Células madre embrionarias

Las células madre embrionarias (ESC)  son un tipo de células pluripotentes de mamíferos mantenidas en cultivo que se derivan de la masa celular interna del blastocisto en una etapa temprana del desarrollo embrionario [1] . El embrión humano alcanza la etapa de blastocisto 5-6 días después de la fertilización, la masa celular interna del blastocisto humano consta de 50-150 células.

Las células madre embrionarias son pluripotentes. Esto significa que pueden diferenciarse en las tres capas germinales primarias: ectodermo , endodermo y mesodermo . Las células pluripotentes son capaces de diferenciarse en todos los tipos de células del organismo adulto, de los cuales hay alrededor de 220. La propiedad de pluripotencia distingue a las células madre embrionarias de las células multipotentes, que pueden dar lugar a un número limitado de tipos de células. En ausencia de incentivos para diferenciarse in vitro , las células madre embrionarias pueden mantener la pluripotencialidad a través de muchas divisiones celulares. Esta propiedad se denomina capacidad de autorrenovación ( self-renewal en inglés  ). La presencia de células pluripotentes en un organismo adulto sigue siendo objeto de discusión científica, aunque estudios han demostrado que es posible obtener células pluripotentes a partir de fibroblastos humanos adultos en el laboratorio en el proceso de la denominada reprogramación celular [2] .

Debido a la plasticidad y al potencial potencialmente ilimitado de autorrenovación, las células madre embrionarias tienen perspectivas de aplicación en la medicina regenerativa y el reemplazo de tejidos dañados . Sin embargo, actualmente no existe un uso médico para las células madre embrionarias. Las células madre adultas y las células madre de la médula ósea se utilizan para tratar diversas enfermedades. Algunas enfermedades de la sangre y del sistema inmunitario (incluidas las genéticas) pueden curarse con células madre no embrionarias. Se están desarrollando terapias con células madre para patologías como el cáncer, la diabetes juvenil , el síndrome de Parkinson , la ceguera y los trastornos de la médula espinal

Existen desafíos tanto éticos como técnicos asociados con el trasplante de células madre hematopoyéticas. Estos problemas están asociados, entre otras cosas, con la histocompatibilidad. Tales problemas pueden resolverse utilizando las propias células madre o mediante la clonación terapéutica.

Para diferenciar las células madre embrionarias basta con actuar sobre ellas con factores de crecimiento . Por ejemplo, se han utilizado células madre embrionarias de ratón diferenciadas in vitro en células neurales para reparar la médula espinal de una rata lesionada. Para la obtención de hepatocitos se utilizó butirato de sodio , y para la obtención de células madre hematopoyéticas se transfectaron células madre embrionarias con los genes Cdx, HoxB4.

Historia de la investigación y el desarrollo

Aislamiento y cultivo in vitro

Se han aislado células madre a partir de análisis de teratocarcinoma . En 1964, los investigadores demostraron que las células de teratocarcinoma permanecen indiferenciadas en cultivos celulares. Estas células madre se denominan células de carcinoma embrionario. [3] Los investigadores han demostrado que las células germinales embrionarias primarias pueden proliferar en cultivo y pueden formar diferentes tipos de células.

Las células madre embrionarias fueron aisladas de embriones de ratón en 1981 por Martin Evans y Matthew Kaufman, y de forma independiente por Gail Martin [4] [5] . Un gran avance en la investigación de células madre embrionarias humanas se produjo en noviembre de 1998 con el grupo de James Thomson en la Universidad de Wisconsin. Los científicos han aislado estas células del blastocisto humano [6] .

Contaminación por sustancias utilizadas para mantener cultivos celulares

La versión en línea de la revista Nature Medicine publicó un artículo en enero de 2005, según el cual las células madre humanas, que están disponibles para investigación financiada por subvenciones federales, están contaminadas con moléculas de medios de cultivo de células animales [7] . Para mantener la pluripotencialidad de las células que se dividen activamente, a menudo se utilizan células de origen animal (generalmente células de ratón). Resultó que esto da lugar a una serie de problemas; en particular, resultó que el ácido siálico de origen animal reduce las posibilidades de utilizar células madre embrionarias con fines terapéuticos [8] .

Un artículo publicado en Lancet Medical Journal el 7 de marzo de 2005 [9] describe en detalle la técnica para cultivar una nueva línea de células madre en un medio completamente libre de células y suero de origen animal. Después de más de seis meses de cultivo en un estado indiferenciado, estas células pudieron diferenciarse en células de las tres capas germinales tanto en teratomas como en cultivo.

Usos terapéuticos

El 23 de enero de 2009 se inició la primera fase de ensayos clínicos para el trasplante de una población de células madre embrionarias humanas en pacientes con lesiones medulares [10] . Este estudio se basó en los resultados obtenidos por el grupo de Hans Keirsted et al. en la Universidad de Irvine, California, EE. UU. financiado por Geron Corporation (Menlo Park, California, EE. UU.). Los resultados de este experimento mostraron una mejora en la conducción locomotora en ratas con lesiones en la médula espinal. El séptimo día después del trasplante, las células madre embrionarias humanas se diferenciaron en oligodendrocitos. [11] . En el mismo año, se inició un ensayo clínico sobre el uso de derivados ESC humanos diferenciados para el tratamiento de la degeneración macular hereditaria de la retina, que se completó con éxito en 2015 [12] . Ahora se está llevando a cabo una continuación multicéntrica de la investigación en los EE. UU., Inglaterra, Australia y los países asiáticos. En 2015, la empresa estadounidense Viacyte inició ensayos clínicos para el tratamiento de la diabetes utilizando células pancreáticas derivadas de células madre embrionarias humanas [13] .

En la Federación Rusa, el uso terapéutico y el estudio de las células madre embrionarias humanas estarán regulados por la ley “Sobre la circulación de productos celulares biomédicos” [14] , que será considerada por la Duma Estatal de la Federación Rusa a mediados de 2016.

Células madre pluripotentes inducidas

Las células madre pluripotentes inducidas (células madre pluripotentes inducidas, iPSC o iPS) se han obtenido a partir de células de diversos tejidos (principalmente fibroblastos ) utilizando su reprogramación por métodos de ingeniería genética.

En los primeros trabajos, se intentó obtener iPS fusionando células "adultas" con ESC [15] . En 2006, se obtuvieron iPS de espermatogonias humanas y de ratón [16].

En 2006, se desarrollaron métodos para reprogramar células introduciendo en ellas genes que codifican factores de transcripción característicos de las células pluripotentes (principalmente los genes para los factores de transcripción Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc y Nanog) usando lentivirus y otros vectores" [17] [ 18] La reprogramación de células para convertirse en iPS fue reconocida por Science como un gran avance científico en 2008 [19]

En 2009 se publicó un trabajo en el que, utilizando el método de complementación tetraploide , se demostraba por primera vez que las iPS pueden dar lugar a un organismo completo, incluyendo células de la línea germinal [20] . iPS derivado de fibroblastos de piel murina por transformación usando un vector retroviral α dio como resultado un porcentaje de ratones adultos sanos que podían reproducirse normalmente. Así, por primera vez, se obtuvieron animales clonados sin la mezcla del material genético de los óvulos (con el procedimiento estándar de clonación, el ADN mitocondrial se transfiere a la descendencia desde el óvulo del receptor). En 2012, por el desarrollo de la tecnología de clonación y reprogramación genética, se otorgó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina a John Gurdon (Inglaterra) y Shinya Yamanaka (Japón). Y en 2014 el Prof. M Takahashi y S. Yamanaka fueron los primeros en trasplantar el epitelio pigmentario de la retina obtenido de las células iPS a un paciente con degeneración de la retina relacionada con la edad [21] .

En Japón existe un programa gubernamental que prevé que en el futuro el 100% de la población cuente con bancos de células IPS [22] .

Véase también

Notas

  1. ↑ Kiselev S.L., Lagarkova M.A. Células madre embrionarias humanas  // Naturaleza . - Ciencias , 2006. - T. 10 . - S. 49-64 .
  2. ↑ Departamento de Biología de Células Madre, Instituto de Ciencias Médicas Fronterizas, Universidad de Kioto, Kioto. Inducción de células madre pluripotentes a partir de cultivos de fibroblastos adultos y embrionarios de ratón mediante factores definidos  // Cell  :  journal. - Cell Press , 2006. - 25 de agosto. Archivado desde el original el 19 de octubre de 2006.
  3. ↑ Andrews P., Matin M., Bahrami A., Damjanov I., Gokhale P., Draper J. Células madre embrionarias (ES) y células de carcinoma embrionario (EC)  : lados opuestos de la misma moneda  // Biochem Soc Trans : diario. - 2005. - vol. 33 , núm. punto 6 . - P. 1526-1530 . -doi : 10.1042/ BST20051526 . — PMID 16246161 .
  4. ↑ Evans M., Kaufman M. Establecimiento en cultivo de células pluripotenciales de embriones de ratón  //  Nature: revista. - 1981. - vol. 292 , núm. 5819 . - P. 154-156 . -doi : 10.1038/ 292154a0 . — PMID 7242681 .
  5. ↑ Martin G. Aislamiento de una línea celular pluripotente de embriones de ratón tempranos cultivados en medio acondicionado con células madre de teratocarcinoma  // Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América  : revista  . - 1981. - vol. 78 , núm. 12 _ - Pág. 7634-7638 . -doi : 10.1073/ pnas.78.12.7634 . —PMID 6950406 .
  6. ↑ Thomson J., Itskovitz-Eldor J., Shapiro S., Waknitz M., Swiergiel J., Marshall V., Jones J. Líneas de células madre embrionarias derivadas de blastocistos humanos  //  Science : journal. - 1998. - vol. 282 , núm. 5391 . - P. 1145-1147 . -doi : 10.1126 / ciencia.282.5391.1145 . —PMID 9804556 .
  7. ↑ Ebert, Jessica. Las células madre humanas desencadenan un ataque inmunológico  (neopr.)  // Noticias de "Nature". - Londres: Nature Publishing Group , 2005. - 24 de enero. -doi : 10.1038/ noticias050124-1 . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2010.
  8. ↑ Acceso a los artículos: Nature Medicine  (Consultado el 17 de marzo de 2015)
  9. ↑ Irina Klimánskaya. Células madre embrionarias humanas derivadas sin células alimentadoras  (inglés)  // The Lancet  : revista. - Elsevier , 2005. - 7 de mayo ( vol. 365 , núm. 9471 ). - Pág. 1636-1641 . - doi : 10.1016/S0140-6736(05)66473-2 .
  10. ↑ FDA aprueba estudio de células madre embrionarias humanas - CNN.com (enlace no disponible) . Archivado desde el original el 9 de abril de 2016. 
  11. ↑ Keirstead H.S., Nistor G., Bernal G., et al . Los trasplantes de células progenitoras de oligodendrocitos derivados de células madre embrionarias humanas remielinizan y restauran la locomoción después de una lesión de la médula espinal  //  J. Neurosci. : diario. - 2005. - mayo ( vol. 25 , n. 19 ). - Pág. 4694-4705 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.0311-05.2005 . —PMID 15888645 .
  12. ↑ nombre=" PMID 25937371 "
  13. ↑ VC-01 Diabetes Therapy - Viacyte, Inc (enlace no disponible) . Fecha de acceso: 21 de enero de 2016. Archivado desde el original el 22 de enero de 2016. 
  14. ↑ Proyecto de Ley Federal del 18 de enero de 2013
  15. ↑ http://elementy.ru/news/164751 La piel humana puede convertirse en una fuente de células madre embrionarias
  16. ↑ Elementos - noticias científicas: Obtención de células madre embrionarias "éticas"
  17. ↑ http://elementy.ru/news/430912 Posteriormente se demostró que la reprogramación puede ocurrir con la expresión transitoria de estos genes, sin su integración en el genoma
  18. ↑ Matthias Stadtfeld, Masaki Nagaya, Jochen Utikal, Gordon Weir, Konrad Hochedlinger. Células madre pluripotentes inducidas generadas sin integración viral // Ciencia. V. 322. Pág. 945-949 (7 de noviembre de 2008). DOI: 10.1126/ciencia.1162494.
  19. ↑ Año de células reprogramadas. P.Petrov
  20. ↑ Xiao-yang Zhao1, Wei Li1, Zhuo Lv1, Lei Liu1, Man Tong1, Tang Hai1, Jie Hao1, Chang-long Guo1, Qing-wen Ma, Liu Wang, Fanyi Zeng, Qi Zhou. Las células iPS producen ratones viables mediante complementación tetraploide. Naturaleza 461, (3 de septiembre de 2009), 86-90
  21. ↑ Trasplante de hoja RPE derivada de iPSC en el primer paciente con DMAE Center for Developmental Biology | CDB RIKEN
  22. ↑ Cómo se fabrican los órganos tridimensionales y quién los necesita

Enlaces

  Ir al elemento de Wikidata  sitios temáticos
diccionarios y enciclopedias
En catálogos bibliográficos