Esencia biológica de las células madre
En el organismo humano existe una reserva especial de estructuras inmaduras que aseguran la renovación de los tejidos. La principal característica de estas células radica en su potencial dual: pueden mantener su propia población mediante la autorrenovación y son capaces de diferenciarse.
Curiosamente, el proceso de desarrollo y maduración de estas estructuras tiene rasgos embriológicos únicos. A diferencia de la vía de desarrollo estándar de un organismo multicelular, la diferenciación de las células madre se lleva a cabo eludiendo la etapa clásica de la gastrulación. Esto significa que para la formación de un tejido maduro no requieren la formación previa de hojas embrionarias.
Por primera vez, estas asombrosas células fueron aisladas con éxito en 1998. Desde entonces, la ciencia las divide en dos categorías principales según la etapa de desarrollo del organismo:
- Células madre embrionarias. Se obtienen en las etapas más tempranas de la ontogenia, en el estadio de blastocisto o a partir de tejidos de un embrión de cinco semanas.
- Células madre adultas. Este grupo incluye, por ejemplo, a las células hematopoyéticas, presentes en un organismo ya formado.
Fuentes y potencial de diferenciación
Para obtener el material biológico necesario en la práctica médica moderna, se utilizan con mayor frecuencia las células de la sangre del cordón umbilical, así como las células estromales extraídas de la médula ósea.
El gran interés terapéutico por estas estructuras se debe a su colosal potencial de diferenciación. A partir de un precursor inmaduro, en condiciones artificiales o naturales, pueden formarse los elementos especializados más diversos del cuerpo humano:
- Neuronas (células del sistema nervioso).
- Hepatocitos (células hepáticas).
- Cardiomiocitos (células del músculo cardíaco).
- Varias opciones de células epiteliales.
A pesar de estas impresionantes capacidades, el uso de este recurso tiene estrictas limitaciones biológicas. Primero, la reserva natural de tales células en el organismo de un adulto es extremadamente pequeña. Segundo, están sujeta al llamado límite de Hayflick, una restricción estricta en el número de divisiones posibles, que es de solo 50 a 100 ciclos.
Explantación: vida fuera del organismo
El término explantación proviene de las palabras latinas ex (fuera) y plantare (plantar). Designa el método de laboratorio para cultivar órganos, tejidos aislados o células individuales fuera del organismo vivo. Este enfoque es un método simple y rentable para el cultivo macroscópico a largo plazo de células humanas.
La importancia del método de explantación es difícil de sobreestimar, ya que abarca varias direcciones fundamentales y aplicadas a la vez:
- Perspectiva médica. La tecnología demuestra claramente la posibilidad fundamental de superar las barreras de incompatibilidad inmunológica durante el trasplante de tejidos.
- Diagnóstico clínico. El cultivo de células de sangre periférica permite a los médicos contar con precisión el número de cromosomas. Esto es de vital importancia para el diagnóstico oportuno de diversas enfermedades cromosómicas.
- Estudio de la mutagénesis. El método permite investigar en detalle los mecanismos de aparición de mutaciones directamente en las células somáticas.
Aplicación en la ciencia y terapia celular
Además del diagnóstico, la explantación sirve como una herramienta poderosa para realizar investigaciones científicas a gran escala. Gracias al cultivo de tejidos in vitro, los científicos pueden estudiar en tiempo real las etapas sutiles de la mitosis y analizar los procesos de diferenciación celular en la embriogénesis (estos procesos se estudian activamente utilizando mamíferos y aves como modelo). El método ayuda a resolver cuestiones muy complejas en el campo de la citología, histología, embriología, fisiología normal, genética e incluso oncología.
Los conocimientos fundamentales acumulados hoy en día están pasando activamente al plano de la medicina práctica, dando forma a la dirección de la terapia celular. Los cultivos celulares crecidos se utilizan con éxito para tratar patologías graves, entre las cuales se encuentran:
- Accidente cerebrovascular;
- Infarto de miocardio;
- Cirrosis hepática;
- Diabetes mellitus y muchas otras enfermedades que requieren la restauración de tejidos perdidos o dañados.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué marcadores de superficie específicos se utilizan para aislar las células madre hematopoyéticas?
Para aislar las células madre hematopoyéticas, se utilizan marcadores de membrana, de los cuales el principal es el antígeno CD34. El fenotipo de las verdaderas células madre hematopoyéticas humanas se caracteriza por el siguiente conjunto de marcadores:
- CD34: marcador clave de las células madre y sus descendientes más cercanos;
- Lin: marcadores de linaje (ausentes en las células madre);
- CD38: marcador de células progenitoras comprometidas (ausente en los candidatos a células madre).
En las células hematopoyéticas maduras, la expresión del marcador CD34 está ausente.
¿Qué tipos de células madre se clasifican como pluripotentes y multipotentes?
Los siguientes tipos de células madre se clasifican como pluripotentes y multipotentes:
- Células madre embrionarias: son pluripotentes, se pueden aislar de la masa celular interna del blastocisto y dan origen a todos los tipos de células del embrión durante la embriogénesis.
- Células madre regionales / residentes del organismo adulto pueden ser polipotentes / multipotentes: originan un amplio conjunto de tipos celulares especializados. Un ejemplo son las células madre hematopoyéticas.
La célula madre sanguínea de un organismo maduro se clasifica como multipotente; el término «pluripotente» no le es aplicable.
¿Qué métodos de cultivo celular in vitro existen, además de la explantación?
Además de la explantación, in vitro se utiliza ampliamente el método de cultivos celulares, que se clasifica según los métodos de cultivo y obtención. Según el método de cultivo, se distinguen:
- Monocapa: cultivos en monocapa;
- En suspensión: incluyen el cultivo en flujo;
- Mixtos: tipos combinados.
| Tipo según su obtención | Característica |
|---|---|
| De órganos | Fragmentos de tejidos enteros |
| Primarios | Soportan de 5 a 10 pases |
| Semipasantes | Diploides, de 40 a 50 pases |
| Pasantes (continuos) | Pases estables de varios años a partir de tejidos tumorales |
Para comprender el término «explantación», recuerde el latín: ex es el prefijo «fuera» (como en las palabras exportación o exterior), y plantare es «plantar» (plantación). Es decir, es literalmente «sembrar» células fuera del cuerpo.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué significa el «límite de Hayflick» en relación con las células madre?
Es la limitación genéticamente programada del número de divisiones de una célula somática. Para las células madre, este límite es de 50 a 100 divisiones.
¿Cuál es la característica del desarrollo de las células madre en comparación con la embriogénesis normal?
Su diferenciación en tejidos especializados puede ocurrir eludiendo la etapa de gastrulación y sin la formación de hojas embrionarias.
¿Por qué los médicos cultivan células sanguíneas mediante el método de explantación?
Esto es necesario para el diagnóstico clínico: durante el proceso de cultivo, es posible detener la división, contar el número de cromosomas y detectar enfermedades cromosómicas.
¿En qué etapas se obtienen las células madre embrionarias?
Por lo general, se aíslan en la etapa de desarrollo de blastocisto o a partir de un embrión en la quinta semana de desarrollo.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de diferenciación sin la etapa de gastrulación
- Especificidad del aislamiento celular en la etapa de blastocisto
- Superación de la incompatibilidad inmunológica en la terapia celular
- Aplicación de células hematopoyéticas de la médula ósea
- Particularidades del estudio de la mutagénesis en células somáticas
Estudia el tema completo en el curso de «Biología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Células madre y explantación» y otras 3793 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 130 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Trasplantología»
Videotutoriales gratuitos: biologíaLecciones cortas con resúmenes, sin registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.