¿QUÉ SON LAS CÉLULAS MADRE?
¿QUÉ SON LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS?
Una célula madre adulta es una célula indiferenciada, que se encuentra entre las células diferenciadas en un tejido u órgano que puede renovarse a sí mismo y pueden diferenciarse para producir todos o algunos de los principales tipos de células especializadas del tejido u órgano.
Las principales funciones de las células madre adultas en un organismo vivo son para mantener y reparar el tejido en el que se encuentran. Los científicos también utilizan el término célula somática vástago en lugar de células madre adultas, donde somática se refiere a las células del cuerpo (no las células germinales, esperma o huevos).
A diferencia de las células madre embrionarias, que se definen por su origen (las células de la pre implantación de embriones - etapa) , el origen de las células madre adultas en algunos tejidos maduros está aún bajo investigación.
Ahora, los científicos tienen pruebas de que existen células madre en el cerebro y el corazón. Si la diferenciación de células madre adultas puede ser controlado en el laboratorio, estas células pueden llegar a ser la base de las terapias basadas en el trasplante .
La historia de la investigación sobre las células madre adultas comenzó hace unos 50 años. En la década de 1950, los investigadores descubrieron que la médula ósea contiene al menos dos tipos de células madre. Una población, llamadas células madre hematopoyéticas, forma todos los tipos de células de la sangre en el cuerpo. Una segunda población , llamadas células madre estromales de la médula ósea (también llamadas células madre mesenquimales o células madre óseas por algunos), se descubrieron unos pocos años más tarde. Estas células madre no hematopoyéticas constituyen una pequeña proporción de la población de células del estroma en la médula ósea, y pueden generar hueso, cartílago , grasa , células que apoyan la formación de la sangre , y el tejido conectivo fibroso.
En la década de 1960, los científicos que estaban estudiando ratas descubrieron dos regiones del cerebro que contenía las células en división que en última instancia se convierten en células nerviosas. A pesar de estos informes, la mayoría de los científicos creían que el cerebro adulto no podía generar nuevas células nerviosas. No fue hasta la década de 1990 que los científicos estuvieron de acuerdo en que el cerebro adulto contiene células madre que son capaces de generar tres tipos principales de células - astrocitos y oligodendrocitos del cerebro, que son células no neuronales, y las neuronas o células nerviosas.
¿DÓNDE SE ENCUENTRAN LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS, Y ¿QUÉ ES LO QUE NORMALMENTE SE HACEN?
Las células madre adultas se han identificado en muchos órganos y tejidos , incluyendo el cerebro , la médula ósea , la sangre periférica , los vasos sanguíneos, músculo esquelético, piel, dientes, corazón, el intestino, el hígado, el epitelio ovárico y de los testículos. Se cree que residen en un área específica de cada tejido (llamado un "nicho de células madre").
En muchos tejidos, la evidencia actual sugiere que algunos tipos de células madre son los pericitos, células que componen la capa más externa de los vasos sanguíneos pequeños. Las células madre pueden permanecer en reposo (no se dividen) durante largos períodos de tiempo hasta que son activados por una necesidad normal para más células para mantener los tejidos, o por una enfermedad o lesión de los tejidos.Típicamente, hay un número muy pequeño de células madre en cada tejido, y una vez eliminado del cuerpo, su capacidad para dividir es limitada, por lo que la generación de grandes cantidades de células madre es difícil. Los científicos en muchos laboratorios están tratando de encontrar mejores formas de hacer crecer grandes cantidades de células madre adultas en cultivo celular y de manipularlos para generar tipos celulares específicos para que puedan ser utilizados para el tratamiento de una lesión o enfermedad.
Algunos ejemplos de tratamientos potenciales incluyen la regeneración de hueso utilizando células derivadas de estroma de médula ósea, el desarrollo de las células productoras de insulina para la diabetes tipo 1 , y la reparación del músculo cardiaco dañado después de un ataque al corazón con células del músculo cardíaco.
¿QUÉ PRUEBAS SE UTILIZAN PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS?
Los científicos a menudo utilizan uno o más de los siguientes métodos para identificar las células madre adultas :
- Identificar a las células en un tejido vivo con marcadores moleculares y luego determinar los tipos de células especializadas que generan
- Eliminar las células de un animal vivo , etiquetarlos en cultivo celular , y transplantarlas de nuevo en otro animal para determinar si las células reemplazan (o "repoblarán") su tejido de origen .
Es importante destacar que se debe demostrar que una sola célula madre adulta puede generar una línea de células genéticamente idénticas a continuación, que da lugar a todos los tipos de células diferenciadas adecuadas del tejido. Para confirmar experimentalmente que una célula madre adulta putativa es de hecho una célula madre, los científicos tienden a mostrar ya sea que la célula puede dar lugar a estas células genéticamente idénticas en cultivo, y/o que una población purificada de células madre de estos candidatos puede repoblar o reformar el tejido después del trasplante en un animal.
¿QUÉ SE SABE ACERCA DE LA DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS MADRE ADULTAS?
"Diferenciación de las células hematopoyéticas y del estroma. "La figura muestra un hueso largo , con médula ósea en su centro y una ampliación de la interfase hueso / médula ósea en un recuadro en caja , con tipos de células identificados. Los tipos de células que se muestran incluyen los osteocitos incrustados en la matriz ósea no celular, el osteoclasto, pericitos alrededor de los vasos sanguíneos pequeños, adipocitos y células del estroma. Usando las flechas, el artista ha dibujado ilustraciones de los linajes de la médula ósea y las células del estroma. Linaje Médula Ósea: una célula madre hematopoyética da lugar a una célula madre multipotente , que se pueden dividir para producir uno de dos posibles tipos de células :
( 1 ) una célula progenitora mieloide , que es capaz de producir los neutrófilos, basófilos, eosinófilos, monolitos / macrófagos, plaquetas y células rojas de la sangre, o
( 2 ) una célula progenitora linfoide , que da lugar a células natural killer (NK) , linfocitos T, linfocitos B y . Linaje del estroma: una célula madre del estroma da lugar a las células óseas, incluyendo pre- osteoblastos, osteoblastos, células de revestimiento, y osteocitos . El artista ha indicado también otros dos tipos de células que la médula ósea puede ser capaz de producir: células madre de músculo esquelético, y células madre de hepatocitos. Cada linaje posible es seguido por un signo de interrogación, para indicar que los científicos no están de acuerdo en si o no la médula ósea es capaz de producir estos dos tipos de células.
Figura 2 . Hematopoyéticas y del estroma diferenciación de células madre. Haga clic aquí para ampliar la imagen . ( © 2001 Terese Winslow )
Como se indicó anteriormente, los científicos han informado que se producen las células madre adultas en muchos tejidos y que entrará vías normales de diferenciación para formar los tipos de células especializadas del tejido en el que residen.
Vías de diferenciación normal de las células madre adultas.
En un animal vivo, las células madre adultas están disponibles para dividir, cuando sea necesario, y pueden dar lugar a tipos celulares maduros que tienen formas características y estructuras especializadas y funciones de un tejido particular. Los siguientes son ejemplos de vías de diferenciación de células madre adultas (Figura 2) que se han demostrado in vitro o in vivo .
Las células madre hematopoyéticas dan lugar a todos los tipos de células sanguíneas: glóbulos rojos, linfocitos B, linfocitos T, células asesinas naturales, neutrófilos, basófilos, eosinófilos, monocitos y macrófagos .
Las células madre mesenquimales dan lugar a una variedad de tipos de células : células óseas (osteocitos), células del cartílago (condrocitos), células grasas (adipocitos), y otros tipos de células del tejido conectivo, tales como aquellos en los tendones.
Las células madre neurales en el cerebro dan lugar a los tres tipos principales de células: las células nerviosas (neuronas ) y dos categorías de células no neuronales - astrocitos y oligodendrocitos .Las células madre epiteliales en el revestimiento del tracto digestivo se producen en criptas profundas y dan lugar a varios tipos de células : células de absorción, células caliciformes, células de Paneth y células enteroendócrinas.
Las células madre de la piel se producen en la capa basal de la epidermis y en la base de los folículos pilosos. Las células madre epidérmicas dan lugar a los queratinocitos, que migran a la superficie de la piel y formar una capa protectora. Las células madre foliculares pueden dar lugar a tanto el folículo del pelo y de la epidermis.
Transdiferenciación.
Un número de experimentos han informado de que ciertos tipos de células madre adultas pueden diferenciarse en tipos de células visto en órganos o tejidos distintos de los que se espera de linaje predicho de las células (es decir, células madre del cerebro que se diferencian en células de la sangre o células formadoras de sangre que diferencian en las células del músculo cardíaco, y así sucesivamente ) . Este fenómeno se llama informado transdiferenciación.Aunque casos aislados de transdiferenciación se han observado en algunas especies de vertebrados, si este fenómeno se produce realmente en los seres humanos es objeto de debate en la comunidad científica. En lugar de transdiferenciación, los casos observados pueden implicar la fusión de una célula donante con una célula receptora. Otra posibilidad es que las células madre trasplantadas son factores secretores que fomentan las propias células madre del receptor para iniciar el proceso de reparación. Incluso cuando se ha detectado la transdiferenciación, sólo un porcentaje muy pequeño de las células se someten al proceso.
En una variación de los experimentos de transdiferenciación , los científicos han demostrado recientemente que ciertos tipos de células adultas pueden ser "reprogramadas" en otros tipos de células in vivo usando un proceso bien controlado de la modificación genética ( ver la Sección VI para una discusión de los principios de reprogramación ) . Esta estrategia puede ofrecer una manera de reprogramar células disponibles en otros tipos de células que han sido perdidos o dañados debido a la enfermedad.
Por ejemplo, un experimento reciente muestra cómo las células beta pancreáticas, las células productoras de insulina que se pierden o se dañan en la diabetes, posiblemente se podrían crear mediante la reprogramación de otras células pancreáticas. Por " volver a arrancar " expresión de tres genes de células beta críticos en las células exócrinas pancreáticas adultas diferenciadas, los investigadores fueron capaces de crear células similares a células beta que pueden secretar insulina. Las células reprogramadas eran similares a las células beta en la apariencia, el tamaño, y la forma; genes expresados característicos de las células beta , y fueron capaces de restaurar parcialmente la regulación del azúcar en sangre en ratones cuyas células beta propia había sido destruido químicamente. Si bien no es transdiferenciación por definición, este método para la reprogramación de células adultas se puede utilizar como un modelo para la reprogramación directamente a otros tipos de células adultas.
Además de reprogramación de las células para convertirse en un tipo específico de célula, que ahora es posible reprogramar las células somáticas adultas llegar a ser como las células madre embrionarias ( células madre pluripotentes inducidas, iPSCs ) a través de la introducción de genes embrionarios . Por lo tanto, una fuente de células puede ser generada que son específicos para el donante , lo que aumenta la probabilidad de compatibilidad si tales células se iban a utilizar para la regeneración de tejidos. Sin embargo, al igual que las células madre embrionarias, la determinación de los métodos por los cuales pueden ser completamente iPSCs y reproducible comprometido a linajes celulares apropiados todavía está bajo investigación.
A manera de resumen:
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