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La clonación y las células madre
¿Qué es la clonación?
La clonación es un conjunto de técnicas de laboratorio que nos permiten reproducir tantas veces como queramos un material biológico en concreto: células, ADN, etc.
Podríamos decir que el acto de clonar equivale al de fotocopiar, es decir sacar muchas copias idénticas de algo que nos interesa.
Y, ¿en nuestro caso que es lo que queremos clonar o fotocopiar ?
Pues muy fácil! Unas células llamadas células madre.
¿Qué son las células madre?
Son células indiferenciadas o no especializadas, es decir sin función propia, porque todavía no se han convertido en células de un tejido específico.
Se distinguen del resto de las otras células corporales porque al dividirse presentan las siguientes propiedades:
- Producen nuevas copias de sí mismas de forma indefinida.
- Producen nuevas células que, bajo los estímulos apropiados, pueden transformarse en los diferentes tejidos de que está compuesto el cuerpo humano.
- Pueden colonizar y reparar un tejido u órgano enfermo sustituyendo las células enfermas por células sanas.
Las células madre son las células a partir de las cuales nos hemos desarrollado cada uno de nosotros cuando se unieron el ovulo y el espermatozoide, y son las células que dieron lugar a todos los órganos y tejidos de nuestro cuerpo cuando fueron sometidas a los estímulos específicos necesarios para ello. Todos nuestros órganos y tejidos mantienen una “pequeña reserva” de las mismas que les permiten su mantenimiento y reparación.
¿Por qué estamos tan interesados en la clonación de las células madre?
Porque las células madre, junto con la manipulación genética, serán dos pilares fundamentales de la medicina de los próximos años.
Porque cuando combinemos de manera apropiada todos los conocimientos de que dispongamos sobre genética, medicina, física, química, biología molecular, ingeniería celular y tisular, bioquímica, etc, a partir de una o muy pocas células, podremos diseñar y producir tantas células como necesitemos para reparar los tejidos, órganos o estructuras dañados de nuestro cuerpo. A esto se le llama medicina regenerativa o reparativa.
Por ejemplo, en la enfermedad de Parkinson, las células nerviosas que fallan podrán ser sustituidas por células nerviosas nuevas, y el individuo en cuestión sanará.
Las células cardiacas dañadas por infartos o insuficiencia cardíaca podrán ser sustituidas por células cardíacas nuevas y el individuo en cuestión sanará.
Podremos reparar las lesiones medulares producidas por tumores y accidentes. A las personas diabéticas les podremos trasplantar células productoras de insulina en su páncreas y el individuo en cuestión sanará.
Y lo mismo ocurrirá con otras muchas enfermedades: cáncer, fibrosis quística enfermedades degenerativas como por ejemplo el Alzheimer, etc.
¿En qué punto nos encontramos?
Sabemos que las células de nuestro cuerpo durante su especialización o transformación, están sometidas a una programación celular órgano-especifica,
Recordemos que nuestro cuerpo esta formado por estructuras y órganos muy diferentes: corazón, hígado, cerebro, pulmones, huesos, pelo, estómago etc.
Y que todas las células de nuestro cuerpo se han desarrollado a partir de una única célula “el huevo u óvulo fertilizado por un espermatozoide”, por lo cual todas ellas son idénticas, es decir, poseen exactamente las mismas instrucciones, pero dependiendo del órgano del que formen parte, utilizarán sólo una parte de la información u otra. Esto se conoce como especialización celular.
Es decir, toda célula humana, posee 46 cromosomas grabados con todas nuestras recetas de cocina (genes). Sin embargo, estas recetas no se expresan al mismo tiempo en todas la células, sino que en unas células se expresan y funcionan unas, y en otras células se expresan y funcionan otras.
Así, un pulmón es diferente a un ojo, porque en el pulmón las recetas son para la formación de células especializadas en la respiración, en cambio en el ojo la recetas que se ponen en marcha son para formar un órgano que nos permita la visión.
Es decir, a partir de una célula indiferenciada, se desarrolla un individuo completo con millones de células diferenciadas formando parte de sus diferentes estructuras. Esto significa que durante este proceso las células se han ido especializando.
Por lo tanto, desde el momento de la fecundación hasta el nacimiento de un individuo y durante toda la vida del mismo, las células están sometidas a un proceso continuo de diferenciación o especialización celular bajo las órdenes de una programación celular concreta para cada especie.
Estas células en sus primeras fases de desarrollo embrionario, se caracterizan ser vírgenes y disponer de todo su potencial, es decir, tienen la capacidad de producir un ser vivo completo y son capaces de dar origen a todos los tejidos o estructuras del nuevo individuo, incluidas las membranas extraembrionarias que forman la placenta, por eso se les llama células madre totipotenciales. Después a medida que la gestación avanza van perdiendo parte de este potencial porque cada vez están más especializadas, y en base a sus posibilidades de transformación o diferenciación van recibiendo diferentes nombres:
- Entendemos por células madre pluripotenciales, aquellas con capacidad para transformarse en todos los tejidos que componen un ser vivo, excepto lo tejidos extraembrionarios, (placenta).
- Entendemos por células madre multipotenciales, aquellas que pueden diferenciarse o transformarse en algunos tejidos, pero ya no en todos.
- Y, por células madre unipotenciales, aquellas que pueden transformarse en un solo tipo de tejido celular.
Y, ¿esto que significa?
¡Pues nada más, y nada menos!:
- QUE si aprendemos como estimular, programar y desprogramar estas células madre, en un futuro podremos generar a nivel mundial tejidos terapéuticos, nuevas células que colonizarán y repararán los tejidos dañados o enfermos, órganos de repuesto y nuevos medicamentos y proteínas terapéuticas.
- QUE si logramos desarrollar nuevos métodos de ingeniería genética con fines de terapia génica, podremos corregir los errores genéticos de las células madre antes de su diferenciación a tejidos u órganos específicos, con lo cual evitaremos enfermedades o malformaciones.
- QUE si además esto lo conseguimos con las células madre que posee cada ser humano en sus tejidos, podremos reparar y colonizar todos los tejidos u órganos dañados con las células del mismo individuo, con lo cual el problema actual del rechazo inmunológico con las células de donante y largas listas de espera para el trasplante de órganos habrá concluido, al igual que la venta ilegal de los mismos en mercados negros.
¿Os imagináis el día en que logremos desprogramar sin efectos secundarios o colaterales una célula ya programada para volverla a programar según nuestras conveniencias?
¿Todas las células madre son iguales o hay de diferentes tipos?
Hay tres tipos diferentes en base al momento en que se pueden obtener.:
- Las células madre embrionarias.
- Las células madre adultas o somáticas.
- Las células madre pluripotentes inducidas, también conocidas como células iPS.
¿En qué se distinguen?
- Básicamente en la capacidad potencial (totipotencial, pluripotencial, multipotencial, unipotencial) que posee cada una de ellas para transformarse en los diferentes tipos de células o tejidos que componen nuestro cuerpo.
- Su diferente capacidad para autorenovarse (producir nuevas copias de si mismas).
Las células madre embrionarias y las células madre adultas o somáticas son de origen natural. Las células madre pluripotentes inducidas son de origen artificial o inducidas en el laboratorio.
Veamos:
Las células madre embrionarias y la células madre adultas o somáticas son naturales, en cuanto a su origen, es decir son las mismas células madre que reciben diferentes nombres según el estadio evolutivo -madurativo en el que se encuentran: embrión – feto – niño – adulto- cadáver, sin ser manipuladas por el hombre, es decir simplemente siguiendo su proceso natural.
Cuando éstas forman parte del embrión se llaman células madre embrionarias.
Cuando éstas forman parte de los tejidos de los fetos, niños, adultos, cordones umbilicales, placentas y cadáveres se llaman células madre adultas o somáticas. Cada tejido u órgano de nuestro cuerpo adulto (postnatal), posee una reserva celular de estas células, y con ellas sustituimos nuestras células enfermas o muertas y reparamos órganos lesionados de manera natural, por ejemplo cuando rompemos un hueso este vuelve a soldarse, cuando nos lesionamos la piel o el músculo, éste cicatriza y piel y musculo vuelven a regenerarse…… etc.
Las células madre pluripotentes inducidas son células manipuladas (artificiales), pues se han conseguido en el laboratorio desprogramando células madre adultas.
Y, ¿ mientras qué ?
Pues, investigar y aprender a reconocer cuales son todas las señales a las que se somete una célula para formar un órgano específico.
¿De donde podemos obtener CÉLULAS MADRE para investigar y conseguir nuestro objetivo?
¡ Pues muy fácil ! A partir de:
- Embriones
- Fetos
- Líquido amniótico
- Sangre de cordón umbilical
- Tejido de cordón umbilical
- Tejido placentario
- Individuos adultos
- Células iPS (Células adultas reprogramadas)
Los embriones son la fuente de CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS.
Para poder obtener células embrionarias, primero necesitamos fabricar embriones y después dejarlos crecer durante 5 – 7 días en el laboratorio para que se vayan desarrollando y se transformen en un blastocisto.
Una vez conseguido esto se destruye el embrión y se cogen unas células que están en su interior conocidas como masa celular interna para cultivarlas en el laboratorio. Estas células son el origen de las células madre embrionarias.
Y ¿cómo podemos fabricar los embriones?
Pues muy fácil, lo podemos hacer en el laboratorio utilizando alguna de las siguientes técnicas:
Una vez obtenido el embrión y dependiendo de su destino final podemos hacer dos tipos de clonación:
La utilización de toda esta tecnología presenta dilemas éticos y morales.
Para obtener más información, consulta los enlaces relacionados en el apartado.
Los tejidos u órganos fetales se obtienen a partir de fetos que han sido abortados y pueden proporcionar DOS tipos de células madre: las células madre embrionarias germinales (con características de células madre embrionarias) y las células madre adultas o somáticas.
- Las CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS GERMINALES son las que se obtienen en embriones- fetos con una edad comprendida entre las 5 y 10 semanas de gestación, a partir de una estructura anatómica llamada cresta gonadal. Estas células, en condiciones normales, son las que dan lugar a los óvulos y espermatozoides durante la vida fértil del individuo.
- Las CÉLULAS MADRE ADULTAS o SOMÁTICAS son las que se obtienen a partir del resto de los tejidos fetales en fetos de cualquier edad. Las células madre adultas procedentes de tejidos fetales tienen menos potencialidad que las células madre embrionarias porque ya están más diferenciadas, pero están dando buenos resultados.
Algunos experimentos informan que el trasplante de células neuronales procedentes de fetos humanos tiene un efecto terapéutico en pacientes con Parkinson, con una importante reducción de los síntomas de la enfermedad en los pacientes tratados.
Sin embargo, la consecución de tejido neuronal fetal y tejidos fetales en general es muy limitada por lo que algunos grupos antiabortistas se oponen totalmente a la obtención de este tipo de células para evitar que muchas mujeres sean inducidas al aborto de fetos sanos con la finalidad de obtener y vender este tipo de tejidos en mercados negros ilegales.
Recientemente se ha tenido constancia de que en el líquido amniótico hay células madre fetales mesenquimales, parecidas a las células madre embrionarias, es decir células pluripotenciales que bajo los estímulos apropiados podrían convertirse en las futuras células reparadoras de los diversos tejidos del cuerpo humano.
En este momento el potencial en esta área de investigación es inmenso:
- Pues estas células son muy parecidas a las células madre embrionarias en cuanto a su potencial de crecimiento y diferenciación, con la ventaja añadida que al desarrollarse no crean tumores.
- En caso de necesidad, si durante la gestación se detectara algún niño enfermo, éstas células podrían ser extraídas del líquido amniótico, reprogramarlas y ser usadas durante la misma para evitar el avance de la patología y si esto no fuera posible ya tenerlas preparadas para cuando nazca el bebé.
- Además estas células no presentarían ningún riesgo inmunológico para el niño procedente de esta gestación, pues son células procedentes de su propia placenta y de su propio líquido amniótico.
- Estas células podrían ser guardadas en bancos celulares al igual que las células madre procedentes del cordón umbilical, constituyendo una reserva de tejidos inmunológicamente compatibles para la población mundial.
- Tampoco habría problema desde el punto de vista ético, pues su uso no supone la destrucción del embrión y hay estudios que señalan que estas células también pueden obtenerse de la placenta después del parto, aparte del líquido amniótico.
Los primeros experimentos con estas células ya se han llevado a cabo en ratones.
La sangre del cordón umbilical es una fuente de CÉLULAS MADRE ADULTAS o SOMÁTICAS.
La obtención de estas células no plantea ningún dilema ético-legal, y están ofreciendo buenos resultados.
Se obtienen mediante la punción de la vena del cordón umbilical durante los quince minutos posteriores al nacimiento del niño.
Dado que estas células presentan un gran potencial terapéutico para la población mundial y al mismo tiempo para el donante y su familia, os recomendamos que entréis en los enlaces relacionados y valoréis su información.
Las células de tejidos de cordón umbilical son una fuente de CÉLULAS MADRE ADULTAS o SOMÁTICAS.
Este tejido esta compuesto por diferentes tipos de células que pueden tener diferentes usos potenciales, todos ellos actualmente en fase de investigación.
Las células procedentes de tejido placentario son una fuente de CÉLULAS MADRE ADULTAS o SOMÁTICAS.
Todas estas células están en fase de investigación.
Los tejidos y órganos de los individuos adultos proporcionan CÉLULAS MADRE ADULTAS o SOMÁTICAS.
Sabemos que estas células madre indiferenciadas se encuentran formando parte de tejidos y órganos totalmente diferenciados y que además:
- Están presentes en muchos tejidos adultos (medula ósea, sangre, cornea y retina, cerebro, músculo esquelético, pulpa dental, hígado, epitelio de la piel y del sistema digestivo páncreas y tejido adiposo) y se van descubriendo de nuevos.
- Son las encargadas de mantener la viabilidad de los tejidos sometidos a un esfuerzo y renovación constante, como la piel, la sangre (medula ósea), la mucosa intestinal, el cerebro, el tejido adiposo, etc.
- Están implicadas en la regeneración del tejido dañado.
- Tienen muchas más propiedades de las que en un principio se pensó, entre ellas su plasticidad, capacidad de producir tejidos de distinto linaje, cuando se las aísla del tejido del que forman parte y se las somete a los estímulos oportunos.
Su obtención no plantea ningún dilema ético ni moral y se pueden obtener a partir del tejido apropiado, tanto de individuos vivos como muertos, los primeros mediante donación, los segundos a través de la autopsia.
Para más información os recomendamos que entréis en los enlaces relacionados.
¿Qué son las células madre pluripotentes inducidas?
Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) son células adultas que han sido sometidas a una reprogramación genética para retrocederlas en el tiempo y volverlas a un estado similar al que tenían cuando eran células madre embrionarias, obligándolas así a expresar los mismos genes y los mismos factores que expresaban en aquel entonces.
¿Qué significa que han sido reprogramadas o desdiferenciadas a un estado similar al que tenían cuando eran células madre embrionarias?
Pues muy fácil, reprogramemos y actualizemos nuestros conocimientos:
1) Sabemos que en el momento de la fertilización, cuando se unen el óvulo y el espermatozoide, se forma un huevo y este empieza a dividirse hasta que se forma un individuo completo.
VEÁMOSLO:
2) Sabemos que las células de las primeras divisiones celulares que se producen en el embrión poseen el potencial de poderse convertir en cualquier tejido del cuerpo. Y poco a poco, a medida que se especializan en un tejido concreto, van perdiendo esta propiedad.
Es decir, estaréis de acuerdo conmigo en que LA CELULA SE HA ESPECIALIZADO O PROGRAMADO, ¿verdad?
Pues bien, ahora hagamos el circuito al revés:
Vamos a desprogramar una célula ADULTA ya especializada en un tejido concreto, retrocediéndola atrás en el tiempo hasta el estadio de CÉLULA MADRE EMBRIONARIA, fase en la que tenia el potencial de convertirse en cualquier tejido del cuerpo humano. ¿Lo habéis pillado?
Pues ni mas ni menos, ahí lo tenéis, esta célula que hemos desprogramado a voluntad es la que llamamos célula madre pluripotente inducida, (iPSC).
¿Y porque estamos tan interesados en la obtención de estas células?
Pues porque podremos hacer medicina reparativa o regenerativa a la carta es decir, individualizada.
Imaginaros a un individuo que ha sufrido un infarto. Pues a partir de cualquiera de sus células adultas (piel, musculo, etc.), mediante las técnicas apropiadas, podremos retrocederlas en el tiempo y conseguir ponerlas en la situación en la que eran capaces de producir células cardíacas. Una vez conseguido este objetivo podremos obtener tantas células de recambio como necesitemos para poder repararle el corazón.
Y esto podremos hacerlo con todos los órganos y tejidos que conforman nuestro cuerpo.
Es decir a partir de las células adultas de un individuo, mediante su desprogramación y nueva programación, podremos obtener células capaces de convertirse en los tejidos específicos que nos interesen o que necesitemos para ayudarlo a sanar de su patología…
¿Y qué ventajas tienen estas células sobre las otras células madre existentes?
Pues que al ser del propio individuo no habrá rechazo inmunológico. Y muy importante el origen de estas células no plantea ningún debate ético, pues para obtener células madre embrionarias hay que destruir los embriones.
¿Que aplicabilidad clínica tienen estas células en este momento?
Ninguna porque todavía están en fase de investigación. Antes de pasar a utilizarlas en pacientes, debemos estar muy seguros de que reúnen todos los criterios de seguridad necesarios, como no producir cáncer o ciertas enfermedades provocadas por los propios cambios o mutaciones que pueden haberse originado durante este proceso.
¿A quien más puede beneficiar trabajar o investigar con este tipo de células?
A los laboratorios, pues así pueden y podrán probar la eficacia de los medicamentos directamente sobre las células vivas de los cultivos celulares.
A los investigadores celulares y moleculares dado que todas estas estrategias les abren nuevas puertas para aprender como programar, desprogramar y reprogramar las células para poder reparar los tejidos dañados del organismo o introducir nuevas características en las mismas que nos interesen expresar.
¿Desde cuando existen estas células?
En 2006 se registraron por primera vez las iPSC inducidas en ratones.
En 2007 se registraron por primera vez las iPSC inducidas en humanos.
Si de entre todas las células madre disponibles actualmente nos planteamos cuáles son las mejores para nuestros propósitos, en este momento la respuesta NO existe.
- Estamos en un momento en el que hay más preguntas que respuestas. No olvidemos que la biología del desarrollo y la ingeniería tisular son ciencias en sus inicios de las que todavía nos queda mucho por aprender.
- Nadie sabe a ciencia cierta cuál será el potencial real de todas estas células cuando estén sometidas a los estímulos apropiados.
- La defensa de cualquier tipo celular específico está lleno de intereses privados por parte de quienes lo defienden independientemente del medio o sistema que utilicen.
- Estás células pueden ser muy útiles en muchas líneas de investigación, y unas pueden funcionar mejor que otras.
Por lo cual lo más prudente en este momento tal vez sea escuchar, valorar y respetar todas las opiniones, e investigar en todos los campos para ir en busca de la verdad.
Y una vez sepamos donde estamos decidir el camino a seguir, sin olvidar que la aplicación de todas las técnicas científicas disponibles siempre debe ser correcta desde el punto de vista ético y que esto se cumpla es responsabilidad de TODOS.
Al igual como ya se está haciendo con las células madre procedentes del cordón umbilical, todas estas células podrán ser guardadas en bancos celulares creados para este menester constituyendo una gran reserva a nivel mundial de tejidos inmunológicamente compatibles para la población general.
En este momento la utilización de embriones está enfrentando a debate diversas comunidades religiosas, científicas y políticas, pues desde el punto de vista moral “la utilización del embrión supone su destrucción”, y la utilización de los tejidos fetales, hace temer que muchas mujeres sean inducidas al aborto de fetos sanos con la intención de obtener este tipo de material.
Lo que sí debe quedar claro es que durante este periodo de aprendizaje y su posterior aplicación debemos ser muy cautos ante el enorme potencial de estas tecnologías, pues la trilogía “ensayo-error, ensayo-acierto, medidas correctivas”, puede llegar a tener consecuencias impredecibles para la humanidad afectándonos a todos de muchas maneras.
Resumiendo …….
Preguntas relacionadas
Seguidamente os recomendamos que valoréis esta serie de enlaces dado que os pueden ayudar a comprender la magnitud del problema que os estamos planteando.
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Revisión: 13 de septiembre de 2017