Células madre: qué son, tipos, funciones y aplicaciones terapéuticas
Las células madre son células del cuerpo (células somáticas) que pueden dividirse y diferenciarse. Su capacidad de autorrenovación (producir copias de sí mismas) y su potencial para generar diferentes tipos celulares las hacen fundamentales para el desarrollo, el mantenimiento y la reparación de los tejidos.
Propiedades clave
- Autorrenovación: pueden reproducirse durante largos periodos sin diferenciarse.
- Potencia: capacidad para diferenciarse en uno o varios tipos celulares. Según su potencia se clasifican en totipotentes, pluripotentes, multipotentes, etc.
- Plasticidad: en algunos casos, muestran flexibilidad para generar tipos celulares fuera de su linaje habitual.
Tipos principales
Los dos grandes tipos de células madre de los mamíferos son las células madre embrionarias y las células madre adultas, que se encuentran en los tejidos de los adultos.
- Células madre embrionarias: provienen de embriones en etapas tempranas y son pluripotentes, es decir, pueden diferenciarse en casi todos los tipos de tejidos embrionarios especializados.
- Células madre adultas (somáticas): residen en órganos y tejidos y suelen ser multipotentes, limitadas a generar tipos celulares del tejido de origen. Actúan como reserva para reparar daños y mantener la homeostasis.
- Células madre perinatales: presentes en la sangre del la sangre del cordón umbilical, la placenta y otros tejidos perinatales; tienen características intermedias entre embrionarias y adultas.
- Células iPS (células madre pluripotentes inducidas): células somáticas reprogramadas en el laboratorio para recuperar características pluripotentes similares a las embrionarias, sin usar embriones.
Distribución y función en el organismo
Cuando un organismo crece, las células madre se especializan y asumen funciones específicas. Por ejemplo, los tejidos maduros, como la piel, los músculos, la sangre, los huesos, el hígado o los nervios, tienen distintos tipos de células especializadas. Como las células madre aún no están diferenciadas, pueden cambiar para convertirse en algún tipo de célula especializada. Los organismos también utilizan las células madre para sustituir las células dañadas y para el recambio normal de tejidos como la sangre, la piel y los tejidos intestinales.
Fuentes naturales y obtención
Las células madre se encuentran en la mayoría de las plantas y animales, si no en todos. En humanos y otros mamíferos, se localizan en nichos específicos, por ejemplo:
- Médula ósea y sangre periférica: fuente clásica de células madre hematopoyéticas. También existe la médula ósea como fuente importante.
- Sangre del cordón umbilical y placenta: contienen células madre hematopoyéticas y otras de interés clínico.
- Tisulares: como la piel, el tejido adiposo, el hígado, el intestino y el sistema nervioso, que contienen poblaciones madre con capacidades de reparación local.
Cultivo e investigación
Las células madre pueden crecer en cultivo de tejidos. En el cultivo, pueden transformarse en células especializadas, como las de los músculos o los nervios. Los métodos de cultivo permiten estudiar sus mecanismos de diferenciación, probar fármacos y producir células para aplicaciones terapéuticas experimentales.
La investigación en el campo de las células madre surgió a partir de los descubrimientos realizados en la década de 1960 y ha avanzado hasta incluir técnicas de reprogramación celular, edición genética y bioingeniería de tejidos.
Aplicaciones terapéuticas y clínicas
Actualmente se utilizan en terapias médicas, y los investigadores esperan que las células madre se utilicen en muchas terapias futuras. Algunas aplicaciones consolidadas o en desarrollo incluyen:
- Trasplantes hematopoyéticos: uso de células madre de médula ósea o sangre del cordón para tratar leucemias, linfomas y otras enfermedades sanguíneas.
- Terapias regenerativas: regeneración de tejidos dañados en corazón, hígado, piel, cartílago y nervios mediante trasplante celular o factores secretados por células madre (secretoma).
- Ingeniería de tejidos: combinación de células madre con andamios biomédicos para crear órganos o parches tisulares.
- Medicina personalizada y modelos de enfermedad: creación de células del paciente (por ejemplo, iPS) para estudiar enfermedades, probar fármacos y diseñar terapias individuales.
- Terapias inmunomoduladoras: ciertas células madre mesenquimales se investigan por su capacidad para reducir inflamación y modular la respuesta inmune.
Desafíos, riesgos y consideraciones éticas
- Riesgo de tumorigénesis: células pluripotentes no diferenciadas pueden formar teratomas si no se controlan correctamente.
- Rechazo inmunológico: las células trasplantadas pueden ser rechazadas por el sistema inmune del receptor.
- Control de la diferenciación: dirigir con precisión la diferenciación hacia el tipo celular deseado sigue siendo un reto técnico.
- Ética: el uso de células madre embrionarias plantea debates éticos relacionados con el origen de los embriones; las alternativas como las iPS reducen parte de esta controversia, aunque plantean sus propios desafíos científicos.
Perspectivas futuras
Los avances en reprogramación celular, edición genética (como CRISPR), biomateriales y comprensión de los nichos de células madre están acercando nuevas terapias a la clínica. Aunque muchas aplicaciones aún están en fase experimental o en ensayos clínicos, la expectativa es que las células madre desempeñen un papel creciente en la medicina regenerativa, el tratamiento de enfermedades degenerativas y la investigación biomédica.
Las células madre adultas de alta plasticidad pueden obtenerse de diversas fuentes, como la sangre del cordón umbilical y la médula ósea. Actualmente se utilizan en terapias médicas, y los investigadores esperan que las células madre se utilicen en muchas terapias futuras.
Células madre embrionarias humanas A: Colonias de células aún no diferenciadas. B: Célula nerviosa
Células madre embrionarias
Las células madre embrionarias (células ES) son células madre extraídas de la masa celular interna del embrión en fase inicial, llamado blastocisto. Los embriones humanos alcanzan la fase de blastocisto 4-5 días después de la fecundación. En ese momento, están formados por entre 50 y 150 células.El estado de las células madre, y en qué se convierten las células hijas, está influenciado por las señales de otras células del embrión.
Colonia de células madre embrionarias humanas
Células madre adultas
Las células madre adultas existen en todo el cuerpo una vez completado el desarrollo embrionario. Se encuentran en el interior de diferentes tipos de tejidos y permanecen en estado de no división hasta que se produce una enfermedad o una lesión tisular. Se han transformado permanentemente en células especializadas y han perdido la capacidad de dividirse y especializarse más. Una ventaja de las células madre adultas es que proporcionan una menor probabilidad de rechazo. Una desventaja sería que hay una disponibilidad limitada para obtenerlas.
Células madre vegetales
Las células madre de las plantas no están especializadas y pueden convertirse en cualquier tipo de célula vegetal. Se especializan en células de las raíces, las hojas o las flores. Las células madre se encuentran en los meristemos, en los ápices de las raíces y los tallos. Hacen posible que el crecimiento continúe.
Clonación de plantas
Se trata de plantas cultivadas a partir de esquejes (por tanto, la misma planta). Se sumergen en polvo hormonal de enraizamiento para desarrollar sistemas de raíces más grandes. Se convierten en tejidos (por ejemplo, xilema y floema) y órganos (por ejemplo, raíces, hojas y flores), convirtiéndose así en una planta completamente nueva.
La clonación de plantas es una forma barata de producir una nueva planta.
Células madre en medicina
Algunos cánceres pueden tratarse con células madre. La leucemia, un cáncer de los glóbulos blancos (WBC) es un ejemplo.
Este proceso consta de dos etapas:
- Quimioterapia y radioterapia para eliminar los glóbulos blancos cancerosos y detener la producción de más. Sin embargo, esto puede dejar al paciente con un sistema inmunitario gravemente comprometido con riesgo de infección.
- Un trasplante de médula ósea con células madre sanas (para producir glóbulos blancos normales).
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué son las células madre?
R: Las células madre son células del cuerpo (células somáticas) que pueden dividirse y diferenciarse. Aún no se han especializado en un tipo específico de célula, pero pueden cambiar para convertirse en algún tipo de célula especializada.
P: ¿Dónde se encuentran las células madre?
R: Las células madre se encuentran en la mayoría, si no en todas, las plantas y los animales.
P: ¿Cuándo comenzó la investigación en el campo de las células madre?
R: La investigación en el campo de las células madre surgió a partir de los descubrimientos realizados en la década de 1960.
P: ¿Cuáles son los dos grandes tipos de células madre de mamíferos?
R: Los dos grandes tipos de células madre de mamíferos son las células madre embrionarias y las células madre adultas, que se encuentran en los tejidos adultos.
P: ¿Cómo utilizan los organismos las células madre?
R: Los organismos utilizan las células madre para sustituir tejidos dañados o perdidos, así como para mantener la renovación normal de la sangre, la piel y los tejidos intestinales.
P: ¿Cómo pueden utilizar las células madre los investigadores?
R: Los investigadores pueden utilizarlas para terapias médicas y esperan que se utilicen para muchas terapias futuras.
