LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES (CÉLULAS MADRES) EN SU CONTEXTO CIENTÍFICO Y ÉTICO

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1 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES (CÉLULAS MADRES) EN SU CONTEXTO CIENTÍFICO Y ÉTICO Natalia López Moratalla Catedrática de la Universidad de Navarra I. EL CONTEXTO EN QUE SE INICIA EL DESARROLLO DE LA MEDICINA REGENERATIVA La investigación en Medicina regenerativa, y de sus aplicaciones terapéuticas, busca conocer la capacidad de las células troncales, o células madre, de proliferar, diferenciarse y suplir aquellas células que se han destruido a causa de enfermedad o accidentes; busca también conocer la capacidad de estas células de aportar los factores necesarios para una nueva génesis celular in vivo. Las fuentes de células troncales son las células de la masa interna del embrión de pocos días, cuya obtención requiere la disección del bastocisto y las reservas de células madre de los diferentes órganos y tejidos del organismo adulto.

2 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 290 En este campo la responsabilidad de la comunidad científica de apertura a nuevos datos y profundización del conocimiento como condición de objetividad es muy intensa. Las terapias basadas en las células madre aparecen como un potencial real y de interés, que exige un riguroso uso de la racionalidad científica para encauzarlas sin ambivalencias, ni técnicas, ni éticas. Dos conocimientos, adquiridos y ratificados en los últimos años, son claves en el abordaje de la terapia regenerativa. En primer lugar, el descubrimiento de que los tejidos y órganos del cuerpo humano tienen capacidad, por sí mismos, para reparar los daños y regenerarse: durante la constitución del organismo se guardan reservas de células madre y cuando por lesión o mal funcionamiento es preciso sustituir algunas células hay mecanismos precisos para inducir la maduración de las células madre en reserva de forma natural. La función de los diferentes tipos de células madre del organismo ya formado (células troncales de adulto) es propia y específica y los factores que inducen su multiplicación y su maduración a células especializadas, en el organismo in vivo, se ajustan estrictamente. El conocimiento de los mecanismos autónomos de regeneración son imprescindible para la investigación biomédica. En segundo lugar actualmente conocemos con mayor precisión cómo son los primeros días, las primeras etapas, del desarrollo. Así podemos definir qué es embrión humano de pocas células, y lo que es un simple conjunto de células, or-

3 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 291 ganizado en diversas estructuras multicelulares, sin constituir un organismo. La masa celular interna del embrión de unos cinco días la forma las células troncales embrionarias de las que parten todos los sistemas, tejidos y órganos de un individuo. Este conjunto celular (la masa interna del blastocisto) están organizadas entre sí según el eje dorso-ventral y el eje anteroposterior en tanto en cuanto estas células esta formando la unidad funcional o embrión. Precisamente porque se conoce la información que aporta a cada célula el hecho de estar formando parte de esa unidad que es un cuerpo vivo en sus diferentes fases temporales, tenemos la posibilidad de cambiarles su trayectoria funcional para producir in vitro diversos tipos celulares que implantadas en el paciente podrían sustituir la función de células dañadas por la enfermedad. Esos dos conocimientos nos permiten comprender el significado biológico y función natural de las células madre de adulto y las embrionarias. Tal realidad biológica es bien diferente y por ello las terapias que puedan derivarse del uso de unas u otras no es simplemente opcional desde el punto de vista técnico. En el caso de las células de adulto se trata de inducir y potenciar, en la medida de lo posible, in vivo la función que ya naturalmente poseen. Todo posible uso terapéutico de las células embrionarias supondrá sacarlas de su contexto natural un embrión en desarrollo crecerlas, madurarlas y transferirlas al enfermo. Incluso si se pudieran obviar los graves problemas éticos de producción y uso de embriones como mero medio en procesos terapéuticos, la agresividad en sí de tales procesos los hace insolventes médicamente por desproporción de los riesgos.

4 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 292 II. CONTROL DEL CRECIMIENTO, DIFERENCIACIÓN Y MUERTE PROGRAMADA DE LAS CÉLULAS MADRE El uso terapéutico de las células madre (al igual que progenitoras o inmaduras) requiere, como condición esencial, que por la manipulación no pierdan el control natural, que toda célula de un organismo pluricelular, tiene de su proliferación, maduración y muerte. Este control depende del estado de la célula según el tiempo de desarrollo y del sitio que ocupa en el organismo en desarrollo. En efecto, cada tipo recibe diferentes señales de las células vecinas, y las interpreta e integra según su historia previa como parte de un organismo. Esta integración de señales externas según su situación y estado, permite que cada célula según su historia controle de forma precisa si le corresponde multiplicarse, o madurar o inducir la muerte a células programada; es un equilibrio delicado cuya rotura tiene serias consecuencia en el funcionamiento y capacita regenerativa celular. Las células madre son células indiferenciadas con capacidad de proliferación prolongada para dar células en el mismo estado de indiferenciación y potencial, de formar otros tipos diferenciados. Entre los mecanismos de regulación de este equilibrio entre los procesos de crecimiento, maduración y muerte destacan los siguientes: a) nivel de expresión del gen Oct-4 que frena la diferenciación manteniendo el estado pluripotencial de la célula;

5 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 293 b) el nivel de la enzima telomerasa que elimina el control de la proliferación celular permitiendo un estado inmortalizado de la célula; c) el control de la expresión de genes cuyos productos bloquean y desbloquean el estado de inmadurez de la célula. Esto implica que las cascadas de expresión de genes que permiten y regulan los tres procesos celulares clave para la vida de un organismo (proliferación, apoptosis y diferenciación) están estrechamente interconectados. Es un aspecto importante a tener en cuenta en relación con la intervención en el programa de obtención, multiplicación y, diferenciación de células madre y su uso terapéutico potencial. La combinación de las influencias del entorno y el cambio en los niveles de expresión de unos pocos genes reguladores puede instar a células madre, más o menos comprometidas hacia un linaje, hacia un rango mucho más amplio de potenciales de desarrollo, y así aumentar, en el futuro, la eficacia de las terapias regenerativas con células madre. 1. Genes que mantienen la pluripotencialidad El gen Oct-4 es importante en el desarrollo temprano; es un factor de transcripción relacionado con el mantenimiento de totipotencia en las células embrionarias; existe una estrecha relación entre la expresión del gen Oct-4 y el grado de indiferenciación de las células. En embriones humanos, Oct-4 está presente en todos los estadios desde el oocito no fecundado hasta blastocisto; la expresión de Oct-4 en las

6 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 294 células totipotentes de la masa celular interna es muy superior a la detectada en las células diferenciadas del trofectodermo. A medida que comienzan a aparecer tipos celulares diferenciados en el embrión, los niveles de expresión descienden hasta no ser detectable y sólo continúa expresado en las células germinales primordiales cuando migran hacia las crestas genitales. El Oct-4 también está presente en células troncales embrionarias humanas y en las células troncales pluripotenciales de la médula ósea de adulto. 2. Control de la proliferación El fallo del control de la proliferación (o de la muerte celular programada) constituye la raíz misma de la aparición de un proceso tumoral. Un prerequisito para las terapias celulares que usaran células troncales pluripotentes es conseguir la diferenciación de todas las células madre. Cuando estas células se aíslan del blatocisto humano y se cultivan in vitro se multiplican y confluyen hasta la formación de dos tipos de agregados dependiendo de las condiciones. Las células madre embrionarias mantienen la telomerasa, por lo que se replican de forma indefinida; esta enzima mantiene la longitud de los telomeros y con ello evita el freno natural a una proliferación continua. Diversos tipos de células tumorales tienen altos niveles de esta enzima. Sin embargo las células madre pluripotenciales de la médula ósea de adulto mantienen niveles medios de la telomerasa con lo que crecen y este crecimiento es regulado y por tanto sin peligro de dar lugar a un tumor.

7 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES Manipulación del estado de maduración Cada célula, según su situación en el organismo, especialmente si éste está en crecimiento, y según el tiempo transcurrido desde el inicio de su vida, responde de forma diferente a diferentes señales. Esta diferente respuesta de las células tiene su origen en un cuarto factor a tener en cuenta: el estado del DNA en las diferentes células y con ellos de la expresión diferencial de los genes. En efecto, el estado del DNA cambia en las diferentes células de las diversas líneas celulares en el proceso espacio-temporal del desarrollo y maduración del organismo. Uno de los cambios ocurre en la configuración y conformación espacial del DNA y el otro en el número de bases (que ocupan un sitio concreto en la secuencia de DNA) que sufren un tipo de modificación química, la metilación de citosinas. El proceso vital o existencia de cada individuo tiene como punto de partida el patrimonio genético, los cromosomas heredados de los progenitores. Un material biológico que tienen la peculiar propiedad de poseer información genética. La información genética contenida en la secuencia de nucleótidos del DNA condiciona el tipo de moléculas que pueden aparecer y con ello el fenotipo celular y tipo de organismo. Ahora bien, en la dinámica del proceso vital cada gen puede expresarse o no y, hacerlo o no, en un tiempo concreto y en un lugar concreto; incluso algunos genes pueden procesarse de una forma o de otra, dependiendo del contexto celu-

8 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 296 lar, de tal manera que la información contenida en el DNA sufre una ampliación con el proceso mismo de diferenciación celular, desarrollo embrionario y maduración. Así distinguimos dos tipos, o niveles, de información genética. Un primer nivel es la dotación informática de la célula en ella misma; la secuencia de nucleótidos del genoma heredado de los progenitores, que es igual en todas las células del organismo, aunque la expresión, o represión, de los genes es autorregulada de forma diferente según el estadio en cada linaje celular. La metilación y desmetilación de forma regulada de la base citosina da lugar al establecimiento de patrones de metilación que son diferentes al inicio del desarrollo del organismo, que a medida que el desarrollo avanza; y es además diferente dicho patrón de metilación de un tipo celular a otro, según el sitio que han ido ocupando y según el momento del proceso en que se encuentre. El conocimiento de los mecanismos de esta programación nos permiten abordar una reprogramación artificial de células inmaduras, madre, o progenitoras, hacia delante; o por el contrario desprogramar, hacia atrás, rejuveneciendo una célula ya diferenciada. Este proceso es de suyo irreversible; los linajes celulares avanzan en su especialización y maduración pero no vuelven hacia atrás. Más aun, a lo largo de la vida, el organismo en formación va almacenado grupos de células inmaduras, indiferenciadas, células jóvenes células madre o progenitoras capaces de irse incorporando al proceso de diferenciación y permitiendo de ese modo el recambio y regeneración de uno

9 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 297 o diversos órganos o tejidos. Son células que mantienen a lo largo de la vida la potencialidad de retomar y continuar el programa de su linaje y dar origen a cualquiera de los tipos celulares (células madre pluripotentes), a algunos de los tipos (células madre multipotentes), o a uno sólo en el caso de las llamadas progenitoras. Este conocimiento es imprescindible para abordar con rigor científico y ético el área prometedora de las terapias regenerativas con células madre. La expresión de marcadores específicos de las primeras fases del programa de desarrollo permite reconocer con precisión si el conjunto celular que está creciendo, de forma armónica y unitaria, es un individuo que inicia su vida o, se trata simplemente de un grupo de células vivas, que crecen y se estructuran por interacciones entre ellas, con una apariencia que le asemeja, más o menos, a un embrión de pocos días; es el caso, por ejemplo, de los llamados cuerpos embrioides y del huevo huero. Se va conociendo también con precisión cómo la determinación, el compromiso en una dirección, y, con ello, que la diferenciación y especialización celular depende de grupos de genes, asociados entre sí, que controlan cada estadio particular. Genes que se expresan de forma integrada funcionalmente en grupos con diferente nivel de jerarquía. De esta manera, la diferenciación de una célula hacia un estadio de alta especialización se acompaña de una pérdida de la capacidad de multiplicarse, a la vez que la célula guarda memoria de su historia como parte de un organismo y su in-

10 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 298 herente carácter de célula madre de reserva, de célula progenitora, de diferenciada, o de célula a término. III. POSIBLE USO TERAPEÚTICO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Cuando las células de la masa celular interna se extraen del ambiente embrionario natural y se cultivan in vitro, proliferan sin limitaciones al tiempo que mantienen el potencial de generar células derivadas de cualquiera de los linajes: cardiomiocitos, progenitores hematopoyéticos, miocitos esqueléticos, células musculares, adipocitos, condriocitos, células de los islotes beta pancreáticos. Y se desarrollan además hasta dar endodermo primitivo expresando genes restringidos de las células troncales de las tres capas germinales. Existen diversas fuentes de células troncales embrionarias; además de las de la masa celular interna del blastocisto, comparten esas características las células germinales y las del carcinoma embrionario de los teratocarcinonas. La similitud con las células tumorales ha permitido además clonar un tumor cerebral (por transferencia a un óvulo maduro del núcleo de una de las células del tumor) y obtener así un embrión clónico del tumor a partir del cual se han diferenciado células neuronales. Aunque los cultivos de las células embrionarias forman agregados de varias capas de células diferenciadas, que pre-

11 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 299 sentan una cierta organización tridimensional, esta organización carece de información que sólo mantienen en cuanto forman parte del propio embrión. Han perdido la memoria de la historia previa y de los lugares que han ido ocupando en el proceso de desarrollo del embrión del que proceden. Por ello, las líneas celulares obtenidas a partir de ellas retienen las propiedades de proliferar y diferenciarse a células que derivan de las tres capas germinales, y adquieren la de generar teratomas in vivo. Este es un problema que no permite la utilización de las células derivadas de las madre embrionarias: debido a las función propia de su origen (un embrión de días con toda la potencia para dar un organismo entero y crecer) tienen un crecimiento muy potente y con ello la facilidad de transformarse en células tumorales. La purificación de las células cultivadas derivadas de ellas de manera que se asegure que no existe ninguna célula madre con capacidad tumoral no ha sido posible aún. Por ello será necesario garantizar la seguridad del procedimiento de transplante de células embrionarias diferenciadas y la identificación de cualquier posibilidad de incluir células no diferenciadas. Además, la aplicación potencial de las células madre embrionarias a seres humanos deberá resolver previamente el problema del rechazo del injerto para no mantener necesariamente al paciente de por vida sometido a una inmunosupresión. Se trabajan diferentes vías para manipular las células antes de su posible transferencia, como eliminar los antígenos MHC extraños, o reemplazarlos. Lo que supone, en

12 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 300 caso de lograrse, una manipulación añadida a las ya inestables células embrionarias. La obtención de células madre embrionarias a partir de embriones supernumerarios procedentes de la práctica de las técnicas de Reproducción Asistida arrastra una tercera dificultad técnica: la inseguridad de la situación por proceder de gametos de progenitores con problemas de fecundidad. Por todo ello, puede afirmarse que la terapia celular no necesita los embriones precoces para obtener células madre. Las tres dificultades suponen que estas células no son aptas para su uso directo en la regeneración de órganos y tejidos. Las células troncales de adulto ocupan ese lugar terapéutico y las células madre embrionarias no compiten con ellas. Es decir, no sólo hay razones éticas para no usar embriones humanos como material de partida para la obtención de células madre embrionarias, sino que desde el punto de vista científico-técnico estas células no son ni necesarias, ni aptas. Interés de las células madre embrionarias en investigación Las células madre embrionarias humanas, y el desarrollo de líneas celulares derivadas de ellas son de interés para el estudio de los procesos de diferenciación celular y organogénesis que tienen lugar durante el desarrollo embrionario humano; y por tanto, para el conocimiento de las bases moleculares y celulares de diversas enfermedades o malformaciones. Su peculiar punto en el equilibrio proliferación/dife-

13 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 301 renciación pueden aportar conocimiento valioso para comprender mejor el proceso tumoral. No obstante, la racionalidad biomédica exige trabajar con células de animales, limitando los estudios con las humanas a aquellos mecanismos que exijan especificidad de especie. Las líneas celulares derivadas de células madre humanas, tanto embrionarias como de adulto, se plantean como un material de partida de gran interés para estudios de toxicología de fármacos. De nuevo las de adulto ofrecen la ventaja de poderse preparar a partir de células madre de pacientes con la enfermedad que se trata de paliar. IV. FUENTES DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Comienzan a aparecer datos que muestran que existen posibilidades de obtener, para investigación, células del tipo de las embrionarias sin sacarlas de la masa celular interna de blastocistos humanos. 1. Manipulaciones de gametos sin clonación del individuo Se ha llamado clonación terapéutica a la obtención de un embrión temprano clónico de un paciente con la finalidad de no implantarlo en útero, sino convertirlo en fuente de células madre embrionarias con fines terapéuticos. Este método de obtener de células madre embrionarias añade a la gravedad de destruir embriones humanos el obtenerlos no

14 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 302 con fines procreativos sino como mero medio para sacar de ellos material útil. Ahora bien en la situación actual no es posible clonar un primate. Nuevas barreras biológicas se añaden a las ya existentes para la clonación de inviduos de otras especies. Es un hecho que esta práctica es muy deficiente en mamíferos. La clonación de un individuo hasta la fase de blastocisto o hasta su total gestación por transferencia del núcleo de una de sus células somáticas a un óvulo requiere las dos condiciones que provee la fecundación. Una total y muy precisa reprogramación de la información contenida en el núcleo de la célula del donante, de modo que ponga en marcha el mensaje inicial del programa de desarrollo; y armonizar esta reprogramación con la situación del citoplasma del nuclóvulo de forma que la célula resultante tenga todas las características (el fenotipo) cigoto. Un nuclóvulo (célula resultante de la transferencia de un núcleo de célula somática a un oocito) es potencialmente un cigoto artificial, que puede dar lugar por multiplicación y diferenciación a un organismo completo. Sin embargo, el nuclóvulo se diferencia de un cigoto en que no contiene el genoma de dos gametos, sino que contiene los 2n cromosomas del núcleo somático y el citoplasma del ovocito. El cigoto, por el contrario, posee n cromosomas del óvulo, n cromosomas del espermatozoide y el citoplasma del oocito estimulado por la interacción con el espermio. Por ello el nuclóvulo si solamente inicia la división por mitosis, en un medio de cultivo adecuado, da lugar a un cúmulo creciente

15 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 303 de células, un clon celular, en el que todas las células son iguales entre sí e iguales al nuclóvulo, y que no tiene información para convertirse en un embrión generado artificialmente. Si la información genética no se reprogramara a la correspondiente a cigoto, o la multiplicación del nuclóvulo no se realizara tras su activación para dar el fenotipo cigoto no se habría iniciado un verdadero desarrollo embrionario. Como hemos comentado antes, las células de los primeros estadios del desarrollo embrionario expresan son el gen Oct 4 y su regulación permite que se diferencien hacia uno u otro de los primeros tejidos del embrión. Estos datos tienen una importancia capital en el tema que nos ocupa. En efecto, la mayor parte de los embriones clónicos de ratón el gen Oct 4 se expresa erróneamente, bien respecto al tiempo o bien respecto al sitio que ocupa la célula no permitiendo un desarrollo embrionario. Como afirma Richard Schultz de la Universidad de Pensilvania si usted no puede reprogramar correctamente Oct 4 usted no es capar de obtener un desarrollo embrionario. Por esto, si los diferentes niveles de expresión de Oct 4 permiten predecir el desarrollo hacia masa celular interna (niveles elevados de Oct 4) o hacia trofectodermo (niveles bajos de Oct 4) en embriones humanos, se puede identificar si un conjunto de blastómeros poseen organización embriogénica (es decir, son un embrión), o un simple amasijo de células. La repromación requiere revertir los patrones de metilación de citosinas hacia el patrón de inicio de la vida para que el desarrollo se inicie de forma correcta.

16 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 304 En primates además de las dos barreras biológicas a la clonación (la reprogramación de la información genética para eliminar la impronta de DNA propia de una célula especializada de adulto y expresión de genes (genes de la pluripotencialidad propia del estado de cigoto) existe un nuevo factor que hace, al menos por ahora, imposible la obtención de un individuo clónico. Es la ausencia de proteínas claves (NuMA y HSET) para el control de la división celular, y el reparto de los cromosomas en la mitosis por formación del huso que les alinea y separa dando lugar al incio del desarrollo embrionario. Por ello una alternativa a la clonación terapéutica como medio para obtener células madre embrionarias podría ser una transferencia de núcleos sin reprogramar el nucleóvulo. No se clona al paciente; esto es, no se obtendría un embrión clónico, sino una organización celular embrioide en la que podrían estar presentes células ES. 2. Activación patenogénica de un óvulo de primate: una simple mola capaz de producir células del tipo de las madre embrionarias La partenogénesis es, en general, el tipo de reproducción unisexual en el que las hembras originan descendencia sin fecundación por los machos. Los óvulos de mamíferos pueden activarse artificialmente empleando una variedad de estímulos, pero los óvulos partenogénicos no llegan a desarrollarse a término como un embrión: no lo son de hecho. Un óvulo activado se distingue de la realidad cigoto principal-

17 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 305 mente en que carece de la impronta paterna del genoma. Sin embargo, las células partenogénicas son capaces de diferenciarse hacia células normales si se les sitúa en el entorno adecuado: formando parte de una quimera al agregarlas a un blastocito en desarrollo. La división de oocitos activados ofrece una vía de obtención de células madre embrionarias. Michael West de la Advanced Cell Technology (ACT) de Massachussetts han activado, en el año 2002, oocitos de Macaco y los han inducido a división. Las células así obtenidas se inmortalizaron y las líneas celulares se convirtieron en neuronas, células musculares o grasas. La técnica de partenogénesis, como alternativa a la llamada clonación terapeútica, podría proporcionar células madre embrionarias sólo de mujeres pre-menopaúsicas; ahora bien, el hecho de tener dotación genética de dos set de cromosomas iguales hace que la variabilidad en las proteínas de membrana sea escasa y por tanto el posible rechazo inmune menor. Se plantea ya la creación de un banco de células madre embrionarias con este origen lo cual además es mucho más económico que un banco de células madre embrionarias individuales y específicas para cada paciente a tratar. Pero aún así, tanto esta tecnología como la comentada antes, requieren el uso de oocitos humanos; la donación de los mismos supone una limitación cuantitativa del material biológico de partida. Por ello, se busca también la obtención

18 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 306 de embriones a partir de óvulos producidos in vitro. En mayo de 2003 la revista Science publica la obtención de un partenote de mamífero a partir de oocitos obtenidos por cultivo de células madre embrionarias, que se dividen originando una mola. 3. Otros modos de obtener células indiferenciadas Se ha demostrado la posibilidad de reprogramar, y modificar así la función de una célula somática, usando el material citoplásmico extraído de otra célula somática de diferente tipo, lo que abre la posibilidad de obtener células diferenciadas para uso terapéutico del mismo paciente sin necesidad de clonación. Investigadores noruegos han reprogramado fibroblastos humanos con citosol de linfocitos T y las células reprogramadas responden y funcionan como linfocitos T. Trabajos incipientes con animales muestran la posibilidad de reprogramación hacia atrás de una célula tumoral. Se ha descrito el desarrollo embrionario de un ovonúcleo de ratón producido por la transferencia a oocito desnucleado del núcleo de una célula de tumor cerebral. V. CÉLULAS MADRE DE ADULTO En los tejidos de organismos adultos existen células madre. Son responsables de mantener los tejidos en condiciones fisiológicas y además de repararlos en caso de alte-

19 LA INVESTIGACIÓN SOBRE CÉLULAS TRONCALES 307 ración o daño. Existen en la médula ósea, sangre periférica, sangre, sangre del cordón umbilical, cerebro, médula espinal, pulpa dentaria, vasos sanguíneos, músculo esquelético, epitelio de la piel y tejido conjuntivo, córnea, retina, hígado, los conductos del páncreas, pulpa de los dientes de leche, y en gran cantidad en el tejido adiposo. Presentan capacidad de autorenovación y de generar varios tipos de progenie diferenciada. Sustituido por otro su entorno natural, ejecutan el programa de diferenciación intrínseco de la célula de acuerdo con las nuevas señales de diferenciación que recibe. El paradigma de que las células troncales de adulto tienen restringida su potencialidad ha cedido actualmente ante la evidencia creciente de que éstas células contribuyen a otros tipos celulares cuando están expuestas a las influencias del entorno apropiadas. Inicialmente se pensó que el aislamiento y el cultivo de células troncales de tejidos adultos tendrían serias limitaciones técnicas en el ser humano, puesto que el uso terapéutico estaría ligado estrechamente a la posibilidad práctica de multiplicarlas in vitro en un modo eficiente. Sin embargo, por una parte, existe una gran reserva de células con carácter pluripotencial en la médula ósea con esa función precisamente. Estas células pueden utilizarse de forma autóloga, crecen, y su injerto no genera tumores. Son, por tanto, el tipo de célula madre que posee en principio las mejores características para la terapia celular. Pueden dar origen a músculo o a células hepáticas, y células musculares y cardiomiocitos; pueden regenerar el sistema hematopoyético. Se

20 RETOS DE LA SOCIEDAD BIOTECNOLÓGICA. CIENCIA Y ÉTICA 308 pueden usar en terapia génica y en la reconstrucción de extremidades. Se ha descrito otra fuente abundante de células madre de adulto con gran plasticidad, que es la grasa; las células troncales del tejido adiposo, obtenidas del material de la liposucción, son capaces de diferenciarse in vitro y dar músculo, hueso y cartílago; incluso células nerviosas. Diversas células progenitoras, más maduras, pueden completar su diferenciación en el entorno adecuado; y se han transdiferenciado in vitro reprogramando su información genética. Las células madre de adulto tienen características propias y diferentes de las embrionarias. Algunas de ellas, como las células troncales hematopoyeticas (HSC), cumplen además los criterios que se establecieron para definir las células troncales embrionarias: a) sufren unas divisiones múltiples y secuenciales renovadoras, un requisito para el mantenimiento de la población; b) las células hijas que provienen de una sola célula madre se diferencian en más de un tipo celular; c) pueden repoblar el tejido de origen cuando son transplantadas en un tejido dañado. Así, una célula HSC puede sufrir divisiones asimétricas autorenovadoras, da lugar a todos los elementos sanguíneos, reconstituye el sistema hematopoyético cuando se transplanta en tejidos irradiados letalmente, y se diferencia cuando se transfiere a animales no dañados. También las células troncales neurales (NSC) pueden repoblar el tejido de origen.

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