Que son las celulas madre?

¿Qué son las células madre?

Las células madre son una clase de células indiferenciadas que son capaces de diferenciarse en tipos de células especializadas. Comúnmente, las células madre provienen de dos fuentes principales:

Los embriones formados durante la fase de blastocisto de desarrollo embriológico (células madre embrionarias) y Tejidos adultos (células madre adultas).
Ambos tipos se caracterizan generalmente por su potencia, o potencial de diferenciarse en diferentes tipos de células (tales como piel, músculo, hueso, etc.).
Veamos este video que resume como se generan, Haz Click AQUI:



 

Las células madre adultas

Un estudio científico que examina las células Adulto o células madre somáticas indica que existen en todo el cuerpo después del desarrollo embrionario y se encuentran dentro de diferentes tipos de tejido. Estas células madre se han encontrado en tejidos tales como el cerebro, la médula ósea, la sangre, los vasos sanguíneos, los músculos esqueléticos, la piel y el hígado. Ellos permanecen en un estado de reposo o no se dividen por años hasta que se activa por una enfermedad o lesión de los tejidos.
Las células madre adultas se pueden dividir o auto-renovarse indefinidamente, lo que les permite generar una gran variedad de tipos de células del órgano de origen o incluso regenerar todo el órgano original. Se cree generalmente que las células madre adultas son limitados en su capacidad de diferenciarse en función de su tejido de origen, pero hay alguna evidencia que sugiere que pueden diferenciar para convertirse en otros tipos de células.

Las células madre embrionarias

Las células madre embrionarias se derivan de una de edad de cinco días del embrión humano o que está en la fase de desarollo del blastocisto. Los embriones son generalmente extras que se han creado en la FIV (fertilización in vitro) clínicas donde varios óvulos son fertilizados en un tubo de ensayo, pero sólo uno se implanta en una mujer.
La reproducción sexual comienza cuando el esperma de un hombre fertiliza el óvulo de una hembra (óvulo) para formar una sola célula llamada cigoto. La célula cigoto solo entonces comienza una serie de divisiones, formando 2, 4, 8, 16 células, etc. Después de cuatro a seis días - antes de la implantación en el útero - esta masa de células se llama blastocisto. El blastocisto se compone de una masa celular interna (embrioblasto) y una masa celular externa (trofoblasto). La masa celular externa se convierte en parte de la placenta, y la masa celular interna es el grupo de células que se diferencian para convertirse en todas las estructuras de un organismo adulto. Esta última masa es la fuente de las células madre embrionarias totipotentes - células (células con potencial total de convertirse en cualquier célula en el cuerpo).
9-semanas Embrión Humano de embarazo ectópico

En un embarazo normal, la etapa de blastocisto continúa hasta la implantación del embrión en el útero, momento en el que el embrión se conoce como un feto. Esto suele ocurrir al final de la décima semana de gestación después de que se han creado todos los órganos del cuerpo.
Sin embargo, cuando la extracción de células madre embrionarias, las señales de fase de blastocisto cuando para aislar las células madre mediante la colocación de la "masa celular interna" del blastocisto en una placa de cultivo que contiene un caldo rico en nutrientes. Al carecer de la estimulación necesaria para diferenciar, comienzan a dividirse y replicar manteniendo al mismo tiempo su capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo humano. Eventualmente, estas células no diferenciadas pueden ser estimulados para crear células especializadas.
 
Colonia de células madre embrionarias humanas

Las células madre se extrajeron ya sea a partir de tejido adulto o de un cigoto dividido en una placa de cultivo. Una vez extraídos, los científicos colocan las células en un cultivo controlado que les prohíbe más especializacion o diferenciacion pero que por lo general les permite dividirse y se replican. El proceso de crecimiento de un gran número de células madre embrionarias ha sido más fácil que crece un gran número de células madre adultas, pero se están haciendo progresos para ambos tipos de células.

Las células madre vegetales

En contraste con las células animales, las células madre vegetales presentan un mayor potencial porque son Totipotentes, lo que significa que cada una de estas células posee la capacidad de generar nuevos  órganos (hojas, flores, etc.). De hecho, la plasticidad y versatilidad de estas células es tal que a partir de una sola célula totipotente se puede regenerar una planta entera, porque dispone, en su núcleo, de toda la información genética necesaria para desarrollarla.
Las células madre vegetales, son un excelente e innovador material para el cuidado de la piel y el cabello. Ésto es debido a que los extractos procedentes de estas células presentan unas propiedades muy innovadoras que son el resultado de la aplicación de un nuevo concepto cosmético desarrollado por Madame Dugard y que recibe el nombre de Dermocosmetica.
Uno de los aspectos más innovadores que caracteriza a las células madre vegetales es que reúnen, en un solo producto, dos conceptos que hasta ahora pocos productos cosméticos han podido combinar: naturaleza y tecnología.

Mediante las células madre vegetales se puede obtener un producto natural, ya que son las propias células de las plantas las que producen el compuesto y, al mismo tiempo, es el resultado de un proceso biotecnológico que aumenta las propiedades beneficiosas de la planta.

Líneas de células madre

Una vez que las células madre se ha permitido dividir y propagar en una cultura controlada, la colección de división, y las células sanas, no diferenciadas que se llama una línea de células madre. Estas líneas de células madre son gestionados y compartidos entre los investigadores posteriormente. Una vez bajo control, las células madre pueden ser estimulados a especializarse como dirigido por un investigador - un proceso conocido como diferenciación dirigida. Las células madre embrionarias son capaces de diferenciarse en más tipos de células que las células madre adultas.

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

Totipotentes: La capacidad de diferenciarse en todos los posibles tipos de células. Ejemplos de ello son el cigoto formado en la fecundación de huevos y las primeras células que resultan de la división del zigoto.

Pluripotentes: La capacidad de diferenciarse en casi todos los tipos de células. Los ejemplos incluyen las células madre embrionarias y las células que se derivan de las capas de mesodermo, endodermo y ectodermo germinales que se forman en las etapas iniciales de la diferenciación de células madre embrionarias.

Multipotentes: La capacidad de diferenciarse en una familia estrechamente relacionada de las células. Los ejemplos incluyen células hematopoyéticas (adultos) madre que pueden convertirse en los glóbulos rojos y blancos o plaquetas.

Oligopotente: La capacidad de diferenciarse en unas pocas células. Los ejemplos incluyen (adulto) linfoide o células madre mieloides.

Unipotente: La capacidad única para producir células de su propio tipo, pero tienen la característica de auto-renovación necesaria para etiquetar una célula madre. Los ejemplos incluyen células madre (adulto) musculares.

Las células madre embrionarias pluripotentes se consideran en lugar de totipotentes porque no tienen la capacidad de convertirse en parte de las membranas extra-embrionarias o la placenta.

Identificación de células madre

Aunque no hay un acuerdo completo entre los científicos de cómo identificar las células madre, la mayoría de las pruebas se basan en asegurarse de que las células madre son indiferenciadas y capaz de auto-renovación. Las pruebas a menudo se llevan a cabo en el laboratorio para comprobar si estas propiedades.

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

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

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

La investigación con células madre y aplicaciones

Los científicos y los investigadores están interesados en las células madre por varias razones. Aunque las células madre no sirven una función, muchos tienen la capacidad para atender a cualquier función después de que se les instruye a especializarse. Cada célula en el cuerpo, por ejemplo, se deriva del primero pocas células madre formadas en las primeras etapas de desarrollo embriológico. Por lo tanto, las células madre extraídas de embriones pueden ser inducidas a convertirse en cualquier tipo de célula deseado. Esta propiedad hace que las células madre lo suficientemente poderosas para regenerar el tejido dañado en las condiciones adecuadas.

La regeneración de órganos y tejidos

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

Tratamiento de la enfermedad cardiovascular

Un equipo de investigadores del Hospital General de Massachusetts, informó en PNAS Early Edition (edición de julio de 2013) que fueron capaces de crear vasos sanguíneos en ratones de laboratorio utilizando células madre humanas.
Los científicos extrajeron células precursoras vasculares derivadas de células madre pluripotentes inducidas por el hombre de un grupo de adultos con diabetes tipo 1, así como de otro grupo de adultos "sanos". Luego se implantan sobre la superficie de los cerebros de los ratones.
Dentro de dos semanas de la implantación de las células madre, se habían formado redes de vasos sanguíneos perfundidos-- que se prolongó durante 280 días. Estos nuevos vasos sanguíneos eran tan buenos como los naturales adyacentes.

Los autores explican que el uso de células madre para reparar o regenerar vasos sanguíneos podría eventualmente ayudar a tratar pacientes humanos con enfermedades cardiovasculares y vasculares.
Tratamiento de la enfermedad de cerebro
Además, las células y tejidos de reemplazo pueden ser utilizados para tratar enfermedades cerebrales como el Parkinson y el Alzheimer por la reposición de los tejidos dañados, trayendo de vuelta las células cerebrales especializadas que mantienen los músculos innecesarios se mueva. Las células madre embrionarias han sido recientemente dirigido a diferenciarse en estos tipos de células, y lo que los tratamientos son prometedores.

Terapia de la deficiencia de la célula

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

Tratamientos de enfermedades de la sangre

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

Enfermedades Cardiovascules

Estas incluyen la hipertensión, enfermedad coronaria, accidente cerebrovascular y la insuficiencia cardíaca congestiva, ha clasificado como la primera causa de muerte en los Estados Unidos todos los años desde 1900, excepto 1918, cuando la nación luchó con una epidemia de gripe. Cerca de 2.600 estadounidenses mueren de enfermedades cardiovasculares cada día, aproximadamente una persona cada 34 segundos. Teniendo en cuenta el envejecimiento de la población y los relativamente dramáticos aumentos recientes en la prevalencia de factores de riesgo cardiovascular como la obesidad y la diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares será un problema de salud significativo hasta bien entrado el siglo 21.
Se pueden privar a los tejidos del corazón de oxígeno, matando así las células musculares cardíacas (cardiomiocitos). Esta pérdida desencadena una cascada de eventos perjudiciales, incluyendo la formación de tejido de cicatriz, una sobrecarga del flujo de sangre y la capacidad de presión, el estiramiento excesivo de las células cardíacas viables que intentan mantener el gasto cardíaco, lo que lleva a la insuficiencia cardíaca, y la muerte eventual. Restauración de tejido del músculo cardíaco dañado, a través de la reparación o regeneración, por lo tanto es una potencialmente nueva estrategia para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.

Posibilidad de uso

La investigación con células madre está mejorando a pasos agigantados. Estos pronto pueden convertirse en la base para el tratamiento de enfermedades como la enfermedad de Parkinson, la diabetes, la insuficiencia cardíaca, enfermedad cardíaca parálisis cerebral y anfitrión de otras dolencias crónicas.
Las células madre también se pueden usar para el cribado de nuevos fármacos y toxinas y la comprensión de los defectos de nacimiento sin someter voluntarios humanos a las toxinas y fármacos.

¿Cuáles son los usos potenciales de las células madre humanas y de los obstáculos que deben superarse antes de que se dieron cuenta de estos usos potenciales?

Hay muchas maneras en que las células madre humanas se pueden utilizar en la investigación y de la clínica. Los estudios sobre células madre de embriones humanos rendirán información acerca de los complejos acontecimientos que ocurren durante el desarrollo humano. Un objetivo principal de este trabajo es identificar cómo indiferenciado de células madre se convierten en las células diferenciadas que forman los tejidos y órganos. Los científicos saben que convertir los genes dentro y fuera es fundamental en este proceso. Algunas de las condiciones médicas más graves, como cáncer y defectos congénitos, se deben a la división celular anormal y la diferenciación. Una comprensión más completa de los controles genéticos y moleculares de estos procesos puede proporcionar información acerca de cómo se presentan tales enfermedades y sugieren nuevas estrategias para la terapia. Como era de esperar el control de la proliferación celular y la diferenciación requiere investigación básica adicional sobre las señales moleculares y genéticos que regulan la división celular y la especialización. Mientras que los últimos acontecimientos con células iPS sugieren algunos de los factores específicos que pueden estar implicados, técnicas deben concebirse para introducir estos factores de manera segura en las células y el control de los procesos que son inducidos por estos factores.

Las células madre humanas se están utilizando actualmente para probar nuevos medicamentos. Nuevos medicamentos se prueban para la seguridad en las células diferenciadas generadas a partir de líneas de células pluripotentes humanas. Otros tipos de líneas celulares tienen una larga historia de ser utilizado de esta manera. Líneas celulares de cáncer, por ejemplo, se utilizan para cribar fármacos potenciales anti-tumorales. La disponibilidad de células madre pluripotentes permitiría pruebas de drogas en una gama más amplia de tipos de células. Sin embargo, para la detección de drogas con eficacia, las condiciones deben ser idénticos cuando se comparan diferentes drogas. Por lo tanto, los científicos deben ser capaces de controlar con precisión la diferenciación de células madre en el tipo de célula específico en el que se probaron los fármacos. Para algunos tipos de células y tejidos, el conocimiento actual de las señales que controlan la diferenciación se queda corto de ser capaz de imitar estas condiciones precisamente para generar poblaciones puras de células diferenciadas para cada fármaco se está probando.

Tal vez el más importante aplicación potencial de las células madre humanas es la generación de células y tejidos que podrían ser utilizados para terapias basadas en células. Hoy en día, los órganos y tejidos donados se utilizan a menudo para reemplazar tejido enfermo o destruido, pero la necesidad de los tejidos y órganos trasplantables es mucho mayor que la oferta disponible. Las células madre, dirigidas a diferenciarse en tipos de células específicas, ofrecen la posibilidad de una fuente de células y tejidos de reemplazo para tratar enfermedades incluyendo la degeneración macular, lesión de la médula espinal, apoplejía, quemaduras, enfermedades del corazón, diabetes, osteoartritis, y la artritis reumatoide renovable.

La reparación del músculo del corazón con células madre adultas. Esta cifra se divide en dos paneles, con cada ilustra una posible medio por el que las células madre adultas podrían ayudar a regenerar el músculo cardíaco dañado. A la izquierda, un corazón de ratón se inyecta con una jeringa de células madre adultas-verdes etiquetados. A continuación, una lupa muestra un primer plano de las células musculares del corazón dañadas (gris-negro) junto a una zona del músculo cardíaco sano (rosa). Las flechas indican que las células madre adultas se entremezcla con las fibras musculares del corazón. A la derecha, se muestra un ratón de ser inyectado en los vasos sanguíneos de la cola con una jeringa de células madre de médula ósea humana de color rosa. La lupa en este panel muestra de nuevo un primer plano de las células dañadas del corazón musculares (gris-negro) próximos a una zona del músculo cardíaco sano (rosa). Las células madre de la médula ósea humana de color rosa se entremezclan con las fibras musculares del corazón y el texto indica que inducen la formación de nuevos vasos sanguíneos en el músculo cardíaco dañado y también causan proliferación de vasos sanguíneos del corazón existentes.

Descubrimiento científico general

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

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

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

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

Quimeras

La gente también en desacuerdo con la creación de quimeras. Una quimera es un organismo que tiene tanto en células o tejidos humanos y animales. A menudo en la investigación de células madre, las células humanas se insertan en animales (como ratones o ratas) y se dejó desarrollar. Esto crea la oportunidad para que los investigadores ver lo que sucede cuando se implantan células madre. Muchas personas, sin embargo, se oponen a la creación de un organismo que es "parte humana".
 

Cuestiones jurídicas

El debate de células madre se ha elevado al nivel más alto de los tribunales en varios países. La producción de líneas de células madre embrionarias es ilegal en Alemania, Austria, Dinamarca, Francia, Alemania e Irlanda, pero permitido en Finlandia, Grecia, Países Bajos, Suecia y el Reino Unido. En los Estados Unidos, no es ilegal para trabajar con o crear líneas de células madre embrionarias. Sin embargo, el debate en los EE.UU. es acerca de la financiación, y de hecho es ilegal que los fondos federales que se utilizarán para la investigación de líneas de células madre que se crearon después de agosto de 2001.

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