Las células madre son las encargadas de producir células nuevas. Esto es importante para el crecimiento, la sustitución y la reparación. A continuación, le ofrecemos una breve visión general de los distintos tipos de células madre antes de comparar los avances realizados en terapias para pacientes y los retos o limitaciones que aún deben abordarse.
¿Qué son las células madre?
Las células madre son la reserva natural del organismo para el crecimiento y la reparación celular. Reemplazan a las células especializadas que se han perdido por el uso o el daño.
Necesitamos fabricar células nuevas constantemente para que nuestro cuerpo siga funcionando. Algunas células especializadas (como las sanguíneas y las musculares) son incapaces de hacer nuevas copias de sí mismas mediante la división celular. En su lugar, deben reponerse a partir de poblaciones de células madre.
Las células madre tienen la capacidad única de producir copias de sí mismas (autorrenovación) y otros tipos de células más especializadas (diferenciación) cuando se dividen. El camino que sigan dependerá de las necesidades del organismo.
Las células madre son esenciales para el mantenimiento de tejidos como la sangre, la piel y el intestino, que experimentan un recambio continuo (sustitución celular), y el músculo, que puede construirse en función de las necesidades del cuerpo y suele dañarse durante el esfuerzo físico.
¿Qué hace únicas a las células madre?
Las células madreno están especializadas. A diferencia de los glóbulos rojos, que transportan oxígeno por el torrente sanguíneo, o de las células musculares, que trabajan con otras células para producir movimiento, las células madre no tienen propiedades fisiológicas especializadas. Se dice que estas células son indiferenciadas.
Las células madre pueden dividirse y producir copias idénticas de sí mismas una y otra vez. Este proceso se denomina autorrenovación y continúa durante toda la vida del organismo. La autorrenovación es la segunda de las tres propiedades que definen a las células madre. Las células especializadas, como las sanguíneas o las musculares, no suelen reproducirse produciendo copias de sí mismas. Esto significa que cuando están gravemente dañadas por una enfermedad o lesión, no pueden reemplazarse a sí mismas.
La tercera propiedad que define a las células madre es la capacidad de producir tipos celulares más especializados dentro del organismo. Este proceso se denomina diferenciación o maduración. Las células madre de los distintos tejidos varían en cuanto al número y los tipos de células que pueden producir. Por ejemplo, las células madre de la línea germinal masculina sólo producen espermatozoides, pero son células madre: son indiferenciadas, pueden autorrenovarse y producen células especializadas, los espermatozoides.
¿Cuáles son los distintos tipos de células madre?
Mucha gente piensa que las células madre proceden de un embrión temprano y que pueden convertirse en cualquier tipo de célula. Esto no es cierto para todas las células madre. De hecho, tenemos células madre en nuestro cuerpo durante toda nuestra vida.
Las células madre pueden dividirse en tres categorías:
1. Célulasmadre embrionarias Son células que se han cultivado en el laboratorio, tras ser extraídas del embrión temprano. Pueden convertirse en cualquier tipo de célula especializada.
2. Células madre pluripotentes inducidas: Se trata de antiguas células especializadas, obtenidas de un adulto, que han sido «desdiferenciadas» en el laboratorio para devolverlas a un estado indiferenciado o no especializado. Se parecen a las células madre embrionarias en que pueden convertirse en cualquier tipo de célula especializada. La técnica de laboratorio utilizada para fabricar estas células se descubrió en 2006. También se conocen como células iPS, iPSC o células madre «reprogramadas».
3. Células madre de tejidos específicos: Son células que se encuentran en nuestro cuerpo a lo largo de toda la vida. No son capaces de producir cualquier tipo de célula, pero a menudo son capaces de producir múltiples tipos de células para reponer el tejido al que están asociadas. También se conocen como «células madre adultas».
Puede obtener más información sobre las propiedades de estos distintos tipos de células madre y los trabajos de investigación actuales en nuestras otras fichas informativas.
Células madre embrionarias (CME)
Las células madrepluripotentes pueden producir cualquier tipo de célula especializada del organismo (por ejemplo, células madre embrionarias). Las células madremultipotentes pueden producir varias células especializadas diferentes (por ejemplo, células madre hematopoyéticas). Las células madreunipotentes son responsables de producir un único tipo de células especializadas (por ejemplo, células madre de la línea germinal).
Las células madre embrionarias (CME) tienen un potencial ilimitado para producir células especializadas del organismo. Esto sugiere enormes posibilidades para la investigación de enfermedades y para proporcionar nuevas terapias. Las CME son pluripotentes: pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula del organismo.
Las CME humanas se cultivaron por primera vez en laboratorio en 1998. Estas células proceden de una fase muy temprana del desarrollo. El embrión consta de unas 100 células, que forman una estructura denominada blastocisto, y aún no se ha implantado en el útero.
No todos los experimentos con CME requieren un nuevo blastocisto. Las CME obtenidas en el laboratorio pueden mantenerse y cultivarse en grandes cantidades durante largos periodos de tiempo. De hecho, parece posible seguir cultivándolas indefinidamente. Cuando los científicos saben que un determinado grupo de CME puede mantenerse y cultivarse indefinidamente, pueden guardar muestras para depositarlas en bancos de células madre, de modo que otros científicos puedan utilizarlas también. Estas muestras guardadas se denominan líneas celulares . Las líneas celulares se suelen utilizar en las primeras fases de los experimentos, ya que sus propiedades son bien conocidas y facilita la comparación de resultados entre otros ensayos que utilicen la misma línea.
Las CME pueden utilizarse para estudiar cómo se desarrollan tejidos específicos. También pueden utilizarse para probar fármacos y modelar enfermedades en distintos tejidos sin necesidad de recoger muestras de tejido de los pacientes.
El uso de células madre embrionarias en investigación o en la clínica sigue planteando algunos problemas prácticos. Los investigadores deben asegurarse de que las células madre embrionarias se diferencien completamente en el tipo de tejido deseado y de que los tejidos cultivados a partir de células madre embrionarias se comporten de la misma manera que los que crecen en el organismo. También hay consideraciones éticas en torno al uso de células obtenidas de un blastocisto humano.
Células madre pluripotentes inducidas (iPSC)
En 2012, Shinya Yamanaka y John B. Gurdon recibieron el Premio Nobel por su descubrimiento de las iPSC.
El descubrimiento de que células adultas especializadas y maduras pueden «reprogramarse» en células que se comportan como células madre embrionarias supuso un gran avance en el campo de la investigación con células madre. Este proceso se denomina a veces desdiferenciación.
Las iPSC ofrecen una fuente de células similares a las CME a la que se puede acceder sin necesidad de crear un blastocisto. Pueden utilizarse para estudiar el proceso de desarrollo, los factores que intervienen en el crecimiento de determinados tipos de tejidos y como forma de modelizar enfermedades en el laboratorio.
Desde el punto de vista clínico, el descubrimiento de estas células madre pluripotentes inducidas (iPSC) suscitó la esperanza de que, en teoría, se pudieran fabricar células a partir de la propia piel (u otros tejidos) de un paciente para tratar su enfermedad. De este modo se evitaría el riesgo de rechazo inmunitario. También podría generar bancos de células iPSC, que funcionarían como los bancos de sangre: emparejando pacientes con donantes adecuados.
Al igual que las CME, las iPSC deben demostrar que se diferencian completa y consistentemente en los tipos necesarios de células especializadas para convertirlas en herramientas eficaces para la investigación y, con el tiempo, cumplir las normas adecuadas para su uso en pacientes.
Células madre específicas de tejido (adultas)
Muchos tejidos del cuerpo humano se mantienen y reparan a lo largo de la vida gracias a las células madre. Estas células madre específicas de un tejido son muy diferentes de las células madre embrionarias.
Las células madre específicas de un tejido no son pluripotentes como las ESCS. Se han diferenciado o madurado parcialmente, por lo que ya no son capaces de producir todos los tipos de células. Siguen siendo capaces de autorrenovarse. La mayoría de las células madre adultas son multipotentes, capaces de producir sólo un número limitado de tipos celulares especializados. Algunas son incluso unipotentes: sólo producen un tipo de célula.
Las células madre adultas sólo pueden producir un número limitado de tipos celulares especializados. Por ejemplo, las células madre neurales sólo pueden diferenciarse en células cerebrales; las células madre hematopoyéticas (células madre sanguíneas) sólo pueden diferenciarse en células sanguíneas e inmunitarias especializadas; y las células de la línea germinal sólo pueden producir espermatozoides u óvulos.
¿Cómo se comparan todos estos tipos de células madre?
Las células madre son herramientas importantes para la investigación de enfermedades y ofrecen un gran potencial para su uso en la clínica.
En la actualidad, las CME y las iPSC se utilizan principalmente para la modelización de enfermedades, el ensayo de fármacos o para conocer mejor la biología básica de este tipo de células.
Algunas fuentes de células madre adultas se utilizan actualmente con fines clínicos, como el trasplante de células madre hematopoyéticas de la sangre (también denominado trasplante de células madre de la sangre o trasplante de médula ósea).
Hasta 2023, se han realizado o están en curso 100 casos de estudios clínicos con CME/iPSC. Se necesita mucho más tiempo de estudio antes de poder aprobar cualquier terapéutica para más pacientes.
