Medicina regenerativa Número 7 Tipos de células madre Preguntas Frecuentes Glosario Especial Todos hemos oído hablar de la extraordinaria promesa que constituye la investigación con células madre para el tratamiento de numerosas enfermedades humanas. Clínicas de todo el mundo afirman que ofrecen tratamientos con células madre para una amplia variedad de enfermedades. Pero, son todos estos tratamientos seguros y eficaces? Este boletín le proporcionará información para ayudarle a evaluar estas y otras afirmaciones sobre las células madre y su actualidad y potencial.
Qué son las células madre? Las células madre son las células fundacionales de todos los órganos y tejidos de nuestro cuerpo. Son células altamente especializadas que componen los tejidos y que originalmente vinieron de un grupo inicial de células madre embrionarias que se formaron poco después de la fertilización. A lo largo de nuestra vida, seguimos teniendo y utilizando las células madre para reemplazar a las células y tejidos lesionados que se pierden todos los días, tales como la piel, el cabello, la sangre y el revestimiento de nuestro intestino. Las células madre tienen dos características fundamentales: 1) la capacidad de auto-renovación, es decir, de dividirse de una manera que hace copias de sí misma, y 2) la capacidad de diferenciarse, dando origen a los tipos maduros de células que forman nuestros órganos y tejidos.
Tipos de células madre Son muchos y diversos los términos que se emplean para describir varios tipos de células madre. Esto, a menudo, depende de la parte del cuerpo de donde proceden dichas células o de su etapa de desarrollo. 1. Células madre adultas o células madre tejido-específico Muchos tejidos adultos poseen células madre que pueden reemplazar a las células que mueren o reparar tejido dañado. La piel, el músculo, el intestino y la médula ósea, cada uno de ellos contiene sus propias células madre. En la médula ósea, se producen, a diario, miles de millones de células sanguíneas nuevas, que provienen de células madre formadoras de sangre. Las células madre adultas son específicas del tejido, lo cual significa que se encuentran en un tejido determinado de nuestro cuerpo y generan los tipos de células maduras dentro de ese tejido u órgano determinado. No está claro si todos los órganos, como el corazón, poseen células madre. El término células madre adultas, a menudo, se emplea de manera muy amplia y puede incluir células madre fetales y de sangre de cordón. Existen algunos tratamientos con células madre que son ampliamente aceptados por la comunidad médica y utilizan células madre específicas del tejido. Se trata del trasplante de células madre de médula ósea o de sangre de cordón para tratar enfermedades de la sangre o para reparar el sistema sanguíneo después de tratamientos contra cánceres específicos, tratamientos con células madre de la piel para quemaduras, y células madre limbares para el reemplazo de la córnea. En cada caso, las células madre reparan el mismo tejido del que provienen. Otro tipo de célula madre adulta son las células madre mesenquimales. Éstas se encuentran en una serie de tejidos, entre ellos, la médula ósea, y puede producir hueso, cartílago y grasa. También es posible que estas células u otras similares ayuden a regenerar tejidos. Existen numerosos estudios en animales, actualmente en curso, para determinar si estas células pueden usarse para tratar enfermedades como la artritis y fracturas óseas que no sueldan. Asimismo, puede suceder que estas células u otras similares modulen el sistema inmune en respuesta a una lesión.
2. Células madre fetales Tipos de células madre Tal como lo sugiere su nombre, las células madre fetales se obtienen del feto. A partir de la semana 10 de gestación, aproximadamente, el bebé en desarrollo recibe el nombre de feto. La mayoría de los tejidos del feto contienen células madre que impulsan el rápido crecimiento y desarrollo de los órganos. Al igual que en las células madre adultas, las células madre fetales son, en general, específicas del tejido y generan los tipos de células maduras que se encuentran dentro del tejido u órgano determinado en el cual se hallan. 3. Células madre de sangre de cordón umbilical En el momento del nacimiento, la sangre presente en el cordón umbilical posee gran cantidad de células madre formadoras de sangre. Las aplicaciones de la sangre de cordón son similares a las de la médula ósea del adulto y, actualmente, se utilizan para tratar enfermedades de la sangre o restablecer el sistema sanguíneo luego del tratamiento contra cánceres específicos. Al igual que las células madre presentes en la médula ósea del adulto, las células madre de la sangre de cordón son específicas del tejido. 4. Células madre embrionarias Las células madre embrionarias provienen de embriones muy precoces y pueden, en teoría, dar origen a toda clase de células del cuerpo. Sin embargo, lograr que estas células se conviertan en un tipo determinado de célula en el laboratorio no es algo trivial. Asimismo, las células madre embrionarias traen consigo el riesgo de convertirse en tejido canceroso después del trasplante. Para poder ser empleadas en trasplante celular, las células probablemente deberán estar dirigidas a un tipo de célula más maduro, tanto para lograr un tratamiento efectivo, como para minimizar el riesgo de desarrollar cánceres. Si bien es un hecho que estas células nos están ayudando a comprender mejor las enfermedades y son sumamente prometedoras para tratamientos futuros, en la actualidad, no existen tratamientos con células madre embrionarias que estén aceptados por la comunidad médica. 5. Células madre pluripotentes inducidas (células ips, por sus siglas en inglés) En 2006, los científicos descubrieron cómo reprogramar, en el laboratorio, las células que poseen una función especializada (por ejemplo, células de la piel), de manera que se comportaran como una célula madre embrionaria. Estas células, denominadas células pluripotentes inducidas o células ips, se crean al inducir a las células especializadas a expresar genes que, normalmente, se originan en células madre embrionarias y que controlan el funcionamiento de la célula. Las células madre embrionarias y las células ips tienen muchas características en común, entre ellas, la capacidad de convertirse en las células de todos los órganos y tejidos; sin embargo, no son idénticas y, en ocasiones, pueden tener un comportamiento ligeramente distinto. Las células ips constituyen un potente método para crear líneas celulares específicas del paciente y de la enfermedad, para investigación. No obstante, las técnicas utilizadas para crearlas deben ser perfeccionadas cuidadosamente antes de que se las pueda emplear para desarrollar células ips que sean adecuadas para tratamientos seguros y efectivos.
Preguntas frecuentes Células madre 1. Teniendo en cuenta que existen distintos tipos de células madre, Cualquier tipo de célula madre sirve para cualquier tratamiento? Existen numerosas clases de células madre, que provienen de distintas partes del cuerpo o se forman en diferentes momentos de nuestras vidas. Ente ellas, se encuentran las células madre embrionarias, que existen solo en las etapas más tempranas del desarrollo, y varias clases de células madre específicas del tejido o adultas, que aparecen durante el desarrollo fetal y permanecen en nuestros cuerpos de por vida. Nuestros cuerpos se valen de distintas clases de células madre específicas del tejido para lograr un fin determinado. Las células madre específicas del tejido tienen un potencial limitado, y su principal función es producir el tipo de células que se encuentran en el tejido del que provienen. Es decir, las células madre formadoras de sangre (o células madre hematopoyéticas) de la médula ósea solo regeneran la sangre, mientras que las células madre neuronales del cerebro solo producen células cerebrales. Una célula madre neuronal no producirá, espontáneamente, una célula sanguínea, así como una célula madre hematopoyética no producirá, espontáneamente, una célula cerebral. De este modo, es improbable que pueda usarse un único tipo de célula para tratar múltiples enfermedades no relacionadas que comprenden distintos tejidos u órganos. Tenga cuidado con las clínicas que ofrecen tratamientos con células madre que se originan en una parte del cuerpo distinta de la parte que recibirá el tratamiento. 2. Puede un único tratamiento con células madre dar resultado en múltiples enfermedades no relacionadas? Tal como se describió más arriba, cada clase de célula madre cumple una función específica en el cuerpo y no es posible que produzca células propias de otros tejidos. Por ello, es improbable que un único tipo de tratamiento con células madre pueda tratar múltiples enfermedades no relacionadas, como la diabetes y la enfermedad de Parkinson. Las causas subyacentes son muy diferentes, y sería necesario reemplazar distintas clases de células para tratar cada enfermedad. Es fundamental que el tipo de célula que se use para el tratamiento sea el adecuado para la enfermedad específica. Algún día se podrán usar células madre embrionarias para desarrollar tratamientos contra una serie de enfermedades que afectan al hombre. Sin embargo, las células madre embrionarias, en sí, no pueden emplearse directamente en tratamientos, ya que es probable que produzcan tumores y es improbable que se conviertan en las células necesarias para regenerar, por sí solas, un tejido. Primero, antes del trasplante, deberían poder convertirse en tipos de células especializadas. La oferta de tratamientos contra numerosas enfermedades mediante el uso de un único tipo de célula es un indicio importante de que esa clínica no puede ser creíble.
3. Demorarán en desarrollarse nuevos tratamientos con el uso de células madre? Qué tratamientos han sido validados por la comunidad científica a través de ensayos clínicos? La ciencia, en general, es un proceso largo y complejo. Comprender cuál es el problema en la enfermedad o la lesión y cómo resolverlo, lleva tiempo. Las ideas nuevas deben ser probadas, primero, en un laboratorio de investigación, y muchas veces, las ideas nuevas no funcionan. Aún una vez establecida la ciencia básica, trasladarla a un tratamiento médico efectivo constituye un proceso largo y difícil. Algo que parece prometedor en células cultivadas puede fracasar como tratamiento en un modelo animal, y algo que resulta en un modelo animal puede fracasar cuando se lo prueba en humanos. Una vez que los tratamientos se prueban en humanos, resulta clave garantizar la seguridad del paciente, y ello implica comenzar con pocas personas hasta comprender mejor la seguridad y los efectos adversos. Si un tratamiento no ha sido diseñado cuidadosamente, no ha sido estudiado correctamente, ni ha atravesado las pruebas clínicas y preclínicas necesarias, es poco probable que produzca los efectos deseados. Más preocupante aún: puede empeorar la enfermedad u ocasionar efectos adversos peligrosos. Igualmente, la ciencia relacionada con las células madre es sumamente prometedora. Ha habido grandes avances en el tratamiento de enfermedades del sistema sanguíneo mediante el uso de células madre formadoras de sangre, y estos nos demuestra el poder de los tratamientos con células madre. Los científicos de todo el mundo están investigando las maneras de aprovechar las células madre y utilizarlas para aprender más, diagnosticar y tratar numerosas enfermedades. Todos los días, los científicos trabajan en nuevas maneras de preparar y controlar distintas clases de células madre, lo cual nos está acercando al desarrollo de tratamientos nuevos. En la actualidad, se están probando numerosos tratamientos potenciales en modelos animales, y algunos ya forman parte de ensayos clínicos. En febrero de 2010, la empresa británica ReNeuron anunció que había sido autorizada a realizar un ensayo clínico de fase I sobre un tratamiento con células madre neuronales contra el accidente cerebrovascular. El primer tratamiento con células madre embrionarias contra lesión espinal aguda está siendo sometido a la revisión de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE.UU. (FDA), y esperamos que pronto se convierta en ensayo clínico. Finalmente, los resultados de un importante estudio clínico realizado por el Instituto del Corazón Cedars-Sinai concluyó que el tratamiento de pacientes con ataque cardiaco con una infusión de sus propias células derivadas del corazón ayudó a los corazones a volver a crecer el músculo dañado. Este es el primer estudio clínico de esta envergadura que augura un buen futuro para la medicina regenerativa en el campo de las enfermedades cardiovasculares. Si bien, a veces, es difícil de percibir, la ciencia en torno de las células madre está avanzando. Somos sumamente optimistas con respecto a que algún día contaremos con tratamientos con células madre para combatir numerosas enfermedades humanas.
4. En la actualidad, qué tratamientos existen con células madre y que sean ampliamente aceptados? Con respecto a otras terapias médicas, aún son muy pocas las enfermedades en las que se demostró, a través de ensayos clínicos realizados de manera responsable, que los tratamientos con células madre son beneficiosos. El tratamiento mejor definido y mayormente usado es el trasplante de células madre sanguíneas para tratar enfermedades de la sangre y del sistema inmune, o para restablecer el sistema sanguíneo después de los tratamientos contra cánceres específicos. Estos tratamiento también son seguros cuando son utilizadas células madre derivadas del cordón umbilical. Son muchísimas las enfermedades que están siendo tratadas con células madre tanto en ensayos preclínicos (animales) y ensayos clínicos (humanos). Algunas enfermedades o lesiones óseas, de la piel y la córnea pueden tratarse con injerto de tejido que depende de células madre de estos órganos. Estos tratamientos también han sido generalmente considerados seguros y efectivos por la comunidad médica. Tenga cuidado con las clínicas que miden o divulgan sus resultados tomando como principal referencia los testimonios de los pacientes. 5. Qué obstáculos y problemas pueden tener las células madre para ser utilizadas terapias regenerativas? Todo procedimiento médico presenta riesgos. Mientras que es improbable tener una respuesta inmune a nuestras propias células, los procedimientos utilizados para adquirirlas, desarrollarlas y distribuirlas son potencialmente riesgosos. Cuando las células abandonan el cuerpo, pueden estar expuestas a una serie de manipulaciones que podrían modificar las características de las células. Por ejemplo, si crecen en cultivo (proceso denominado expansión ), las células pueden perder los mecanismos normales que controlan el crecimiento o pueden perder la capacidad de especializarse en el tipo de célula que necesitamos. Las células pueden contaminarse con bacterias, virus u otros patógenos que podrían causar enfermedades. El procedimiento para extraer o inyectar células, también, conlleva riesgos, desde introducir una infección hasta dañar el tejido donde se inyectan. El trasplante de medula ósea es, en general, exitoso, porque se les pide a las células que hagan exactamente aquello para lo que fueron diseñadas: producir más sangre. En el caso de otras enfermedades, podemos querer que las células se comporten de un modo diferente del que funcionarían comúnmente en el cuerpo. Uno de los grandes obstáculos en el desarrollo de tratamientos exitosos con células madre es lograr que las células se comporten del modo deseado. Asimismo, una vez trasplantadas en el cuerpo, las células necesitan integrarse y funcionar de manera conjunta con las otras células del cuerpo. Por ejemplo, para tratar muchas enfermedades neurológicas, las células que implantamos necesitarán convertirse en neuronas específicas, y para funcionar, también tendrán que saber con qué otras neuronas hacer conexiones y cómo hacer estas conexiones. Aún estamos aprendiendo de qué manera dirigir a las células madre para que se conviertan en el tipo de célula correcto, para que crezcan solo hasta donde sea necesario, y las mejores maneras de trasplantarlas. Llevará tiempo descubrir cómo hacer todo esto. Tenga cuidado con las afirmaciones que sostienen que las células madre sabrán, de algún modo, dónde ir y qué hacer para tratar una enfermedad específica.
6. Qué potenciales terapias con células madre están ahora ensayos clínicos y qué desafíos quedan pendientes? Otros tratamientos con células madre, aunque con prometedores resultados preclínicos, se encuentran todavía en una fase muy temprana de estudios clínicos. Por ejemplo, las células madre mesenquimales, que se encuentran en todo el cuerpo, incluyendo en la médula ósea, puede ser dirigidas para convertirse en huesos, cartílagos, grasas e incluso células musculares. En algunos modelos experimentales, estas células también tienen cierta capacidad para modificar las funciones inmunes. Estas habilidades han creado un gran interés en el desarrollo de formas de utilizar las células madre mesenquimales para tratar una serie de anomalías musculoesqueléticas, las enfermedades cardíacas y algunas anormalidades inmunológicas tales como los injertos después del trasplante de médula ósea. Existen también resultados muy prometedores en la regeneración celular de enfermedades hepáticas, pancreáticas, coronarias y del sistema nervioso central. En cuanto a los desafíos pendientes y a pesar de los éxitos que hemos visto hasta ahora, hay varios retos importantes que deben ser abordados antes de que las células madre pueden utilizarse regularmente como terapias celulares para el tratamiento de una amplia gama de enfermedades. También hay que identificar una fuente abundante de células madre. Identificar, aislar y crecer el tipo correcto de células madre, en particular en el caso de las células madre adultas raras, son procesos laboriosos y difíciles. Las células madre pluripotentes, tales como células madre embrionarias, se pueden cultivar de forma indefinida en el laboratorio y tienen la ventaja de tener el potencial de convertirse en cualquier célula en el cuerpo, pero estos procesos son de nuevo muy complejos y deben ser estrechamente controlados. Las células madre pluripotenciales inducidas (ips), aunque muy sprometedora, también están limitados por estas preocupaciones. En ambos casos, aún queda mucho por hacer para asegurar que estas células se pueden aislar y utilizar con seguridad y de manera rutinaria. Finalmente, como con los trasplantes de órganos, es muy importante tener una estrecha relación entre el tejido del donante y el receptor; cuanto más sean compatibles, menor será el riesgo de rechazo. En este sentido es recomendable criopreservar células madre presentes en el cordon umbilical pues son una magnífica fuente de células madre con menor potencial de rechazo que otras células madre adultas. Por su parte, el descubrimiento de las células ips ha abierto la puerta al desarrollo de líneas de células madre pluripotentes específicas para el paciente que más tarde pueden desarrollarse en un tipo celular necesario sin los problemas de rechazo y la inmunosupresión que se producen a partir de los trasplantes de donantes no relacionados.
Blastocisto: Un embrión muy temprano que tiene la forma de un balón y consiste de aproximadamente 150-200 células. Contiene la masa celular interna del que se derivan las células madre embrionarias, y una capa externa de células llamado el trofoblasto que forma la placenta. Línea celular: Las células que se pueden mantener y cultivar en una placa fuera del cuerpo. Diferenciación: El proceso de desarrollo con un aumento en el nivel de organización o complejidad de una célula o tejido, acompañada por una función más especializada. Embrión: El organismo temprano en el desarrollo; este término denota el período de desarrollo entre el óvulo fecundado y la etapa fetal. Células madre: Las células que tienen tanto la capacidad de auto-renovación (hacen más células madre por la división celular) como de diferenciarse en células adultas especializadas. Células madre embrionarias: Las células madre derivadas desde muy temprano en el desarrollo, por lo general de la masa celular interna de un blastocisto en desarrollo. Estas células pueden replicarse a sí mismas y son pluripotentes, es decir, pueden formar todos los tipos celulares encontrados en el cuerpo. Células madre mesenquimales: Las células madre mesenquimales se descubrieron originalmente en la médula ósea, pero desde entonces se han encontrado a lo largo del cuerpo. Tienen la capacidad de dar lugar a un gran número de tipos de tejido conjuntivo tales como huesos, cartílagos y grasa. Células madre pluripotentes inducidas (ips): Células pluripotentes inducidas (células ips) son células madre que fueron diseñadas ("inducidas") a partir de células adultas no pluripotentes para convertirse en pluripotentes. En otras palabras, una célula con un función especializada (por ejemplo, una célula de la piel) que ha sido "Reprogramada" a un estado no especializado similar a la de una célula madre embrionaria. Células madre multipotentes Las células madre que pueden dar lugar a varios tipos diferentes de células especializadas, pero en contraste con una célula madre pluripotente, se limitan a un cierto tipo de órganos o tejidos. Por ejemplo, Las células madre de la sangre son células multipotentes que pueden producir todos los diferentes tipos de células que forman la sangre, pero no la células de otros órganos como el hígado o el cerebro. Glosario Células madre Medicina regenerativa: Los tratamientos que están diseñados para utilizar células madre en la regeneración de las células dañadas en una enfermedad. Fertilización in vitro: Un procedimiento en el que las células de esperma y un huevo son reunidos en un plato para fertilizar el óvulo. El f huevo fertilizado comience a dividirse y, después de varias divisiones, constituye el embrión que puede ser implantado en el útero de una mujer y dar lugar a un embarazo. Auto-renovación: El proceso por el cual una célula se divide para generar otra celda que tiene el mismo potencial. Células madre pluripotentes: Las células madre que pueden convertirse en todos los tipos de células que se encuentran en un embrión implantado, feto o el organismo adulto desarrollado. Las células madre embrionarias son las células madre pluripotentes. Células madre específicas de tejido. También conocidas como células madre adultas o somáticas son células madre que se encuentran en diferentes tejidos del cuerpo y que pueden formar algunos o todos los tipos de células las células adultas que se encuentran dentro de la tejido u órgano particular de la que proceden. Por ejemplo, las células madre de la sangre pueden dar lugar a todas las células que forman la sangre, pero no las células de los órganos tales como el hígado o el cerebro. Células madre totipotentes: Las células madre que, bajo las condiciones adecuadas, son totalmente capaces de generar un embrión viable (incluyendo la placenta). En los seres humanos solo existen hasta unos cuatro días después de la fertilización antes de la etapa de blastocisto, a partir del cual se derivan las células madre embrionarias.