Diplomado especialista internacional en células madres y tejidos

Generales

Conocer las características de las células madre...

Desde el punto de vista de su capacidad reproductiva y funcional, las células madre (SC) presentan numerosas propiedades en común con las células cancerosas que incluyen la autorrenovación, rápida proliferación y actividad de la telomerasa.

A continuación se detallan las características principales de las SC:

• División celular simétrica y asimétrica. Las SC son definidas por su capacidad de producir una SC y una célula diferenciada mediante una división celular asimétrica. El número de SC se mantendrá constante si únicamente se lleva a cabo la división simétrica, siempre y cuando en cada ciclo una SC pueda dar lugar a dos SC hijas. La división simétrica de las SC provee un mecanismo para incrementar la población de SC después de una pérdida de las mismas, aunque también puede llevarnos a un ascenso peligroso en el número de SC que nos guiará a la letalidad, expansión y lesiones parecidas a los tumores.
• Autorrenovación. Las SC tienen sus telómeros mucho más largos que cualquier otro tejido embrionario. A partir de esta observación, se cuestiona si la característica de estos telómeros hiperlargos son una propiedad originaria de las SC pluripotentes, como aquellas que se muestran en la masa celular interna del blastocisto, en que su enorme capacidad de autorrenovación se debe a la actividad de la telomerasa. Además, también se ha confirmado que los telómeros de las células madre pluripotentes inducidas amplían su longitud después de su reprogramación nuclear, hasta conseguir la longitud de los telómeros de una SC.
• Pluripotencialidad. Se trata de la capacidad que tienen las blastómeras y las células de la masa celular interna del blastocisto para formar distintos tejidos embrionarios, líneas germinales, o como ya se ha mencionado antes, la capacidad que tiene una célula madre para diferenciarse en otro tipo de célula. Hasta el momento se han determinado tres factores de transcripción, que actúan como factores reguladores de la pluripotencialidad: Proteína de unión octamérica-4 (oct-4), SRY-box que contiene el gen 2 (sox-2) y Homeobox nanog (nanog).
• Estrategias citoprotectoras. Numerosas células han adquirido la destreza de resistir agentes citotóxicos mediante una técnica de detoxificación que se basa en enzimas o por su destreza de exportar rápidamente xenobióticos nocivos. En 1996, Goodell y colaboradores lograron descubrir un nuevo método para el aislamiento de SC hematopoyéticas, fundamentado en la capacidad de las mismas de efluir un tinte fluorescente, habilidad que fue inhibida por el verapamil.
• Inmunogenicidad. Está demostrado que la respuesta inmune de las ESC es mínima si la comparamos con las células madre adultas (ASC) alogénicas, lo que se debe a la baja expresión del complejo principal de histocompatibilidad I (MHC I) y la falta de expresión de MHC II, aunque se ha probado en un modelo murino que aún a niveles bajos de MHC I se podría desencadenar una respuesta citotóxica.

Entender la clasificación de las células madre según su potencialidad...

Si tomamos en consideración su potencialidad de diferenciación, las células madre se han clasificado en totipotentes, pluripotentes, multipotentes y unipotentes. Esta potencialidad representa en ciertas condiciones la capacidad y posibilidad de diferenciación celular dependientes de su estado de desarrollo.

• Células madre totipotentes: Son aquellas capaces de formar un individuo completo si se las condiciones apropiadas, pues pueden producir tanto tejido embrionario como extra-embrionario. Por tanto, en el curso evolutivo posfecundación solamente el cigoto y las descendientes de las dos primeras divisiones son células totipotentes, pues tienen la capacidad de formar tanto el embrión como el trofoblasto de la placenta. Estas células se encuentran en el embrión humano, específicamente en los blastómeros hasta el estadio de mórula de 16 células.
• Células madre pluripotentes: Son las que tienen la capacidad de diferenciarse a tejidos que proceden de cualquiera de las 3 capas embrionarias; estas células por sí solas no pueden producir un individuo, ya que requieren el trofoblasto, sin embargo ellas sí dan lugar a todos los tipos de células y tejidos del organismo. En esta categoría se encuentran las células provenientes de la masa celular interna del blastocisto (aproximadamente 4 o 5 días después de la fecundación), las células madre germinales y las procedentes de tumores de células germinales.
• Células madre multipotentes: Son las células presentes en los tejidos u órganos adultos. Son capaces de producir un número limitado de linajes de células diferenciadas según su localización; por ejemplo, las SC del sistema nervioso central tienen el potencial de generar tres tipos celulares: neuronas, oligodendrocitos y astrocitos. Tradicionalmente, las células madre adultas se habían emplazado en esta etapa de la evolución celular. Sin embargo, se ha hecho evidente en los últimos años, que la potencialidad de algunos tipos de células madre adultas es mayor que la que habitualmente se le otorgaba, pues se demostró que podían diferenciarse en tejidos derivados de cualquiera de las capas embrionarias, indicándose como el caso más típico el de las células madre hematopoyéticas. Este fenómeno ha sido nombrado como versatilidad de las células madre adultas, tomando en cuenta la maleabilidad que tienen algunas de ellas para formar células especializadas de otros linajes. En este sentido podrían semejarse a las células madre embrionarias. Estos hechos refutan el dogma clásico en biología celular acerca de la capacidad de diferenciación limitada de las células madre adultas.
• Células madre unipotentes: Son células capaces de generar un solo tipo de célula específica; por ejemplo, las SC en la membrana basal de la epidermis interfolicular, que producen únicamente escamas queratinizadas.

Específicos

Comprender la utilización terapéutica de células madre...

La pluripotencialidad de las células madre embrionarias les otorga la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo celular adulto. Esto, junto a los nuevos avances en correcciones genéticas, transforman a las hESCs en una herramienta de gran valor terapéutico en el campo de la medicina regenerativa. Estas terapias consisten en la diferenciación de las hESCs en el tipo celular deseado, y el trasplante de las células diferenciadas en el paciente, con el objetivo de sustituir la función perdida por la presencia de células dañadas o disfuncionales.

En la actualidad, se han conseguido adquirir con éxito linajes tan significativos como células de los islotes pancreáticos, cardiomiocitos, neuronas y hepatocitos, consiguiendo el tratamiento en animales modelos de enfermedades del sistema nervioso central, infartos, diabetes o enfermedades cardiovasculares. Sin embargo, en humanos, estas terapias no pueden considerarse todavía como tratamientos aplicables, y están bajo investigación.

• Farmacogenómica. La farmacogenómica de exploración y el desarrollo de organoides y demás productos para su uso en medicina regenerativa son nuevos usos de la investigación con células madre. Las células madre se pueden emplear como fuentes para modelar diferentes enfermedades, medicina regenerativa, cribado y selección de fármacos; y también introducir tratamientos mediante el injerto de células. 
  Esta tecnología ha sido casi exitosa en el tratamiento de diferentes campos médicos. Tradicionalmente, el screening de fármacos nuevos y los estudios de toxicología se han llevado a cabo mediante el uso de animales para experimentos in vivo. Sin embargo, las cuantiosas objeciones éticas en este ámbito han llevado al intento de utilizar tejidos humanos, lo que no ha sido exitoso debido a la dificultad para alcanzar la gran cantidad de material que se demanda en este tipo de experimentos, así como la dificultad de mantenimiento o expansión in vitro. Por este motivo, el uso de células madre embrionarias humanas para tales fines han cobrado mucha fuerza en los últimos años. Por ejemplo, para estudios de toxicología en hígado (el órgano más afectado por los fármacos), las compañías farmacéuticas han planteado protocolos para crear grandes cantidades de hepatocitos a partir de hESCs y así investigar el metabolismo y la toxicología de nuevos fármacos y existentes. De forma similar ha ocurrido con la generación de cardiomiocitos o células neurales; estas células humanas pueden revelar la toxicidad de algunas drogas de modo más preciso que con sistemas animales.

• Tratamientos neurológicos. A pesar de la derivación exitosa de células neuronales y gliales de hESCs, MSC y células madre neurales, deben abordarse las incertidumbres tanto del mecanismo por el cual las células madre trasplantadas resultan en recuperación funcional como del tipo correcto de células madre para usar en injertos celulares. Teniendo en cuenta no solo la complejidad anatómica del cerebro, sino también la incapacidad de garantizar la migración controlada de las células trasplantadas, es poco probable que los trastornos neurológicos sean los primeros beneficiarios de las terapias de células madre clínicamente aprobadas. En cambio, las terapias más viables son tratamientos para afecciones con defectos autónomos celulares e implican la pérdida de un único tipo de célula.

• Tratamiento en diabetes mellitus tipo I. La diabetes tipo I es una enfermedad autoinmune que causa la destrucción de las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas. La diabetes tipo I se puede tratar mediante el trasplante de páncreas e islotes cadavéricos para restablecer temporalmente el control glucémico antes de que el paciente recaiga. Un tratamiento más eficiente sería infusiones frecuentes de células beta derivadas de células madre, aunque esto ha tenido un éxito limitado. Se ha demostrado que las iPSC pueden diferenciarse en células beta en cantidad suficiente para responder a los cambios en los niveles de glucosa en sangre. Los genes de insulina se han expresado con éxito en MSC, pero estas células no han podido demostrar la secreción de insulina.

• Tratamiento para problemas oftalmológicos. Los ensayos clínicos que utilizan terapias con células madre en pacientes humanos hasta ahora han producido resultados mixtos. hESCs se diferenciaron con éxito en fotorreceptores y las células epiteliales de pigmento de la retina se utilizaron para tratar pacientes con degeneración macular asociada a la edad seca y distrofia macular de Stargart, lo que resultó en una mejoría funcional de la visión. Sin embargo, otro ensayo que utilizó células madre derivadas de tejido adiposo autólogo para tratar la degeneración macular seca relacionada con la edad en tres pacientes informó pérdida severa de la visión.

• Tratamiento de patologías cardíacas. El primer informe clínico sobre el uso de cardiomiocitos derivados de hESC para tratar la insuficiencia cardíaca severa en un paciente junto con un bypass coronario demostró una mejoría en la función cardíaca, con una mejora del 10% en la fracción de eyección (FE). Otros intentos de tratar la insuficiencia cardíaca con cardiomiocitos derivados de tejido adulto se han mostrado prometedores en ensayos de fase I, pero plantean preocupaciones específicas. Por ejemplo, se ha demostrado que las células progenitoras cardíacas que expresan c-kit que se encuentran en la aurícula derecha, una vez consideradas como un método de tratamiento primario, tienen escasa escalabilidad en términos de producción de cardiomiocitos. En un ensayo, se requirió una media de 113 días para producir dos millones de cardiomiocitos.

• Tratamiento en lesión traumática de la médula espinal. La lesión traumática de la médula espinal (SCI), cuyo tratamiento actualmente se limita a la administración de esteroides e intervenciones quirúrgicas agudas, puede tratarse potencialmente con MSC derivadas de tejido adiposo. La capacidad de las MSC para remielinizarse, reemplazar los oligodendrocitos perdidos y replicarse rápidamente en las células progenitoras, junto con su baja inmunogenicidad, los hace candidatos ideales para tratar la LME. Un ensayo de fase I que utilizó MSC derivadas de tejido adiposo no encontró efectos colaterales graves por la administración y registró una mejora en la puntuación motora en tres de ocho pacientes. Las inyecciones intratecales repetidas de MSCs, trasplantadas con células nucleadas de médula ósea, mejoraron con éxito la función motora en un paciente con LME que previamente no mostró mejoría con la terapia estándar. Sin embargo, nuestra comprensión del mecanismo de acción de las MSC y la patología de SCI aún es limitada. Ahora se debe hacer mayor hincapié en demostrar la eficacia de los tratamientos de fase I mediante ensayos clínicos rigurosamente controlados, doble ciego y multicéntricos.

• Tratamiento en enfermedad inflamatoria intestinal (EII). Existen dos rutas para la administración de MSC en pacientes con EII: administración intravenosa para el control sistémico de la inflamación intestinal en la terapia de la enfermedad de Chron luminal y colitis ulcerosa, y la administración local como enfoque terapéutico para pacientes con fístula perianal. La administración de MSCs autólogas o alogénicas derivadas de médula ósea y tejido adiposo logró una eficacia clínica significativa en pacientes con E. Crohn fistulante atenuando la respuesta inmune local y promoviendo la reparación tisular. Los resultados obtenidos en un gran número de ensayos clínicos indican que la aplicación local de MSCs autólogas y alogénicas es una terapia simple, segura y beneficiosa para el tratamiento de fístulas perianales en pacientes con EC sin efectos adversos. Por el contrario, se informaron efectos adversos en tres de nueve ensayos clínicos mejorados que investigaron el potencial terapéutico de las MSC inyectadas por vía intravenosa.

• Tratamiento en enfermedad hepática. En los últimos años, varios ensayos clínicos han utilizado MSCs para tratar pacientes con enfermedades hepáticas. Los resultados obtenidos demostraron que el tratamiento con MSC mejoró la función hepática de manera segura y bien tolerada. Amer y colegas demostraron la seguridad y el efecto terapéutico a corto plazo del trasplante autólogo de células de hepatocitos derivadas de MSC de médula ósea en pacientes con insuficiencia hepática terminal. En pacientes con insuficiencia hepática causada por la infección por el virus de la hepatitis B, el trasplante autólogo de MSC proporcionó eficacia a corto plazo con respecto a varios parámetros clínicos y bioquímicos, pero los resultados a largo plazo no mejoraron notablemente. Estudios recientes informaron que la infusión de células madre derivadas del cordón umbilical fue bien tolerada en pacientes con cirrosis descompensada y en pacientes con insuficiencia hepática aguda o crónica, lo que resultó en una mejoría significativa de la función hepática y aumento de las tasas de supervivencia.