CÉLULAS MADRE STEM CELLS CÉLULAS TRONCALES

Transcripción

1 CÉLULAS MADRE STEM CELLS CÉLULAS TRONCALES

2 INICIO CrioMax

3 Las primeras células que produce el óvulo fecundado por el espermatozoide tienen el potencial de formar un ser humano completo, de ahí su nombre: células troncales totipotenciales. CrioMax

4 Conforme se reproducen y se separan de su ubicación original (el blastocito), pierden la capacidad de generar un ser humano completo, pero guardan la de generar cualquier tipo de célula; se les llama entonces pluripotenciales.

5 En la etapa de Gastrulación (3ª. Sem) se forman tres capas germinativas, y las células troncales que dan origen a las células integrantes de cada capa germinal (linaje celular) se denominan células troncales multipotenciales.

6 Las células madre que solo pueden dar origen a células de un mismo órgano o tejido se denominan como células troncales unipotenciales.

7 CÉLULAS TRONCALES Totipotenciales: Tienen la capacidad de dividirse y dar origen a un organismo completo, produciendo todas sus células diferenciadas, incluyendo la de los tejidos extraembrionarios. Pluripotenciales: Pueden originar todo tipo de célula diferenciada, excepto a las que forman el tejido extraembrionario, sin poder generar un organismo completo. Multipotenciales: Tienen la capacidad de originar diferentes tipos de células, pero de un solo linaje celular (ectodermo, mesodermo o endodermo). Unipotenciales: Son aquellas que pueden formar solamente un tipo de célula particular.

8 CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS MADRE Tienen la capacidad de dividirse ilimitadamente sin perder sus propiedades (autorenovarse). Cuando se dividen, cada célula hija puede permanecer como célula madre o diferenciarse y producir células de uno o mas tejidos maduros funcionales. Son quiesentes (no se dividen, son estáticas), por lo que su tiempo de vida se alarga. Para autorenovarse o diferenciarse, requieren recibir un estímulo específico (factor de inducción).

9 FUENTES DE LAS CÉLULAS MADRE Embrionarias (Células del Blastocito) Sangre de Cordón Umbilical Gelatina de Wharton Placenta y Líquido Amniótico Médula Ósea Grasa Abdominal Membrana Nasal

10 PLASTICIDAD DE LAS CÉLULAS MADRE

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12 PRINCIPIOS UNIVERSALES DE LAS CÉLULAS 1.- La información genética esta almacenada en una molécula lineal de DNA, la cual es duplicada y pasada a las células hijas. 2.- La información que determina la secuencia lineal, así como, la estructura 3D tanto del RNA como de las proteínas esta contenida en la secuencia lineal de la molécula de DNA. 3.- Las estructuras macromoleculares se forman a partir de subunidades, para permitir su variabilidad y adaptabilidad. 4.- La interacción señal-receptor es responsable de indicar la localización correcta a donde una molécula debe llegar para realizar su función. 5.- Mecanismos de receptor-ligando son utilizados para que la célula se adapte a las variaciones en el medio ambiente celular. 6.- Mecanismos de retroalimentación molecular controlan (regulan) los procesos de estructuración, crecimiento y diferenciación.

13 COMUNICACIÓN CELULAR O SEÑALIZACIÓN Ninguna célula vive aislada. Toda célula requiere percibir estímulos y responder a ellos. En todos los organismos multicelulares, la supervivencia depende de una red compleja de comunicaciones intercelulares que coordina la célula: Crecimiento Diferenciación Metabolismo

14 COMUNICARSE ES ESENCIAL En comunidades multicelulares se requiere de conversaciones privadas, anuncios públicos, mientras que otros requieren de un pregonero que lleve el mensaje. Constantemente, desde sitios cercanos o lejanos todas las células están recibiendo y mandando mensajes.

15 Se requiere de una señal emitida por una célula y recibida por otra mediante un receptor

16 TRANSDUCCION El punto crítico de la transmisión entre células ocurre al momento de convertir la señal recibida por una proteína receptora en la célula blanco, en otra forma de mensaje intracelular. Esto es lo que se conoce como transducción de la señal.

17 SINAPSIS MENSAJE ELECTRO-QUÍMICO

18 Muchas señales actúan en forma diferente según la célula que las recibe. Varias señales interactuando entre sí pueden modificar el tipo de respuesta. Un número relativamente pequeño de moléculas pueden ser usadas en combinaciones diferentes para controlar el comportamiento de la célula. Así, cierta combinación puede simplemente permitir la supervivencia de la célula; otra le permite diferenciarse o dividirse y la ausencia de señales la puede conducir a la muerte.

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20 Señales desencadenadas por receptores extracelulares

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23 RECEPTORES ASOCIADOS A ENZIMAS Se unen a una ligando extracelular Al hacerlo se enciende su actividad catalítica en el lado intracelular. RECEPTORES INTRACELULARES Se comportan como apagadores moleculares: al recibir la señal pasan de su estado inactivo a uno activado, en el que permanecerán hasta que algún proceso las vuelva a inactivar. Cada paso implica pues una molécula inactivada- activada- inactivada.

24 INDUCCIÓN CELULAR

25 Bebe = nace con cientos de miles de millones de células ALGUNOS EJEMPLOS: Neuronas (sintetizan neurotransmisores). Fibroblastos (sintetizan colágena). Hepatocitos (sintetizan albumina). Macrofagos. Epiteliales. Endoteliales. Etc.

26 Cada célula diferenciada, tiene funciones diferentes y específicas. Todas las células tienen todos los genes del huevo y están inactivos o cada célula al diferenciarse solo recibió un paquete de genes exclusivos para realizar su función?

27 Los franceses Jacob y Monod, ganaron en 1965 el premio nobel de medicina, por su modelo del operon, el cual desarrollaron en 1948, mediante el cual demostraron que: Hay un gen estructural que efectúa la transcripción del RNA mensajero, para sintetizar la proteína correspondiente. Hay un gen regulador que sintetiza una proteína represora para activar o desactivar el gen estructural. Hay un gen operador que se une a la proteína represora evitando la transcripción del RNA mensajero del gen estructural. Usando un inductor que se una a la proteína represora, se forma un compuesto represor inactivo que impide que el represor se una al gen operador y de esta forma si haya transcripción del RNA mensajero para sintetizar la proteína correspondiente.

28 François Jacob y Jacques L. Monod

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30 Puede inducirse a un gen para que se exprese o no, produciendo o no la proteína correspondiente. Todos los genes de la célula huevo, pasan a todas y cada una de las células. Los genes de cada célula son activados o desactivados para realizar su función específica. Puede inducirse una célula para que realice funciones diferentes, activando o desactivando sus genes

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33 Podremos convertir una célula diferenciada unipotencial en una célula Totipotencial?

34 Células Totipotenciales Experimentales

35 The development capacity of nuclei taken from differentiating endoderm cells of Xenopus laevis. La capacidad de desarrollo de los núcleos tomados de diferenciación de las células del endodermo del Xenopus laevis. John B. Gurdon Department of Zoology, Oxford, England J. Embryology and Experimental Morphology, 8: 505, 1960.

36 Adults frogs derived from nuclei of single somatic cells. Ranas adultos procedentes de núcleos de células somáticas individuales. John B. Gurdon, Department of Zoology, Oxford, England

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38 Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Descendencia viable derivada de células de mamíferos fetales y adultos. I. Wilmut et al. Roslin Institute, Edinburgh, U.K. Nature, 385: 810, Viable lamb (GLL3) derived from a cell line that was established from the udder of a six-year-old ewe. Cordero viable (GLL3) derivados de una línea celular que se estableció a partir de la ubre de una oveja de seis años de edad.

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42 Dolly Parton CrioMax

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44 Podremos clonar seres humanos y para qué?

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46 Habrá otra opción para regenerar órganos sin necesidad de clonar? Las células diferenciadas podrán regenerar órganos y tejidos diferentes a su especialización?

47 Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium Células de la médula ósea regeneran infarto de miocardio Donald Orlic, Jan Kajstura, Stefano Chimenti, Igor Jakoniuk, Stacie M. Anderson, Baosheng Li, James Pickel, Ronald McKay, Bernardo Nadal-Ginard, David M. Bodine, Annarosa Leri & Piero Anversa Nature, 410: 701, 2001.

48 Transplanted Adult Bone Marrow Cells Repair Myocardial Infarcts in Mice Trasplantado células adultas de la médula ósea se repararon infartos de miocardio en ratones DONALD ORLIC, JAN KAJSTURA, STEFANO CHIMENTI, DAVID M. BODINE, ANNAROSA LERI, AND PIERO ANVERSA Ann NY Acad. Sci., 938: 221, 2001.

49 Desde el año 2007, el Dr. Ruben Argüero Sánchez ha realizado con éxito la regeneración del corazón con células madre autólogas. Trasplantado células adultas de la médula ósea se repararon infartos de miocardio en ratones (2001). El Dr. Argüero es reconocido mundialmente por haber realizado el primer trasplante de corazón en México y América Latina, siendo pionero a escala mundial en el implante de células madre en dicho órgano.

50 Podrá reprogramarse una célula diferenciada para volverse una célula pluripotencial?

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52 Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors Inducción de células madre pluripotentes a partir de embriones de ratón y culturas de fibroblastos de adultos por factores definidos Kazutoshi Takahashi and Shinya Yamanaka Cell 126: , August 25, 2006 Oct4 Sox2 c-myc Klf4 Shinya Yamanaka fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina 2012

53 Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic Cells Líneas de células madre pluripotentes inducidas derivadas de células somáticas Junying Yu, Maxim A. Vodyanik, Kim Smuga-Otto, Jessica Antosiewicz-Bourget, Jennifer L. Frane, Shulan Tian, Jeff Nie, Gudrun A. Jonsdottir, Victor Ruotti, Ron Stewart, Igor I. Slukvin, and James A. Thomson SCIENCE 318: , 21 DECEMBER 2007 Oct4 Sox2 LIN28 (c-myc) NANOG (Klf4)

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56 CÉLULAS TRONCALES MESENQUIMALES

57 CÉLULAS TRONCALES MESENQUIMALES Las células progenitoras mesenquimales son un grupo de células madres adultas que fueron caracterizadas por Friedenstein. En la década de los 60 s, 70 s, se describieron por primera vez, una población de células adherentes de médula ósea que formaban parte del estroma medular y que daban origen al microambiente hematopoyético. Los estudios se realizaron en ratones y cobayos, y éstas células fueron denominadas como mecanocitos estromales o unidades formadoras de colonias de fibroblastos(cfu-f).

58 Piersma y colab demostraron que las células de médula ósea contenían progenitores de fibroblastos, que podían ser trasplantados junto con las células hematopoyéticas. Owen demostró que estas células tenían la capacidad de originar tejido óseo, cartilaginoso y conjuntivo, y que a partir de una pequeña cantidad de células de médula ósea inoculadas en cámaras de difusión en modelos in vivo, se generaban una gran cantidad de células estromales, lo que dejaba claro el gran potencial de proliferación y diferenciación de estas células.

59 Las mesenquimales, son células capaces de diferenciarse hacia células de origen mesodérmico como osteocitos, condrocitos y adipocitos.

60 ADICIONALMENTE LAS MSC`S Deben realizar procesos de autorenovación. Durante la división celular solo una de las células hijas debe iniciar programas de diferenciación celular y que sean capaces de desarrollar «plasticidad clonogénica» o diferenciación hacia tejidos de diferentes capas embrionarias como ectodermo y endodermo (transdiferenciación).

61 Mecanismos de inhibición de la respuesta inmune Aún no se conocen completamente los mecanismos implicados en la inmunosupresión que producen las MSCs. CrioMax

62 BENEFICIOS CLÍNICOS DE LAS MSC`S La obtención de beneficios clínicos usando tratamientos con MSCs no requiere un trasplante sostenido de un gran número de células ni precisa que estas células se diferencien dentro de cada tejido específico. Es posible que su efecto beneficioso se deba a una producción local paracrina de factores de crecimiento o a su acción antiproliferativa e inmunomoduladora temporal.

63 DESTINO DE LAS MSC`S IN VIVO Experimentos de radio-marcaje en ratas han mostrado que tras su infusión por vía intraarterial o intravenosa las MSCs se localizan en pulmón, y secundariamente en hígado y otros órganos. Experimentos en babuinos mostraban una alta concentración de MSCs en el tracto gastro-intestinal localizándose también en riñón, pulmón, hígado, timo y piel. El homing activo de las MSCs hacia médula ósea es muy frecuente debido a la interacción del SDF-1 (Stromal cell-derived Factor-1) con el CxCR4. Similar mecanismo de homing ocurre en los islotes pancreáticos y en el tejido isquémico. Si realmente se produce este homing activo de las MSCs hacia tejido inflamatorio e isquémico esto facilitaría mucho su uso en el tratamiento de enfermedades autoinmunes ya que se facilitaría el acceso a las células diana sin necesitar grandes concentraciones de MSCs. En algunos casos se ha logrado modificar las proteínas de superficie de las MSCs para conseguir un homing activo hacia determinados tejidos diana como el hueso, riñón, pulmón, corazón, páncreas, hígado y cerebro. También se ha logrado el homing de las MSCs hacia células tumorales, como parte de tratamientos anticáncer.