ESPECIALES

Esta vez Goretti Virgili nos habla de las células madre. En estos tiempo donde hay tanta polémica sobre este tipo de investigaciones nada como estar mejor informado.
Este artículo es una introducción a este fascinante mundo que produce tantos miedos a unos y tantas promesas y esperanzas a aquellos que sufren de enfermedades degenerativas incurables.

Colonia de células madre embrionarias humanas. Foto: UWM.

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

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

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

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

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

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

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

El potencial de las células madre

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

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

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

Aplicaciones de las células madre

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

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

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

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

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

Goretti Virgili López es licenciada en Ciencias Biológicas por la Universidad de Barcelona. Después de su graduación realizó investigación científica en virología en la Universidad de California en Davis (EEUU), obtuvo un máster en biomedicina en el Hospital Clínic-Universidad de Barcelona y en la actualidad realiza su doctorado sobre agricultura molecular aplicada a medicina en la Universidad de Heidelberg (Alemania).