el cuerpo, completamente nuevo!

Un sistema es un tejido o un órgano, o un grupo de tejidos y órganos que consta de células específicas que realizan tareas igualmente específicas que afectan a otros órganos y tejidos, y que está dirigido a apoyar la salud y supervivencia de todo el organismo. Por ejemplo, el sistema cardiovascular está compuesto por el corazón y su tarea es la de bombear sangre con la finalidad de llevar nutrientes y oxígeno a cada célula del cuerpo. El sistema digestivo consta del estómago e intestinos (principalmente) y su tarea es la de digerir la comida y extraer los nutrientes que puedan ser absorbidos para alimentar cada célula del cuerpo. El sistema endocrino está compuesto por varios órganos cuya tarea es secretar compuestos llamados hormonas que modulan el funcionamiento de otros órganos y tejidos. Por ejemplo, el páncreas secreta insulina que permite el transporte de la glucosa hacia las células y la glándula tiroides secreta hormonas tiroidales que estimulan el metabolismo del cuerpo. En relación con las células madre, tenemos la médula ósea que secreta células que viajan hacia los tejidos dañados, restaurando su óptimo funcionamiento. ¡La ciencia ha descubierto el sistema de renovación del cuerpo!

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MÉDULA ÓSEA Y CÉLULAS MADRE

Muchos piensan que el hueso es una estructura sólida con muy poca circulación sanguínea, y que básicamente es un depósito de calcio sin vida. Esto para nada es cierto. Los huesos son estructuras vivas, con gran circulación sanguínea, y dada la importancia de la médula ósea como la fuente de las células madre, es pertinente describir brevemente lo que es la médula ósea.

Existen dos tipos de estructura ósea: compacta y esponjosa. Estas dos estructuras difieren en densidad y en qué tan herméticamente está organizado el tejido óseo. La fuerza de un hueso proviene de la cantidad y densidad de hueso compacto. La circulación sanguínea y la "vida" de un hueso están ubicadas en el hueso esponjoso. Es ahí donde se encuentra la médula ósea, en pequeñas cavidades dentro del hueso esponjoso.

En los niños, los huesos contienen únicamente médula roja. Sin embargo, conforme madura el esqueleto, la médula amarilla (que alberga grasa) desplaza a la médula roja en los huecos de los huesos largos de las extremidades. En los adultos, la médula roja permanece principalmente en las costillas, las vértebras, los huesos pélvicos y en el cráneo. Es en la médula roja donde las células madre son producidas, así que la transformación de la médula roja en médula amarilla explica la reducción de la producción de células madre conforme avanza la edad. La frecuencia de células madre en la médula ósea ha sido estimada en 1 por cada 10 mil células medulares, lo que da un estimado total de aproximadamente 150 millones de células madre.

En general, las células se dividen de manera natural a través de un proceso conocido como "división simétrica", por la cual la célula materna se divide en dos células hijas idénticas. Durante este proceso, se produce una copia del ADN de la célula materna. Como se muestra en el siguiente diagrama, una rama del ADN original (verde) y una rama de su copia (rojo) conforman cada célula hija. Sin embargo, en la médula ósea la división celular sucede a través de un proceso conocido como "división asimétrica", en la cual las dos células hijas no son idénticas.

Una hija hereda las copias del ADN, mientras que la otra retiene el ADN original. La primera es requerida para dejar la médula ósea, mientras que la segunda permanece en ésta, conservando el ADN original como plano maestro para células futuras.

Por lo tanto, a través de este proceso, a pesar de liberar células madre de la médula ósea, el número de células madre siempre permanece relativamente constante en ésta. Este proceso es también conocido como "la hipótesis de la hebra codificadora inmortal" (24). En consecuencia, el apoyo de la liberación de células madre de la médula ósea no agotará ni afectará a la misma.

EL POTENCIAL DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS

Actualmente ya sabemos que las CMA son células indiferenciadas o primitivas que pueden auto-renovarse y diferenciarse en células especializadas de varios tejidos. Aunque las CMA se encuentran predominantemente en la médula ósea, también pueden ser aisladas de varios tejidos, tales como el hígado, el intestino, los músculos, el cerebro, el páncreas, así como la sangre y muchos otros tejidos.

La función de las CMA que se encuentran en los tejidos es la de mantener y reparar el tejido en el cual están ubicadas, aunque las células madre locales al parecer están involucradas únicamente en reparaciones relativamente menores del tejido que ocupan. En caso de daño mayor o degeneración, la necesidad de células madre es mucho mayor que el número de células madre disponibles en el tejido, y las células madre que provienen de la médula ósea (BMSC, o Bone Marrow Stem Cells) son llamadas a contribuir en el proceso de reparación.

Tradicionalmente las BMSC han sido consideradas como células con poco potencial de plasticidad, siendo limitadas en su desarrollo para convertirse en glóbulos rojos, linfocitos, plaquetas, tejido óseo y conectivo. Sin embargo, mucho trabajo científico ha sido publicado en los últimos años, demostrando la excepcional plasticidad de las BMSC.

Después de su trasplante, se ha observado que las células de la médula ósea y las células madre hematopoiéticas enriquecidas (HSC, o Hematopoietic Stem Cells) tienen la capacidad de convertirse en células musculares, células del corazón, células endoteliales capilares, células del hígado, de los pulmones, del intestino y células de la piel, así como células neurales.

El Dr. Jang Y.Y., junto con otros colaboradores , llevó a cabo un elegante experimento en el cual se cocultivaron células madre con tejido de hígado, tanto normal como dañado. Las células madre y el tejido del hígado fueron separados por una membrana semi-permeable con poros suficientemente grandes para permitir el paso de las moléculas, pero lo suficientemente pequeños para impedir el paso de células de un compartimento a otro (tamaño del poro de 0,4μm).

MANUELMELENDEZRAMOS@LIVE.COM.MXUsando indicadores tanto para las células madre como para las células hepáticas, los autores documentaron que cuando las células madre fueron puestas en presencia del tejido hepático dañado, rápidamente adoptaron las características de las células hepáticas. En el lapso de ocho horas después de haber estado en contacto con el tejido hepático dañado, las células madre comenzaron su conversión a células hepáticas.

PREJUICIOS CIENTÍFICOS CONTRA LAS

CÉLULAS MADRE ADULTAS

La manera en que las células madre han sido definidas, ha creado prejuicios notorios que han afectado el desarrollo de la investigación de las células madre adultas (CMA) por mucho tiempo.

Como se ha mencionado previamente, a lo largo de las investigaciones científicas, las CME (Células Madre Embrionarias) llegaron a ser definidas como células que tienen la habilidad de crecer in vitro, que mantienen su integridad después de muchas generaciones y que se convierten en células de prácticamente cualquier tejido del cuerpo. Inicialmente, la intención de este concepto era el de definir todas las células madre en general. Sin embargo, al aplicarse a las células madre adultas, se encontró que:

> Es muy difícil que crezcan in vitro,

> No mantienen in vitro su integridad después de muchas generaciones,

> No se diferencian fácilmente in vitro,

> Una inyección subcutánea de CMA no conduce a la formación de un teratoma.

Por lo tanto, por mucho tiempo las CMA fueron consideradas como células madre menores con muy poca capacidad y potencial terapéutico.

Ciertamente las ASC mostraron algún nivel de "maternidad", como fue evidenciado por la habilidad de las células madre hematopoiéticas, o células madre adultas de la sangre, de convertirse en glóbulos rojos, linfocitos y plaquetas, pero la creencia de que eran limitadas en su habilidad de convertirse en otro tipo de células condujo a una disminución general en la investigación de su potencial terapéutico.

Un segundo prejuicio de investigación provino de la dificultad de hacer crecer las CMA in vitro. Al cultivar células madre embrionarias, pueden ser desarrolladas líneas celulares enteras a partir de una sola célula y la investigación puede llevarse a cabo de manera controlada con billones de células idénticas. Sin embargo, dado que las CMA no pueden crecer fácilmente in vitro, es mucho más difícil trabajar con las CMA en forma controlada. En consecuencia, las CMA han sido estudiadas en menor grado, dejando un importante vacío en la literatura científica entre las CME y las CMA.

A pesar de lo anterior, el potencial de las CMA ha sido claramente expuesto en los últimos cinco años gracias al trabajo de numerosos equipos científicos en todo el mundo. Extensa información científica indica que las CMA tienen capacidades comparables con las de las CME al ser estudiadas en un organismo vivo, en lugar de hacerlo en un tubo de ensayo. Por ejemplo, una CMA expuesta al tejido cerebral rápidamente se convertirá en una neurona o en una célula glial (también llamada neuroglía) cuando la CMA es expuesta al tejido del hígado, rápidamente se convertirá en una célula del hígado y células madre del folículo capilar pueden regenerar una médula espinal seccionada. En breve, las CMA pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula del cuerpo, lo cual abre una nueva y amplia senda de investigación en el campo de la salud y el bienestar.

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS (CME)

Las Células Madre Embrionarias (o CME) provienen de la masa celular interna de la blástula (o blastocisto), que es el embrión en sus primeros días. Las CME son pluripotenciales, lo que significa que pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula, lo cual es obvio ya que estas células desarrollarán a un ser humano completo. En la naturaleza, las CME tienen una vida muy corta ya que sólo existen en el embrión incipiente. Conforme las CME se desarrollan y se dedican a convertirse en diferentes tipos de células del feto en desarrollo, gradualmente pierden su pluripotencialidad. Sin embargo, cuando son cultivadas in vitro, las CME pueden mantenerse y proliferar casi eternamente.

Aunque las CME han sido investigadas por mucho tiempo como parte del estudio del desarrollo embrionario, sólo es a partir de 1998 que las CME humanas han podido ser desarrolladas exitosamente in vitro. El cultivo exitoso de las CME humanas, inmediatamente provocó una serie de preguntas:

> Dado que las CME pueden convertirse casi en cualquier tipo de célula del cuerpo,

   ¿podría una inyección de CME llevar a mejoras significativas en la salud?

> ¿Sería posible hacer crecer órganos in vitro para fines de trasplantes?

> ¿Podríamos manipular el material genético de las células madre embrionarias con la  

   finalidad de reparar genes defectuosos en un órgano?

Pero tales disertaciones y esfuerzos se vieron rápidamente obstaculizados por profundas consideraciones éticas y morales. Dado que el origen de las CME humanas tienen que ser embriones humanos, el punto central de este asunto, inmerso en las religiones, es: "¿cuándo se considera que un embrión es un ser humano completo?".

La idea de desarrollar embriones humanos con el único propósito de extraer las CME es obviamente cuestionable. Muchas personas creen que el óvulo fertilizado, al tener el potencial de convertirse en un ser humano completo, es ya legalmente una persona. Por lo tanto, basado en este punto de vista, el uso de las CME es semejante a asesinar. 

Por otra parte, los que apoyan la investigación de las CME argumentan que un embrión está lejos de ser un ser humano completo, y si la utilización de embriones puede salvar vidas e incrementar su calidad de vida, entonces vale la pena. Después de todo, argumentan los que apoyan la investigación de las CME, que tales embriones provienen de óvulos fertilizados que ya no fueron utilizados en clínicas de fertilidad y que de cualquier manera serán desechados, entonces ¿por qué no usarlos para salvar vidas en lugar de descartarlos? Hasta ahora, este debate ha tenido muy restringido el desarrollo de la investigación de las CME.

Haciendo a un lado estas consideraciones éticas y morales, el punto principal es que a pesar de todas las promesas de la investigación de las CME, casi 10 años de investigación no han producido un tratamiento exitoso y seguro. Muchos estudios, utilizando las CME, han mostrado que aunque los resultados a veces pueden ser extraordinarios, hay un riesgo significativo de desarrollar tumores.

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¿QUÉ ES UNA CÉLULA MADRE ADULTA (CMA)?

Las células madre se definen como células que tienen la capacidad particular de autoreplicarse durante toda la vida de un organismo y de diferenciarse en células de varios tejidos. La mayor parte de las células del cuerpo están especializadas y juegan un papel muy definido en el cuerpo. Por ejemplo, las células del cerebro responden a señales eléctricas que provienen de otras células cerebrales y liberan neurotransmisores, las células de la retina son activadas por la luz y las células-ß del páncreas producen insulina. Tales células, llamadas células somáticas, nunca se diferenciarán en otro tipo de células, ni siquiera proliferarán. En contraste, las células madre son células primitivas que permanecen indiferenciadas hasta que reciben una señal avisándoles que se conviertan en varios tipos de células especializadas.

Generalmente, hay dos tipos de células madre: las células madre embrionarias y las células madre adultas. Las células madre embrionarias son células aisladas de la blástula, que es el embrión incipiente de alrededor de ocho días de vida, en tanto que las células madre adultas son las que se encuentran en el cuerpo después del nacimiento. El término "células madre adultas" no se refiere a las características asociadas con la edad adulta; es para diferenciarlas del embrión en desarrollo. Las células madre en la médula ósea de un bebé recién nacido, por ejemplo, o las células madre encontradas en el cordón umbilical, son consideradas como células madre adultas.

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