Investigación con células madre

Abstract

Introducción: El paradigma de las células madre (Stem cells, SC) como estirpe celular con capacidad de proliferación y diferenciación, ha atraído la atención de la comunidad científica y no científica a nivel mundial. Aunque no es claro el rol fisiológico que las células madre adultas cumplen en el nicho tisular, se ha sugerido que estas células actúan como reserva para el constante recambio celular, aunque existe evidencia de que en entornos como la médula ósea, fungen como células de soporte estructural y funcional [1]. Considerando su capacidad de proliferación y diferenciación, las células madre han sido ensayadas como alternativa de terapia celular para un amplio grupo de patologías caracterizadas por la degeneración tisular, fundamentando sus resultados o la expectativa de estos, en que podrían convertirse en la fuente de reemplazo de células perdidas en esos contextos patológicos [2]. No obstante, los resultados de modelos animales y ensayos clínicos, sugieren que la regeneración tisular inducida por estas células, es resultado de la capacidad que estas tienen de liberar un amplio grupo de moléculas de efecto paracrino, incluyendo citoquinas, quimioquinas y factores de crecimiento [2, 3]. Con la presente revisión, pretendemos presentar un panorama general de la actualidad de las células madre adultas como alternativa terapéutica para la medicina regenerativa, considerando los resultados logrados a la fecha con ensayos para la regeneración de tejidos tan disímiles como el cartílago, el miocardio, la piel o el sistema nervioso central.

Células Madre adultas: La diferenciación como fundamento del desarrollo embrionario, es un proceso esencialmente irreversible que se caracteriza por la pérdida paulatina de la totipotencialidad de las células embrionarias, y la consecuente “focalización” de sus competencias celulares para asumir fenotipos especializados. Las SC son células indiferenciadas con capacidad de proliferación in vitro, que además pueden desarrollar fenotipos celulares característicos de diferentes linajes tisulares derivados de una o más capas germinales. Se ha sugerido que las estructuras y tejidos formados durante las diferentes fases del desarrollo embrionario, se constituyen por células diferenciadas y células indiferenciadas (SC), que a diferencia de las primeras, conservan sus fenotipos indiferenciados y la consecuente capacidad de proliferación y diferenciación, lo cual les permitiría actuar como una reserva para el recambio celular permanente. Puede decirse que estas células, constituyen la cúspide de la jerarquía celular, ya que pueden dar origen a las diferentes estirpes celulares que conforman los cerca de 200 diferentes tejidos encontrados en el cuerpo humano. El desarrollo embrionario puede ser dividido en dos grandes fases. Desde el momento de la concepción hasta la octava semana se considera como la fase embrionaria, la cual se termina en el momento de la estructuración de las tres capas germinales. A partir de la novena semana de gestación se desarrolla la fase fetal, la cual se prolonga hasta el momento del parto. Las células madre embrionarias son células totipotenciales (pueden adquirir cualquier fenotipo celular) extraídas de la masa interna del blastocisto, fase en la cual no se han desarrollado las tres capas germinales. Aunque significan una interesante herramienta para la generación in vitro de diferentes tipos de estirpes celulares, estas células enfrentan enormes barreras éticas gracias a que su extracción implica la suspensión de la gestación, y además han demostrado la capacidad de formar teratomas al ser implantadas, lo cual ha restado su interés como alternativa de terapia celular [4, 5] Los tejidos formados después de la novena semana de gestación, en fase hipertrófica, son considerados como tejidos adultos formados por células diferenciadas. Las células madre extraídas de tejidos adultos, son igualmente reconocidas como células madre adultas. A diferencia de las células embrionarias, no existe evidencia de que formen teratomas al ser implantadas en tejidos vivos, pero además, cuentan con una menor capacidad de proliferación y diferenciación que estas. Un amplio grupo de tejidos se caracterizan por su capacidad de recuperar porciones tisulares Se ha sugerido que la mayoría de tejidos adultos cuentan con una reserva de células que conservan algunos rasgos de indiferenciación, las cuales darán origen a diferentes estirpes celulares gracias a su capacidad de atravesar por procesos de división celular asimétrica. Este proceso como fundamento del recambio celular, ha sido tradicionalmente considerado como la base del rol fisiológico de las células madre adultas. Desde su descripción inicial en la década de los 80´s, se ha hecho evidente que estas células residentes de tejidos adultos, se caracterizan por su capacidad de proliferación y diferenciación, además de su estabilidad fenotípica [3].

Aunque se ha demostrado que los tejidos derivados de las tres capas germinales (endo, meso y hectodermo) cuentan con células madre [6], las células aisladas de tejidos derivados del mesodermo (médula ósea y tejido adiposo [7, 8]) han sido las más estudiadas, y han recibido el nombre de Células Madre Mesenquimales (Mesenchymal Stem Cells, MSC).

Las Células Madre Mesenquimales (MSC) Las MSC son células con capacidad autoregenerativa y de diferenciación a linajes celulares mesodérmicos y no mesodérmicos, incluyendo el condrogénico, osteogénico, miogénico y adipogénico [9]. Fueron descritas como células aisladas de médula ósea, pero pueden ser encontradas en diferentes tejidos incluyendo sangre de cordón umbilical y tejido adiposo [6, 10]. Las MSC provenientes de médula ósea y tejido adiposo, tienen capacidad de proliferación y diferenciación comparable [7, 8, 11]. Sin embargo existen entre ellas algunas diferencias que hacen a unas más atractivas que otras para su uso clínico. Las células estromales son especies celulares escasas en la médula ósea (1/100000 aproximadamente) [12], mientras que se ha calculado que en el tejido adiposo equivalen al cerca del 2% de la población celular nucleada [13]. Se estima que de 300 ml de muestra primaria de tejido adiposo, pueden extraerse 1 x 108 MSC [13]. Por otra parte, la cantidad de muestra primaria que puede obtenerse de la médula ósea nunca sobre pasa unos cuantos mililitros, mientras que en un lipoaspirado usualmente se obtienen cientos de ellos. Una comisión de la Sociedad Internacional de Citoterapia propuso en el 2006 los criterios de identificación de las MSC, dentro de los cuales se incluyen su capacidad de adherencia al plástico, potencial de diferenciación multilinaje y expresión de un inmunofenotipo caracterizado por la ausencia de marcadores de diferenciación hematopoyético [14]. Aunque durante los años recientes se han propuesto marcadores adicionales [15] sigue aceptándose como el estándar la demostración de la expresión de CD105, CD73 y CD90; y con la idea de excluir células de linaje hematopoyético, demostrar la ausencia de expresión de marcadores como CD34, CD45 y CD14.

Las MSC y la medicina regenerativa: La capacidad de proliferación y diferenciación, además de su accesibilidad y reducidos requerimientos para su manejo, son algunos de los factores que han convertido a las MSC en uno de los tipos celulares de mayor interés para la medicina regenerativa [2]. Estas células han atraído el interés de la comunidad científica en la búsqueda de solución para algunos de los problemas de salud más importantes a nivel mundial [16], incluyendo las lesiones del sistema osteoarticular [17, 18]. El interés por las MSC y su aplicación para medicina regenerativa, se ha fundamentado en su capacidad de proliferación y diferenciación, suponiendo que pueden actuar como una fuente de sustitución directa de las células perdidas por lesiones traumáticas o cuadros degenerativos como la artrosis. Aunque se ha evidenciado que las MSC favorecen la regeneración de diferentes tipos de tejido, incluyendo miocardio [19], médula espinal [20] y estructuras osteoarticulares [17, 21, 22]; no ha sido posible demostrar que los tejidos generados incluyan células transplantadas, lo cual sugiere que estas nuevas estructuras pueden estar compuestas por células locales reclutadas y moduladas por las MSC [2, 3]. Por ejemplo, aunque se ha demostrado de manera sistemática la mejoría funcional en los ensayos de lesión miocárdica isquémica, la cantidad de células que permanecen en el miocardio no explica la mejoría funcional en proporción con la cantidad de células perdidas inicialmente [19]. El tiempo de mejoría es otro de los factores que actúan en contra de la hipótesis de restitución de las células perdidas. Por ejemplo, en los ensayos de regeneración miocárdica de modelo animal se evidencia mejoría funcional dentro de las 72 horas siguientes a la implantación de las células, tiempo claramente insuficiente para que estas desarrollen un fenotipo de linaje cardiomiogénico, lo cual no permite sustentar su participación como cardiomiocitos funcionales [19]. La capacidad paracrina de las MSC ha demostrado efectos benéficos en la regeneración de diferentes estructuras tisulares, incluyendo el cartílago. En un trabajo reciente, se demostró que estas células expresan un perfil paracrino antiinflamatorio, lo cual sugiere que la mejoría funcional articular al implantarlas es consecuencia de la capacidad que tienen de modular las condiciones tisulares locales mediante la liberación de moléculas de señalización intersticial [24]. El “secretoma” de las MSC ha sido ampliamente caracterizado. Se ha evidenciado que estas células, producen y liberan una amplia variedad de factores de crecimiento involucrados en procesos relacionados con la regeneración tisular como la angiogénesis, bloqueo de apoptosis e inducción de proliferación, migración y diferenciación celular [19, 25]. Incluso, se ha evidenciado la supresión de la respuesta reparadora al bloquear el efecto de alguno de estos factores y su restitución al usar los medios de cultivo condicionados por las células, lo cual sugiere que esa capacidad sea más una consecuencia de la acción de factores producidos y liberados por ellas [19, 25]. Se considera que las MSC son células privilegiadas desde el punto de vista inmunológico, toda vez que no expresan de manera constitutiva los péptidos del complejo mayor de histocompatibilidad tipo II. Lo anterior se ha corroborado con la demostración de regeneración tisular en modelos de xenotransplante [26] La degeneración tisular causada por isquemia, trauma u otro tipo de proceso patológico, es el elemento central de la fisiopatología de algunas de las más importantes enfermedades a nivel mundial. Las opciones terapéuticas disponibles para el manejo de estas patologías, incluyendo las afecciones cardiovasculares y del sistema osteoarticular, solo retrasan su progresión clínica (1,2), lo cual se refleja en su impacto económico (fuentes).

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