El cultivo de células madre

Cultivo de celulas madre, aparato en laboratorio

Tipos de células madre y su finalidad

Las células madre son las que pueden convertirse en muchos tipos de células diferentes y en muchos tejidos sirven como una especie de sistema de reparación interno, dividiéndose esencialmente sin límite para reponer otras células, siempre y cuando la persona o animal siga vivo. Cuando una célula madre se divide, cada nueva célula tiene el potencial de seguir siendo una célula madre o convertirse en otro tipo de célula con una función más especializada, tal como una célula muscular, un glóbulo rojo, o una célula del cerebro.

Las células madre se distinguen de otros tipos de células por dos características importantes. Primero, son células no especializadas capaces de renovarse a través de la división celular, a veces después de largos períodos de inactividad. En segundo lugar, bajo ciertas condiciones fisiológicas o experimentales, pueden ser inducidas a convertirse en células del tejido o de órganos específicos con funciones especiales. En algunos órganos, como el intestino y la médula ósea, las células madre se dividen periódicamente para reparar y reemplazar los tejidos desgastados o dañados. En otros órganos, sin embargo, tales como el páncreas y el corazón, las células madre se dividen sólo en condiciones especiales.

Los científicos han trabajado hasta hace poco con dos tipos de células madre de animales y humanos: las células madre embrionarias y las células madre no embrionarias o adultas.

Celula madre embrionaria

Los científicos descubrieron la manera de obtener células madre embrionarias a partir de embriones tempranos de ratón hace casi 30 años, en 1981. El estudio detallado de la biología de las células madre de ratón llevó al descubrimiento, en 1998, de un método para obtener células madre  de embriones humanos y cultivar las células en el laboratorio. Estas células se llaman células madre de embriones humanos. Los embriones utilizados en estos estudios fueron creados con fines reproductivos a través de procedimientos de fertilización in vitro. Cuando ya no eran necesarios para tal fin, fueron donados para la investigación con el consentimiento informado del donante. En 2006, los investigadores hicieron otro gran avance identificando  las condiciones que permiten a algunas células adultas especializadas ser “reprogramadas” genéticamente para asumir el estado de células madre. A este nuevo tipo de células madre, se le llama células madre pluripotentes inducidas (iPSCs en inglés).

Cultivo de células madre embrionarias en laboratorio

La mayoría de células madre embrionarias, que son las que derivan de embriones,  se desarrollan de huevos que han sido fertilizados in vitro –en una clínica de fertilización in vitro, y luego donadas para investigaciones.

cultivo de celulas madre, placa celular

El cultivo de células es el crecimiento de células en laboratorio. Las células madre embrionarias humanas se generan mediante la transferencia de células de un embrión de preimplantación a  una placa de cultivo de laboratorio de plástico que contiene un caldo nutriente conocido como medio de cultivo. Las células se dividen y se extienden sobre la superficie del plato. En el protocolo original, la superficie interior de la placa de cultivo fue revestida con células de la piel de ratón embrionario especialmente tratadas para que no se divida. Esta capa de recubrimiento de las células se llama capa de alimentación. Las células de ratón en la parte inferior de la placa de cultivo proporcionan a las células una superficie pegajosa a la que pueden adherirse. Además, las células alimentadoras liberan nutrientes en el medio de cultivo. Ahora, los investigadores han ideado maneras de hacer crecer células madre embrionarias sin células alimentadoras de ratón. Este es un avance científico significativo debido al riesgo de que los virus u otras macromoléculas de las células de ratón puedan ser transmitidos a las células humanas.

El proceso de subcultivo de las células se repite muchas veces y durante muchos meses. Cada ciclo de subcultivo de las células se conoce como un pasaje. Una vez establecida la línea celular, las células originales producen millones de células madre embrionarias. Las células madre embrionarias que han proliferado en cultivo celular  durante un período prolongado de tiempo sin diferenciar, y son pluripotentes se denominan línea de células madre embrionarias. En cualquier etapa del proceso, los lotes de las células se pueden congelar y enviar a otros laboratorios para cultivo adicional y experimentación.

Células madre adultas

Las células madre adultas son células indiferenciadas que se encuentran entre otras células diferenciadas de un tejido u órgano. La célula madre adulta puede renovarse a sí misma y diferenciarse para producir todos o algunos de los principales tipos de células especializadas del tejido u órgano. Las principales funciones de las células madre adultas en un organismo vivo son mantener y reparar el tejido en el que se encuentran. Ex por eso que se encuentran en todos los tejidos, especialmente las células madre mesenquimales.

Cultivo de celulas madre mesenquimales

En un animal vivo, las células madre adultas pueden dividirse, cuando lo necesitan, y dar lugar a clases de células maduras que tienen formas características y estructuras especializadas y funciones de un tejido particular. Así puede hablarse de :

  • Células madre hematopoyéticas: dan origen  a todos los tipos de células de la sangre: células de glóbulos rojos, linfocitos B, linfocitos T, células asesinas naturales, neutrófilos, basófilos, eosinófilos, monocitos y macrófagos.
  • Células madre mesenquimales: están presentes en muchos tejidos. Las de la médula ósea dan origen a una variedad de tipos de células: células de los huesos, (osteoblastos y osteocitos), las células del cartílago (condrobastos y condrocitos), células grasas (adipoblastos y adipocitos), y las células del estroma que soportan la formación de sangre.
  • Las células madre neurales en el cerebro dan lugar a sus tres principales tipos de células: las células nerviosas (neuronas), y dos categorías de células no neuronales-astrocitos y oligodendrocitos.
  • Las células madre epiteliales en el revestimiento del tracto digestivo se producen en las criptas profundas y dan lugar a varios tipos de células: células de absorción, células caliciformes, células de Paneth y células enteroendocrinas.
  • Las células madre de la piel se producen en la capa basal de la epidermis y en la base de los folículos pilosos. Las células madre epidérmicas dan lugar a los queratinocitos, que migran a la superficie de la piel y forman una capa protectora. Las células madre foliculares pueden dar lugar al folículo piloso y a la epidermis.

Células madre pluripotentes inducidas 

Las células madre pluripotentes inducidas son células adultas que han sido reprogramadas genéticamente a un estado de células madre embrionarias para expresar los genes y los factores importantes para el mantenimiento de las propiedades definitorias de las células madre embrionarias.

Aunque se necesita investigación adicional, las iPSCs se usan como herramientas para desarrollo de medicinas y modelo de enfermedades, y los científicos esperan usarlas en la medicina de transplante. Los virus son usados actualmente para introducir  los factores de reprogramación en las células adultas, y este proceso debe ser controlado cuidadosamente y probado antes de tratamiento en seres humanos.

Finalidad de las células madre

Las células madre son importantes para todo organismo vivo por muchos motivos. En el día tercero al quinto de vida del embrión, llamado blastocisto, las células internas dan origen al cuerpo entero del organismo, incluyendo muchos tipos especializados de células y órganos como el corazón, los pulmones, la piel, esperma,  y otros tejidos. En algunos tejidos adultos, como la médula ósea, el músculo y el cerebro, las poblaciones discretas de células madre adultas generan reemplazos para las células que se pierden por el desgaste normal, lesión o enfermedad.

Dadas sus capacidades regenerativas únicas, las células madre ofrecen nuevas posibilidades para el tratamiento de enfermedades como la diabetes y enfermedades del corazón.La investigación sobre células madre sigue avanzando  en el conocimiento sobre cómo un organismo se desarrolla a partir de una sola célula y cómo las células sanas reemplazan a las células dañadas en organismos adultos.

Usos médicos de las células madre

Un objetivo principal de los científicos actualmente es saber cómo las células madre no diferenciadas se convierten en diferenciadas, que son las que forman los órganos y tejidos.

Algunas de las enfermedades médicas más graves, como cáncer y defectos congénitos, se deben a una división celular  y  diferenciación anormales. 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.

Las células madre humanas en la actualidad se están utilizando para probar nuevos medicamentos. Las líneas celulares de cáncer, por ejemplo, se utilizan para cribar fármacos potenciales anti-tumorales.

Tal vez la aplicación potencial más importante 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 supera con creces 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 como la degeneración macular, lesión de la médula espinal, apoplejía, quemaduras, enfermedades del corazón, diabetes, osteoartritis, y la artritis reumatoide renovable.

Por ejemplo, puede ser posible generar células musculares del corazón saludables en el laboratorio y luego trasplantar esas células en pacientes con enfermedad cardiaca crónica. La investigación preliminar en ratones y otros animales indica que las células estromales de la médula ósea, trasplantadas en un corazón dañado, pueden tener efectos beneficiosos.

cultivo de celulas madre, corazon

Respecto a la diabetes, nuevos estudios indican que puede ser posible dirigir la diferenciación de células madre embrionarias humanas al cultivo de células para formar células productoras de insulina que eventualmente podrían ser utilizadas en la terapia de trasplante para las personas con diabetes.

Biosalud se encuentra a la vanguardia del desarrollo de las aplicaciones de las células madre mesenquimales en varios campos de la Medicina, como la diabetes, la recuperación del tejido cardiaco necrosado tras un infarto, la regeneración medular y las aplicaciones de la Terapia Celular en las enfermedades autoinmunes y algunas infecciones crónicas.

En resumen, las células madre ofrecen una buena alternativa terapéutica para solucionar muchas enfermedades que cursan con deterioro estructural. La investigación con células madre es una de las zonas más fascinantes de la biología contemporánea, pero, al igual que con muchos campos en expansión, la investigación sobre células madre plantea cuestiones científicas a un ritmo veloz a medida que genera nuevos descubrimientos.

 

Medicina Regenerativa y terapia celular
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Comentarios
  1. estoy con terapia de kine ,pero eso va duara poco

    me interesa mucho el tema ,tengo ostoporosis en mis hombros , y estoy dispuesta a prestarme para la investigacion y inoculacion de celulas madres