[Las Células Madre, la revolución de la medicina contemporánea]
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Abril de 2009]
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Índice PÁGINA
Introducción a las células madre ¿Qué son las células madre? Características de las células madre Tipos de células madre Aplicaciones de las células madre Noticias relacionadas con las células madre Las células madre del cerebro Las células madres del cordón umbilical y los bancos de cordones. Las células madre y Estados Unidos Material Interactivo de las células madre Recursos gráficos de las células madre Glosario Bibliografía PÁGINA WEB DEL TRABAJO www.celulasmadrevillalba.wordpress.com
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Alcance de este trabajo En este trabajo intentaremos informar a cualquier persona que desee aprender más sobre las células madre así como cuáles son sus tipos, funciones, aplicaciones… Además, responderemos a las preguntas más importantes sobre las células madre que son el centro de la investigación científica, hablaremos sobre el uso potencial de las células madre en la investigación y en el tratamiento de enfermedades. Todo ello puede que coger por sorpresa a la población en general, pues en la mayoría de los casos sólo oímos hablar de las células madre por los medios de comunicación, pero no sabemos ciertamente qué son, ni que funciones tienen.
Introducción a las células madre. Los científicos descubrieron hace más de 20 años el modo de obtener células madre de embriones de ratones. A finales del año 1998 y después de intensos trabajos de experimentación, un grupo de investigadores de la Universidad de Wisconsin (EEUU) consiguió el primer cultivo de células madre embrionarias humanas. A partir de este momento, las progenitoras celulares han sido presentadas como la gran esperanza terapéutica del nuevo siglo.
Pero… ¿qué son las células madre? Las células madre o troncales tienen dos características importantes que las distinguen de otros tipos de células. La primera de ellas es que son células no especializadas que se renuevan ilimitadamente. La segunda es que bajo ciertas condiciones fisiológicas o experimentales, se las puede inducir a que se conviertan en células con funciones especiales tales como células musculares cardíacas o células de páncreas que produzcan insulina. Los científicos trabajan sobre todo con dos clases de células madre de animales y de seres humanos: las células madre embrionarias y las células madre adultas, que poseen diversas funciones y características que explicaremos más adelante en nuestro trabajo. Los científicos descubrieron diversas maneras de obtener o aislar las células madre de embriones tempranos del ratón hace más de 20 años. Muchos años de estudio detallado de la biología de las células madre del ratón los llevaron al descubrimiento, en 1998, de cómo aislar las células madre de embriones humanos y hacerlas crecer en el laboratorio. Éstas se denominan células madre embrionarias humanas. Los embriones usados en estos estudios fueron creados con el propósito de tratar la infertilidad mediante procedimientos de fertilización in Vitro y cuando ya no fueron necesarios para ello, fueron donados para la investigación con el consentimiento informado del donante. Las células madre son importantes para los organismos vivos por muchas razones. En algunos tejidos adultos, tales como la médula ósea, músculo, y cerebro, pequeñas poblaciones definidas de células madre adultas pueden migrar y reemplazar a las células que se pierden en diferentes órganos como resultado de un desgaste normal, por lesiones o enfermedades. Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
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Los científicos consideran que las células madre podrían en el futuro, convertirse en la base para el tratamiento de enfermedades tales como Parkinson, diabetes y cardiovasculares. Pero es necesario estudiar las células madre en sus laboratorios para comprender mas sus características esenciales y qué es lo que las hace diferentes de otros tipos especializados de células. Si los científicos lograran un mayor conocimiento sobre las células madre podría llegar a ser posible su utilización terapéutica Las células madre embrionarias humanas se han estudiado desde 1998. Por lo tanto, para desarrollar tales tratamientos los científicos están estudiando de manera intensiva las características fundamentales de las células madre, que abarcan: 1. Determinar de manera precisa porqué y mediante que mecanismos biológicos las células madre siguen siendo no especializadas y auto-renovables por muchos años. 2. Identificar cuáles son las señales que hacen que las células madre se conviertan en células especializadas.
Características de las células madre. Las células madre se diferencian de otras clases de células del cuerpo. Toda célula madre, sin tener en cuenta su origen, tiene tres características generales: son capaces de dividirse y de renovarse por períodos largos; son no especializadas; y pueden dar lugar a tipos especializados de célula. Los científicos están intentando entender dos características fundamentales de las células madre que se relacionan con su auto-renovación a largo plazo: 1. Porqué pueden las células madre embrionarias proliferar por un año o más en el laboratorio sin diferenciarse y la mayoría de las células madre adultas no. 2. ¿cuáles son los factores en los organismos vivos que regulan normalmente la proliferación y la auto-renovación de la célula madre? Descubrir las respuestas a estas preguntas permitiría entender cómo la proliferación de la célula se regula durante el desarrollo embrionario normal o durante la división anormal de una célula que deriva en cáncer. Tal información permitiría también a los científicos desarrollar células embrionarias y células madre adultas de manera más eficiente en el laboratorio. Las células madre son no especializadas. Una de las características fundamentales de una célula madre es que no tiene ninguna estructura de tejido específica que le permita realizar funciones especializadas. Una célula madre no puede trabajar con sus células vecinas para bombear sangre a través del cuerpo (como una célula del músculo del corazón); no puede llevar las moléculas de oxígeno a través de la circulación sanguínea (como una célula de la sangre)… Sin embargo, las células madre no especializadas pueden dar lugar a células especializadas, incluyendo las células del músculo del corazón, las células de la sangre, o las neuronas. Las células madre son capaces de dividirse y de renovarse por períodos largos. Contrariamente a las células musculares, a las células sanguíneas o las neuronas — las cuales normalmente no se dividen para dar células hijas–las células madre pueden replicarse casi en forma indefinida. Cuando las células se replican muchas veces se denomina “proliferación”. Una población pequeña de células madre que prolifera por muchos meses en el laboratorio puede producir millones de células. Si las células hijas continúan siendo no especializadas como la célula madre inicial, las células hijas también serán capaces de auto renovarse a largo plazo al igual que las células madre de la cual se originaron. Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
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Los factores y las condiciones específicas que permiten que las células madre sigan siendo no especializadas son de primordial interés para los científicos Las células madre pueden dar lugar a células especializadas. Cuando las células madre no especializadas dan lugar a las células especializadas, el proceso se llama “diferenciación”. Las células madre adultas por lo general generan los mismos tejidos del órgano en el cual residen. Una célula madre adulta de sangre situada en la médula da lugar normalmente a muchos tipos de células de la sangre, tales como los glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Hasta hace poco tiempo, se pensaba que una célula de la sangre situada en la médula – denominada hematopoyética – no podía dar lugar a células de un tejido muy diferente, como por ejemplo las células nerviosas del cerebro. Sin embargo, un número de experimentos y hallazgos durante los últimos años han demostrado que a partir de células madre alojada en un tejido se puede dar lugar al desarrollo de células de tejidos totalmente diferentes del que las alojaba, fenómeno que se conoce como “plasticidad”. Ejemplos de dicho fenómeno son: las células madre de sangre que se convierten en neuronas, las células madre del hígado que se pueden utilizar para producir insulina, y las células madre hematopoyéticas que pueden desarrollarse en el músculo del corazón. En consecuencia, explorar la posibilidad de usar las células madre adultas para terapias celulares se ha convertido en un área muy activa de la investigación.
Tipos de Células Madre Como ya introdujimos al principio de nuestro trabajo, las células madre pueden clasificarse en varios grupos, siendo los más importantes los que nombraremos a continuación: Células madre totipotentes: pueden dar lugar a un organismo completo y sólo se pueden obtener en las primeras fases del desarrollo de un embrión. Un ejemplo, es el cigoto, célula que es capaz de generar, a través de sucesivas divisiones celulares, toda la variedad de cientos de células diferentes del nuevo organismo, y por tanto, cualquier tejido, incluso los que dan lugar a la placenta. Células madre embrionarias: básicamente las podemos definir como células pluripotente, porque, aunque por sí solas no pueden originar al organismo completo, pues necesitan de la placenta, sí que son el origen de todos los tipos celulares y tejidos del individuo adulto Las células madre embrionarias, derivan de embriones. Específicamente, las células madre embrionarias provienen de los embriones que se obtienen de los óvulos que han sido fertilizados in Vitro en una clínica de fertilización in Vitro y después donados Cultivo de células madre embrionarias. para propósitos de investigación con el consentimiento informado de los donantes. No derivan de los óvulos fertilizados en el cuerpo de una mujer. Los embriones de los cuales derivan las células madre embrionarias humanas tienen entre cuatro y cinco días de vida y son una bola hueca microscópica de células llamadas blastocitos. El blastocito incluye tres estructuras: el trofoblasto, que es la capa de células que rodea al blastocito; el blastocele , que es la cavidad hueca dentro del blastocito; y la masa interna de la célula, que es un grupo de aproximadamente 30 células en un extremo del blastocele .
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son un tipo de célula indiferenciada encontrada entre células diferenciadas en un tejido o en un órgano. Puede auto renovarse, y puede diferenciarse para producir los principales tipos especializados de célula del tejido o del órgano. El papel principal de las células madre adultas en un organismo vivo consiste en mantener y reparar el tejido en el cual se encuentran. Actualmente algunos científicos utilizan el término célula madre somática en vez de célula madre adulta. Células madres adultas:
La investigación sobre las células madre adultas ha generado mucho entusiasmo. Los científicos han encontrado células madre adultas en muchos más tejidos de los que pensaban. Esto ha conducido a los científicos a preguntarse si las células madre adultas podrían ser utilizadas para trasplantes. De hecho, la sangre adulta que forma las células madre de la médula ósea se han utilizado exitosamente en trasplantes durante 30 años. Bajo condiciones apropiadas, ciertas clases de células madre adultas parecen tener la capacidad de diferenciarse entre diversos tipos de células. Si esta diferenciación de células madre adultas pudiera ser controlada en el laboratorio, estas células podrían convertirse en la base de las terapias para la cura de enfermedades. Otros tipos de células madre: como ya dijimos al inicio de este apartado, son muchos los tipos de células madre. A parte de células madre adultas, y células madre embrionarias, nos encontramos también con las células madre fetales, las células madre del cordón umbilical y las células madre germinales embrionarias.
Células madres fetales: son células que pueden aislarse de fetos cuyo desarrollo ha sido interrumpido por causas naturales o por razones médicas. Células madre del cordón umbilical: son células con plasticidad similar a las de origen embrionario. Células madre germinales embrionarias: células madre de las células germinales, es decir, de los óvulos y los espermatozoides, que en cultivo, son capaces de dar lugar a todos los tipos celulares del adulto.
Aplicaciones de las células madre Las células madre han supuesto una revolución científica pues tienen numerosas aplicaciones, muchas de ellas muy esperanzadoras y que pueden salvar muchas vidas. Existen muchas maneras en las cuales las células madre humanas pueden ser utilizadas para la investigación básica y clínica. Sin embargo, hay muchas cuestiones técnicas complejas para concretar estas aplicaciones de células madre, que serán superadas solamente con investigaciones intensas y continuas. Los estudios de células madre embrionarias humanas pueden brindar información sobre los complejos procesos que ocurren durante el desarrollo humano. Una meta fundamental de este trabajo es identificar cómo se diferencian las células madre indiferenciadas. Algunas de las condiciones médicas más serias, tales como cáncer y defectos de nacimiento, se deben a la división y a la diferenciación anormal de células. Una mejor comprensión de los controles genéticos y moleculares de estos procesos puede brindar información sobre cómo tales enfermedades aparecen y a la vez sugerir nuevas estrategias para la terapia. Un problema significativo Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
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de las aplicaciones de las células madre es que los científicos no entienden todavía completamente las señales que activan genes específicos y su influencia en la diferenciación de la célula madre. Las células madre humanas podrían ser también utilizadas para probar nuevas drogas, fármacos con potencial terapéutico y testar toxinas. Por ejemplo, las nuevas medicaciones para la cura de enfermedades podrían ser probadas en las líneas de células madre humanas pluripotentes para obtener una mayor eficacia. Otras clases de células se utilizan ya para estos fines. Las líneas celulares de cáncer se utilizan, por ejemplo, para probar potenciales drogas anti- tumorales. Pero, la disponibilidad de células madre pluripotentes permitiría la prueba de drogas en una gama más amplia de variedades celulares. Sin embargo, La terapia de clonación terapéutica es muy reparadora y esperanzadora, pero existen aún para la experimentación eficaz de las diversas drogas, las muchos obstáculos que vencer, para entonces, condiciones experimentales deben ser idénticas al poder lograr hacerla viable como método comparar las diferentes drogas. Por lo tanto, los científicos aceptable para el ser humano. tendrán que controlar exactamente la diferenciación de las células madre y el tipo específico de célula en la cual las drogas serán probadas. Quizás el uso potencial más importante de las células madre humanas es la generación de las células y de los tejidos que se podrían utilizar para las terapias celulares. Hoy en día, los órganos y tejidos donados son utilizados para sustituir el tejido enfermo o destruido, pero la necesidad de tejidos y órganos para ser trasplantados supera las fuentes disponibles. Las células madre, dirigidas a diferenciarse en tipos específicos de células, ofrecen la posibilidad de una fuente renovable de células y tejidos de reemplazo en enfermedades incluyendo Parkinson, Alzheimer, lesiones de la médula espinal, quemaduras, enfermedades cardíacas, diabetes y artritis reumatoide. Para concretar la promesa de las terapias celulares para tales enfermedades de alta incidencia y debilitantes, los científicos deben ser capaces de manipular y reproducir fácilmente las células madre, y éstas deben poseer las características necesarias para su diferenciación, el trasplante y, el crecimiento y adaptación apropiados a largo plazo. Para ser útiles para los propósitos de trasplante, las células madre deben cumplir lo siguiente:
Proliferar extensamente y generar suficientes cantidades de tejido. Diferenciarse hacia los tipos deseados de célula. Sobrevivir en el huésped después de trasplante. Integrarse al órgano luego del trasplante. Funcionar apropiadamente para mejorar la supervivencia del huésped. Evitar dañar el huésped.
Otra aplicación de las células madre es el estudio de las fases iniciales del desarrollo embrionario y su control genético.
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Noticias relacionadas con las células madre Células madre en el ovario 08/04/2009 – ESTUDIO EN RATONES • • •
Un trabajo demuestra la existencia de células madre adultas en este órgano El estudio también prueba su capacidad para producir óvulos y restablecer la fertilidad Estas células se pueden extraer de ovarios de animales recién nacidos y de adultos
Romper conceptos. Uno de los principales frutos de la investigación con células madre es el aporte de conocimientos biológicos que está ofreciendo a científicos de todo el mundo. Una prueba de este hecho es el trabajo que publica la revista ‘Nature Cell Biology’ en el que se descubre un dato de la fisiología mamífera hasta ahora desconocido: la presencia de células madre en los ovarios. Y va más allá, estas células son capaces de generar, tras inyectarlas en ratones hembras infértiles, óvulos que, al ser fecundadas, terminaron convirtiéndose en una abundante prole de roedores. Los manuales de biología y de medicina describen las diferencias que existen entre los ciclos de producción de gametos femeninos y masculinos. Hasta ahora se pensaba que las hembras nacen con una dotación fija de ovogonias (las células precursoras de los óvulos, también denominados ovocitos), en torno a medio millón, que en la adolescencia y después de la acción de una serie de hormonas se activan y generan óvulos por cada ciclo menstrual. En el varón, en cambio, la producción de espermatozoides se mantiene, a partir de la pubertad, durante toda la etapa adulta. “Este trabajo rompe el concepto de las diferencias entre los dos sexos en la forma de producir los gametos. Las cosas no son tan simples como se creía. Estos resultados nos hacen pensar que la biología mantiene, también en los ovarios, cierta regeneración de sus células. Es otro de los dogmas que se han roto en las últimas décadas gracias a la investigación básica”, señala José López Barneo Pero el estudio que publica ‘Nature Cell Biology’, realizado por investigadores de la Universidad de Shanghai (China) va más allá del hallazgo de la presencia de estas células madre adultas. Estos científicos al extraerlas de los ovarios de ratones hembra y posteriormente inyectarlas en roedoras infértiles comprobaron que son capaces de activar la ovogénesis, es decir, la formación y maduración de óvulos. Por este motivo, los autores las denominan como células madre precursoras de ovocitos. Además, tras ser apareadas con ratones machos, se produjo el embarazo y la posterior descendencia sana y también fértil. Gracias a los marcadores empleados, como un gen fluorescente, los investigadores pudieron comprobar que la camada provenía de esas células madre iniciales. También comprobaron que estas células pueden obtenerse de ovarios neonatales, es decir, de roedores de cinco días de vida, y de ovarios de ratones hembra adultas. Juan Carlos Izpisúa, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), considera que “este hallazgo nos ayudará no sólo a entender mejor la biología del órgano reproductor femenino sino que además abre otras posibilidades dentro del campo de las células madre adultas. No obstante, la pregunta sobre la existencia de células madre en el ovario humano queda todavía en el aire”.
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¿Aplicación en humanos? Tanto Veiga como otra investigadora del CMRB, Cristina Equizabal, valoran positivamente el trabajo de los científicos chinos aunque señalan sus dudas ante la posible su aplicación en humanos. “Primero hay que replicar estos resultados en otros estudios. Y después habrá que ver qué pasa en humanos. En muchas ocasiones lo que ocurre en animales no se traduce en humanos. En principio, no se me ocurren terapias [para tratar la infertilidad en mujeres], porque existen otras fórmulas actualmente mucho más simples que esta posible vía. Además, va a ser complicado saber qué pasa en ovarios de mujeres ya que no contamos con ovarios humanos para la investigación”, explica Veiga. Mucho más optimista se muestra López Barneo quien apunta a, una vez se confirme su existencia en mujeres, un posible uso terapéutico. “En mujeres que sean infértiles porque el paso de ovogonia a ovocito sea incorrecto, se podrían extraer estas células madre, hacerlas madurar hasta óvulos y fecundarlos, en un proceso in vitro, para posteriormente implantar el embrión en su útero. Aunque para esto primero se tendría que demostrar que ese proceso de maduración in vitro se puede llevar a cabo, claro”, afirma. En cuanto a la falta de ovarios humanos para la investigación, el científico sevillano reconoce que aunque hasta ahora a nadie le ha interesado este órgano, a partir de ahora se podría poner en la lista del consentimiento informado que se ofrece a las familias para donar los órganos de su pariente fallecido. “Lo veo accesible en España, un país con gran tradición de donantes”, apunta. Con todas las reticencias de un trabajo sobre investigación básica, López Barneo considera que este estudio “abre un capítulo muy interesante en el campo de la fisiopatología ovárica y como posible vía futura para tratar algunos tipos de infertilidad”.
Un trasplante de células madre para olvidarse de la diabetes tipo 1 • • •
Un especial de la revista ‘JAMA’ evalúa las distintas opciones para los diabéticos La inyección de células del propio paciente elimina la necesidad de recurrir a la insulina La terapia, todavía experimental, presenta algunos riesgos que pueden limitar su difusión
Liberarse de su dosis diaria de insulina es el sueño de cualquier diabético. Un sueño que puede estar más cerca de hacerse real gracias al autotrasplante de células madre de la sangre. El último número de la revista ‘Journal of the American Medical Association (JAMA)’, dedicado por completo a esta enfermedad que afecta a más de 30 millones de personas en el mundo, incluye un estudio que muestra que este trasplante ha permitido a 20 pacientes olvidarse de los pinchazos de insulina durante, al menos, un año. Los autores de la investigación, de las Universidades de Sao Paulo (Brasil) y Northwestern (EEUU), querían comprobar si los buenos resultados obtenidos con el autotrasplante a 15 personas en un ensayo de 2007 se debían a que esta técnica realmente aumenta los niveles de péptidos C (moléculas de aminoácidos precursoras de la insulina que se usan como indicadores para evaluar el estado de los diabéticos) y la función de las células beta (las encargadas de producir insulina) o si la mejoría mostrada por los pacientes era una consecuencia de los cambios que hicieron en la dieta y el ejercicio tras la operación. Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
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Para salir de dudas, el equipo analizó a 23 individuos brasileños entre 13 y 31 años con diabetes tipo 1 diagnosticada recientemente (en las seis semanas previas) que se sometieron a un trasplante de células madre hematopoyéticas entre 2004 y 2008. El proceso consiste en extraer las células madre de la sangre del propio paciente para tratarlas y volverlas a introducir en el organismo mediante leucoféresis (infusión intravenosa de las células). Entre uno y otro paso, los pacientes recibieron dosis diarias de ciclofosfamida – un inmunosupresor y antitumoral- para reducir sus niveles de leucocitos y que pudieran aceptar bien las células madre. El tiempo medio de estancia en el hospital fue de 18 días. Los investigadores siguieron a todos durante un periodo medio de 30 meses. De todos los autotrasplantados, 20 consiguieron prescindir de la insulina durante un año por lo menos. Uno de ellos estuvo sin necesitar esta terapia durante más de cuatro años (hasta que acabó su seguimiento), cuatro estuvieron sin ella durante tres años y tres pacientes durante dos años. Doce pacientes se olvidaron por completo de la insulina, mientras que en ocho casos los individuos tuvieron que recurrir a inyecciones con una dosis baja en algún momento tras el procedimiento. “El estudio de 2007 podía hacer sospechar que la mejoría de estos diabéticos eran consecuencia de los cambios en la alimentación que realizaron, pero nuestros resultados muestran que el trasplante aumenta los niveles de péptidos C durante los primeros 24 meses tras el autotrasplante y que se mantienen en el tiempo, lo que favorece que el propio organismo produzca insulina y no necesite administrarla por vía externa”, concluyen los investigadores, para quienes “en el momento actual, el trasplante de células madre es el único tratamiento capaz de revertir la diabetes tipo 1 en humanos”.
El IVI investiga obtener ovocitos y espermatozoides de células madre MADRID, 29 Abr - Las células madre, tanto embrionarias como adultas, podrían ser utilizadas, en el futuro, en la obtención de ovocitos y espermatozoides para su empleo en reproducción asistida, ya que la carencia de gametos viables para tener bebés es el problema del 50 por ciento de las parejas que acuden a las consultas de fertilidad, según explicó el profesor Carlos Simón, director científico del Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI), uno de los seis grupos que investigan en el mundo esta técnica para su aplicación clínica.
Creado un corazón bioartificial con células madre El logro es un primer paso hacia los bancos de órganos sin donantes. Gonzalo Casino – Barcelona – 15/01/2008 Cómo se desarrolla un ser vivo, ya sea un ratón de laboratorio o una persona, a partir de una sola célula es uno de los grandes misterios de la biología. A pesar de los avances de la genómica y de la investigación con células madres, los biólogos están muy lejos de entenderlo. Ni siquiera saben cómo hacer un solo órgano. Las células madre pueden ayudar a regenerar un tejido, pero fabricar en el laboratorio un órgano completo, pongamos un corazón, es hoy por hoy ciencia-ficción. Si al menos se tuviera un molde, un andamiaje para que las células madre prendieran y por sí solas se pusieran manos a la obra de crear un músculo cardiaco que empezara a latir y a bombear… Ésta es la ingeniosa idea que han puesto en práctica con éxito científicos de la Universidad de Minnesota en EE UU y que ayer anunciaron en la edición digital de revista Nature Medicine. El logro ha sido un primer corazón bioartificial de ratón desarrollado a partir del esqueleto fibroso de un corazón de cadáver de ratón al que se le inyectaron células madre cardiacas. Y significa un paso adelante hacia los futuros bancos de órganos bioartificiales para trasplante. Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
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Las células madre del cerebro. Hasta hace pocos años, se pensaba que el cerebro no podía producir neuronas nuevas. Los neurólogos afirmaban que nacíamos con una cantidad de células nerviosas en el cerebro que, a medida que crecíamos, íbamos perdiendo irremediablemente. José Manuel García Verdugo es uno de los responsables de la caída de ese gran pilar de la neurociencia de los últimos años al descubrir que el cerebro sí tiene células madre capaces de producir nuevas neuronas. Actualmente, García Verdugo investiga sobre cómo aplicar ese descubrimiento a la cura de enfermedades como el parkinson o el alzheimer.
En una entrevista dada al diario ABC Jose Manuel contaba lo siguiente:
Jose Manuel García Verdugo Neurólogo
MP: ¿Qué se pensaba acerca del envejecimiento cerebral humano antes de que se descubrieran células madre en el cerebro adulto? JMGV: Ése era uno de los grandes pilares de la neurociencia que ha caído recientemente. Se creía que nosotros nacíamos con un número de neuronas que iban muriendo irreversiblemente con la edad y que no se producían nuevas neuronas. El descubrimiento de células madre en nuestro cerebro ha abierto la posibilidad de que algún día aprendamos a dialogar con estas células y que podamos recuperar las zonas dañadas o perdidas de nuestro cerebro, bien por envejecimiento o por un traumatismo. Desgraciadamente, estas células madre no pueden producir todas las neuronas del cerebro, así que todavía estamos muy lejos de recuperar a enfermos con alzheimer. De todas formas, éste ha sido el gran avance de los últimos años en el campo de la neurociencia. JMGV: ‘Inicialmente fue sorprendente que unas células que tienen un cierto grado de diferenciación fuesen capaces de volver atrás y transformarse en células madre. Actualmente sabemos que las células madre se transforman en nuevas neuronas que migran, de forma natural, a los bulbos olfatorios y también a una zona del hipocampo muy importante porque es donde está centralizada toda la memoria y el El descubrimiento de células madre en el aprendizaje. Parece ser que estas neuronas son muy cerebro permite comenzar a importantes para lo nuevo que aprendemos, el día buscar una cura al alzheimer o al a día. Existen otras zonas del cerebro que no tienen parkison neurogénesis de forma natural porque son zonas que el cerebro prefiere tener controladas y mantener toda la información a lo largo de toda la vida. Esto contrasta con otros vertebrados como las aves o los reptiles, donde sí que hay neurogénesis importante. Pero en estos casos, el animal pierde toda la información que ha aprendido a lo largo de los años anteriores.’
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Las células madres del cordón umbilical y los bancos de cordones. Las células madre se encuentran en todos los órganos y tejidos del cuerpo, tienen la capacidad de crear y reponer los tejidos y órganos dañados, pero son de difícil obtención. Existen unas células madre especiales, las hematopoyéticas, de fácil obtención y gran capacidad reproductora, éstas se pueden obtener de la médula ósea, de la sangre en el cuerpo (sangre periférica) y de la sangre del cordón umbilical. De todas, la sangre del cordón umbilical es la de más fácil obtención y reproducción. La células madres obtenidas del cordón umbilical tienen más beneficios que las que son obtenidas de la médula ósea o de la sangre periférica porque al ser inmunológicamente inmaduras, son más proliferas (alta compatibilidad con los demás familiares), no tienen el mismo proceso de envejecimiento, ni exposición a virus externos. Adicionalmente, están disponibles en el momento que se necesiten. Estas células madre son 100% compatibles con el dueño de ellas y pueden ser altamente compatibles con la de sus hermanos, padres y familiares. Existen ciertas enfermedades que no pueden ser tratadas con las células madre de uno mismo, y se buscará otro un donador.
Leticia Ortiz, princesa de España
Los príncipes de Asturias han tomado la decisión de congelar células madre de la Infanta Leonor, procedentes de su cordón umbilical, en un banco privado situado en Estados Unidos. Pero… ¿qué son estos bancos? ¿Para qué sirven? ¿Qué se hace con las células?
¿Qué es un banco de cordón umbilical? Este tipo de centros permite el almacenamiento de muestras sanguíneas procedentes del cordón umbilical. Si es un banco privado, a través de un contrato se garantiza a los padres que las células serán conservadas durante el tiempo fijado por ambas partes y que, de ser necesario, serán utilizadas como un posible tratamiento para el hijo. Si es público, la donación es solidaria y anónima y podrá servir para trasplantar células madre a pacientes. ¿Cómo se consiguen las células del cordón? La donación se puede hacer hasta tres días después de haber dado a luz. Se realiza una punción de los vasos del cordón umbilical y se aspira entre 90 y 150 ml de sangre. Esta muestra se envía lo antes posible al banco asociado con la maternidad (en caso de donación pública) o al que deseen los padres. Una vez allí, se extraerán las células madre y se congelarán progresivamente hasta finalmente almacenarlas en un tanque de nitrógeno a una temperatura de 200º bajo cero. ¿Qué utilidad real tiene la donación de sangre de cordón? La sangre de cordón umbilical contiene células madre que pueden utilizarse para realizar trasplantes a pacientes con una enfermedad congénita o adquirida de la médula ósea, como leucemias o aplasias medulares. En estos pacientes su contenido celular es muy escaso y les convierte en un objetivo fácil para los microorganismos patógenos. La inyección, o trasplante, de estas células les ayuda a mejorar su sistema defensivo, deteriorado por la enfermedad. Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
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¿Cuánto tiempo permanecen viables estas células? No se sabe. Científicamente se desconoce el máximo periodo de almacenamiento viable para estas células. Los que apuestan por los bancos públicos se basan en este dato, ya que no hay seguridad de que una familia obtenga beneficios 30 años después de haber donado sus células de cordón. ¿Estas células podrían curar la enfermedad de mi hijo? La mayoría de las enfermedades de la infancia contienen un componente genético que hace inservibles estas células para el propio donante. Una persona con leucemia puede beneficiarse de células madre siempre que no contengan información genética que le haga desarrollar la misma enfermedad, es decir, las células de un hermano pueden ser útiles ya que son compatibles pero no presentan esa carga genética que favorece la enfermedad. ¿Todos los países de la UE permiten los centros privados de cordón umbilical? No. Un ejemplo es Italia que los prohibe expresamente, en cambio Bélgica, Holanda o Reino Unido los permiten. Esta situación viene amparada por una directiva del Parlamento Europeo y del Consejo Europeo relativa al establecimiento de normas de calidad y seguridad para la donación, la obtención, la verificación, el procesamiento, el almacenamiento y la distribución de células y tejidos humanos. Esta norma europea no regula explícitamente la presencia de bancos privados por lo que cada país tiene potestad para permitirlos o prohibirlos. ¿Están prohibidos en España los bancos privados de cordón umbilical? La legislación española actual no recoge explícitamente la prohibición o autorización de los bancos de cordón de carácter privado. El Ministerio de Sanidad y Consumo está preparando una normativa que adapte la directiva de la Unión Europea de Células y Tejidos. En abril estará lista esta orden que dejará claramente regulado este asunto. ¿Hay bancos públicos? Sí. En nuestro país existen seis bancos de cordón que están en Barcelona, Málaga, Madrid, Galicia, Valencia y Tenerife. De hecho, España es el segundo país del mundo en número absoluto de cordones umbilicales donados. Su almacenamiento se lleva a cabo en estos centros. En total, hay almacenadas 20.000 unidades que suponen el 10% de las depositadas en todo el mundo.
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Las células madre y Estados Unidos Según la política de George Bush, los investigadores estadounidenses sólo podían recibir financiación pública si se limitaban a trabajar con el material procedente de 21 líneas celulares. El Gobierno de George Bush llevó a cabo esta medida en contra de las células madre en 2001 acorde a su ideología religiosa, el cristianismo, el cual no acepta la manipulación de células madre. Esto no quiere decir que el gobierno de Bush estuviese en contra del avance científico, sino que optaban por el avance a través de otras vías, que según ellos, no atente contra la vida humana. Ahora parece que las cosas están cambiando y es que el nuevo presidente de EEUU quiere de algún modo cambiar el país y una de las medidas que ha tomado ha sido aprobar la investigación con este tipo de células, en contra de la iglesia y los millones de cristianos que viven en el país. Y es que, tal y como prometió públicamente en marzo Barack George Bush, presidente de los Obama, la investigación con células madre embrionarias en Estados Estados Unidos durante 8 años. Unidos va a ser reforzada ampliamente con el objetivo de encontrar terapias para enfermedades incurables. Los nuevos protocolos permitirán que los científicos generen líneas celulares procedentes de embriones de desecho de las clínicas de fertilidad. La nueva regulación, que estará completamente finalizada este mes de julio, conducirá a que los fondos públicos se destinen a la creación de posiblemente cientos de líneas celulares procedentes de embriones.
Material interactivo sobre las células madre Con el objetivo de poder abarcar una información más amplia a la hora de informar sobre las células madre, hemos decidido crear un blog en el cuál hemos colgado varios vídeos sobre este tipo de células.
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En primer lugar podemos ver un vídeo en el cuál el neurólogo José Manuel García Verdugo nos hablar sobre las células madre del cerebro. Como ya hemos visto anteriormente, al contrario de lo que se pensaba, en el cerebro también existen células madre. En el segundo post publicado, podemos ver un vídeo documental que nos cuenta cuál ha sido la historia del conocimiento humano sobre las células madre. En nuestro tercer post mostramos un vídeo con información de las células madres del cordón umbilical y la existencia de un banco de cordón umbilical en México que guarda este cordón umbilical con este tipo de células, para curar posibles enfermedades en el futuro. En la cuarta entrada podemos ver el proceso para obtener células madre embrionarias a partir de una fecundación in vitro realizada en el laboratorio. Y como última entrada o post, mostramos una serie de vídeos que resumen toda la información sobre las células madre.
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Las Células Madre, la revolución de la medicina contemporánea]
Recursos gráficos sobre las células madre
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Abril de 2009]
[Las Células Madre, la revolución de la medicina contemporánea]
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Abril de 2009]
[Las Células Madre, la revolución de la medicina contemporánea]
[Abril de 2009]
Glosario Alelos Almacenamiento de sangre del cordón umbilical. Autotransplante Blastocitos Células germinales Células hematopoyéticas Células prolíferas Clonación
Criogenización Crioprotección
Diferenciación Eugenesia
Fecundación in vitro
Hematopoyética Ovogénesis Plasticidad Proliferación
Formas alternativas de un gen Congelamiento de sangre del cordón umbilical para su futuro uso en trasplantes. Las muestras de sangre del cordón umbilical usualmente son almacenadas en nitrógeno líquido y son guardadas en bolsas especiales o en viales, dentro del congelador. Se trata de un trasplante que implica el uso de células madre recolectadas de la misma persona que recibirá el trasplante. Embriones de los cuales derivan las células madre embrionarias humanas y que tienen entre cuatro y cinco días de vida con una forma de bola hueca microscópica Espermatozoides en el hombre y óvulos en la mujer. Células madre especiales de fácil obtención y gran capacidad reproductora, que se pueden obtener de la médula ósea, de la sangre en el cuerpo (sangre periférica) y de la sangre del cordón umbilical Células con alta compatibilidad con familiares del poseedor de las células. Técnica mediante la cual se obtiene una copia genéticamente de un ser. Conglutinación de fimbrinas: pegoteo de las fimbrinas (porción distal de las trompas) que produce la disminución del calibre de ésta. Congelación de un ser vivo con la intención de reanimarlo en el futuro. La crioprotección o criopreservación es un proceso de congelación controlada destinado a preservar los espermatozoides y evitar que con el paso del tiempo sufran cambios en la integridad de su estructura. Proceso por el cual las células madre no especializadas, pasan a especializarse Control de la reproducción humana basado en la distinción entre genotipo deseable o indeseable. La fecundación in vitro consiste básicamente en unir en el laboratorio un óvulo y un espermatozoide en la superficie de un pequeño contenedor transparente (placa de Petri), controlando al microscopio la evolución del proceso. Una vez se ha originado el embrión y se han iniciado las primeras divisiones celulares, se deposita la criatura en el interior del útero de la mujer, prosiguiéndose el desarrollo como en un embarazo corriente. Célula de la sangre situada en la médula Es el proceso de formación y diferenciación de los gametos femeninos u óvulos en los animales, incluido el ser humano. Capacidad de originar células de muy distinto tipo. En este campo se refiere a cuando las células se replican muchas veces
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Las Células Madre, la revolución de la medicina contemporánea]
[Abril de 2009]
Bibliografía Información Introducción general Características de las células madre
Fuente www.elmundo.es NIH (National Institute of Health de los Estados Unidos de Norteamérica).
Definiciones Federación andaluza de asociaciones de endometriosis Real Academia Española de la lengua. Noticias www.elmundo.es Agencia de Noticias Europa Press Células madre del cerebro
www.comunidadsmart.es
Vídeo Células madre del cordón umbilical
www.bancodecordon.com
‘ABC’ células madre del cordón umbilical
www.elmundo.es
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Las Células Madre, la revolución de la medicina contemporánea]
Carlos Hernández Pérez e Iván González Gangura. 1º Bach A
[Abril de 2009]