¬ŅCu√°l es la estructura de las c√©lulas madre?

¬ŅCu√°l es la estructura de las c√©lulas madre?

A medida que lee esto, los investigadores de todo el mundo se encuentran en sus bancos de laboratorio, descubriendo c√≥mo alg√ļn d√≠a crecer√°n nuevos tejidos y √≥rganos a partir de c√©lulas individuales. Si crees que suena como algo salido de una pel√≠cula de ciencia ficci√≥n, no est√°s solo. Sin embargo, esta investigaci√≥n podr√≠a generar un avance cient√≠fico que cambia la forma en que los profesionales m√©dicos tratan una amplia gama de enfermedades humanas en el mundo real.

Los objetivos finales de esta investigaci√≥n pueden ser amplios, pero el tema de la investigaci√≥n es tan infinitamente peque√Īo que ni siquiera se puede ver a simple vista. El sujeto son las c√©lulas madre . Gracias a sus caracter√≠sticas √ļnicas, estas c√©lulas asombrosas tienen el potencial de cambiar el futuro de la ciencia y la medicina.

¬ŅQu√© son las c√©lulas madre?

usted sabe que la reproducci√≥n sexual requiere que una c√©lula de esperma y una c√©lula de √≥vulo se junten y formen un cigoto a trav√©s de la fertilizaci√≥n. esta √ļnica c√©lula eucariota contiene un complemento completo de informaci√≥n gen√©tica y tiene el potencial de dividirse en un organismo multicelular complejo como usted.

pero ¬Ņalguna vez te has preguntado c√≥mo esa √ļnica c√©lula podr√≠a dividirse en billones y billones de c√©lulas en un cuerpo humano? y ¬Ņc√≥mo podr√≠a una sola c√©lula dar lugar a tantos tipos diferentes de c√©lulas, tanto c√©lulas de la piel como c√©lulas cerebrales, por ejemplo?

a medida que el cigoto comienza a dividirse (antes de que se implante en el √ļtero), las c√©lulas resultantes son de hecho c√©lulas madre. Los cient√≠ficos dicen que estas c√©lulas flexibles son tanto proliferativas como pluripotentes . esto significa que las c√©lulas se dividen f√°cilmente para producir muchas, muchas m√°s c√©lulas, y pueden convertirse en cualquier tipo de c√©lula especializada a trav√©s de la diferenciaci√≥n de c√©lulas madre .

estructura de células madre

a primera vista, las partes de una célula madre no parecen tan especiales en la superficie. Como todas las células en el cuerpo humano, todas las células madre comparten unas pocas estructuras comunes. éstos incluyen:

  • una membrana celular , que es una bicapa lip√≠dica que rodea la c√©lula que permite que algunos materiales entren en la c√©lula y mantiene a otros fuera.
  • El citoplasma , que es el caldo l√≠quido dentro de la c√©lula.
  • un n√ļcleo , que contiene toda la informaci√≥n gen√©tica de la c√©lula almacenada como ADN.

Entre la fertilizaci√≥n en las trompas de Falopio y la implantaci√≥n en el √ļtero, el embri√≥n cambiar√° de una simple hoja de c√©lulas madre a un grupo organizado de c√©lulas, llamada g√°strula , con tres capas germinales . estos eventualmente dar√°n lugar a todos los muchos tipos de c√©lulas, tejidos y √≥rganos que conforman un feto humano completo (aunque todav√≠a muy peque√Īo).

La capa m√°s externa, llamada ectodermo , produce c√©lulas de la piel y tejidos del sistema nervioso. La capa media, o mesodermo , produce c√©lulas sangu√≠neas, tejido conjuntivo, c√©lulas musculares y el tejido placentario que mantiene vivo al feto en el √ļtero . La capa interior, llamada endodermo , crea los revestimientos del intestino, los pulmones y el tracto urogenital.

Gracias a la pluripotencia, las células madre pueden diferenciarse y convertirse en cualquiera de estos tipos de células después de la implantación. estas células madre asociadas con el desarrollo normal de los embriones son uno de los tres tipos de células madre utilizadas por los científicos. Los investigadores los llaman células madre embrionarias humanas , o hescs.

células madre embrionarias

las células madre embrionarias utilizadas por los científicos nunca se originan a partir de la fertilización tradicional dentro de las trompas de Falopio de un humano real. en su lugar, los científicos los crean en tubos de ensayo utilizando la fertilización in vitro (ivf). estas células madre embrionarias generalmente terminan en laboratorios de investigación después de que las personas que usan ivf para crear familias terminen el proceso y donen los embriones extra congelados a la ciencia (en lugar de destruirlos).

Para los investigadores, hay ciertos beneficios al usar células madre embrionarias en comparación con otros tipos de células madre. Las células madre embrionarias son bastante fáciles de conseguir y crecen en cultivo. lo más importante es que las células madre embrionarias son verdaderas pizarras en blanco que pueden dar lugar a prácticamente cualquier tipo de célula tras la diferenciación de las células madre.

líneas de células madre embrionarias

Al igual que las c√©lulas despu√©s de la implantaci√≥n en un √ļtero vivo, las c√©lulas madre embrionarias en el laboratorio se agrupan naturalmente en cuerpos embrioides y comienzan a diferenciarse en c√©lulas especializadas. los cient√≠ficos que cultivan c√©lulas madre embrionarias en cultivo deben mantener condiciones espec√≠ficas en el medio de cultivo para evitar que esto suceda.

Al permitir que las células madre proliferen sin diferenciarse, los científicos crean líneas de células madre embrionarias . Luego, los científicos pueden congelar estas líneas celulares y enviarlas a otros laboratorios para proyectos de investigación o cultivos adicionales. Para calificar como una línea celular, las células madre embrionarias deben:

  • Crecen indiferenciados en cultivo celular durante al menos seis meses.
  • ser pluripotentes o capaces de diferenciarse en cualquier tipo de c√©lula.
  • No tienen anomal√≠as gen√©ticas.

cuando los investigadores están listos para que las células en una línea de células madre embrionarias se conviertan en tipos específicos de células, como para un proyecto de investigación específico, simplemente alteran el medio de cultivo o inyectan genes específicos en la célula madre para desencadenar la diferenciación de las células madre.

células madre adultas

Resulta que muchos tejidos maduros en el cuerpo humano completamente desarrollado se aferran a algunas células indiferenciadas durante un día lluvioso. Estas células madre adultas , a veces llamadas células madre somáticas , se activan cuando el cuerpo necesita células nuevas. esto sucede para dar cuenta de la renovación y el crecimiento normal de las células y también para reparar el tejido después de una lesión o enfermedad.

los científicos han encontrado células madre adultas en una amplia variedad de órganos y tejidos, como:

  • vasos sanguineos.
  • m√©dula √≥sea.
  • cerebro.
  • intestino.
  • coraz√≥n.
  • h√≠gado.
  • ovarios
  • Sangre perif√©rica.
  • m√ļsculo esquel√©tico.
  • dientes.
  • test√≠culos

Las células madre adultas generalmente se encuentran en áreas específicas, llamadas nichos de células madre . a diferencia de las células madre embrionarias, que pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula, la diferenciación de las células madre adultas es limitada y específica del tejido. esto significa que las células madre adultas generalmente se diferencian solo en los tipos de células asociados con el tejido en el que residen.

por ejemplo, las células madre adultas en el cerebro solo se convertirán en células nerviosas o células cerebrales no neuronales. Aquí hay algunas otras células madre adultas bien conocidas y sus tipos de células especializadas:

  • Las c√©lulas madre hematopoy√©ticas se encuentran en la m√©dula √≥sea y dan lugar a c√©lulas sangu√≠neas, incluidas las c√©lulas rojas de la sangre y las c√©lulas del sistema inmunol√≥gico.
  • Las c√©lulas madre mesenquimales se encuentran en la m√©dula √≥sea (y en algunos otros tejidos) y dan lugar a c√©lulas √≥seas, c√©lulas de cart√≠lago, c√©lulas grasas y c√©lulas estromales.
  • c√©lulas madre epiteliales se encuentran profundamente en el revestimiento del intestino y dan lugar a absorbente de c√©lulas, caliciformes c√©lulas, enteroendocrinas c√©lulas y de Paneth c√©lulas.
  • Las c√©lulas madre de la piel se encuentran en la capa basal de la piel y dan lugar a queratinocitos que forman una capa protectora en la superficie de la piel.

diferenciación de células madre adultas

los cient√≠ficos han observado en experimentos que algunas c√©lulas madre adultas se diferencian en c√©lulas especializadas distintas del tipo celular esperado, que es similar a la valiosa pluripotencia de las c√©lulas madre embrionarias. sin embargo, esta transdiferenciaci√≥n es rara y solo afecta a un peque√Īo segmento de c√©lulas madre cuando ocurre. Los investigadores no est√°n seguros si esto ocurre en los humanos.

Las células madre adultas tienen algunos inconvenientes para los científicos. Son raros y difíciles de cultivar en el laboratorio. También tienen límites sobre cuánto pueden dividir y en qué tipo de células pueden convertirse. sin embargo, las células madre adultas tienen una ventaja distintiva: probablemente tienen menos probabilidades de desencadenar el rechazo inmunológico, ya que podrían ser extraídas del propio cuerpo del paciente.

un tercer tipo de célula madre

en 2006, los investigadores descubrieron un tipo m√°s de c√©lulas madre: c√©lulas madre pluripotentes inducidas , o ipscs. estas son c√©lulas madre adultas que los cient√≠ficos reprograman para actuar m√°s como c√©lulas madre embrionarias. sin embargo, a√ļn no est√° claro si existen diferencias cl√≠nicas significativas entre las c√©lulas madre pluripotentes inducidas y las c√©lulas madre embrionarias. Los cient√≠ficos ya utilizan ipscs para trabajos importantes, como el desarrollo de f√°rmacos y el modelado de enfermedades humanas con fines de investigaci√≥n.

Hay obstáculos técnicos que superar antes de que los investigadores puedan usar estas células madre pluripotentes inducidas para aplicaciones más directas. Además de confirmar que estas células madre no son fundamentalmente diferentes de las células madre embrionarias, los investigadores deben idear nuevas técnicas para hacer células madre pluripotentes inducidas en primer lugar. el método actual utiliza los virus como un vehículo para la reprogramación, que ha demostrado efectos secundarios graves, como el cáncer, en estudios con animales.

Aplicaciones clínicas para células madre.

Adem√°s de seleccionar nuevos medicamentos para la industria farmac√©utica y servir como modelos de enfermedades para proyectos de investigaci√≥n, los cient√≠ficos creen que las c√©lulas madre podr√≠an hacer posibles (nuevos y emocionantes) tratamientos basados ‚Äč‚Äčen c√©lulas . esto significa que alg√ļn d√≠a los laboratorios podr√≠an desarrollar nuevos √≥rganos y tejidos para las personas que necesitan trasplantes en lugar de depender de donantes de √≥rganos y tejidos.

Esto podr√≠a parecerse a los cient√≠ficos que usan c√©lulas madre para producir c√©lulas del m√ļsculo card√≠aco que pueden trasplantar a personas con enfermedades card√≠acas cr√≥nicas. los estudios actuales en animales sugieren que las c√©lulas madre estromales de la m√©dula √≥sea son prometedoras para esta aplicaci√≥n, aunque el mecanismo preciso a√ļn no est√° claro. los cient√≠ficos no est√°n seguros de si las c√©lulas madre dan origen a nuevas c√©lulas del m√ļsculo card√≠aco o c√©lulas de los vasos sangu√≠neos, o si hacen algo m√°s.

Otro ejemplo te√≥rico es la diabetes tipo 1. Los cient√≠ficos esperan diferenciar las c√©lulas madre embrionarias humanas en c√©lulas que producen insulina. El sistema inmunol√≥gico de las personas con diabetes interrumpe estas c√©lulas y les proh√≠be hacer su trabajo. los cient√≠ficos se preguntan si alg√ļn d√≠a podr√≠an diferenciar las c√©lulas madre en c√©lulas productoras de insulina y trasplantarlas a los pacientes.

Además de las enfermedades cardíacas y la diabetes, otras enfermedades y afecciones humanas que los científicos creen que podría afectar este avance médico son amplias e incluyen:

  • las quemaduras
  • Degeneraci√≥n macular, que puede causar p√©rdida de visi√≥n.
  • Artrosis y artritis reumatoide.
  • lesi√≥n de la m√©dula espinal, que puede causar entumecimiento, p√©rdida de la funci√≥n o par√°lisis.
  • carrera.

obst√°culos para superar

Por supuesto, llevar estas nuevas terapias a pacientes reales requerirá que los científicos dominen cada paso de este proceso teórico. esto significa que necesitan:

  • crecen suficientes c√©lulas madre para construir f√≠sicamente el tejido u √≥rgano.
  • Estimular las c√©lulas madre para diferenciarse en el tipo de c√©lula correcta.
  • Asegurar que las c√©lulas madre diferenciadas puedan sobrevivir dentro del cuerpo del paciente.
  • aseg√ļrese de que las c√©lulas madre diferenciadas se integren correctamente en los tejidos receptores dentro del cuerpo del paciente.
  • razonablemente espere que el nuevo tejido u √≥rgano haga el trabajo para el que est√° construido durante todo el curso de la vida del paciente.
  • aseg√ļrese de que las nuevas c√©lulas no causen ning√ļn da√Īo colateral al paciente, como el c√°ncer.

Seg√ļn la definici√≥n de c√©lulas madre, estos pasos parecen alcanzables utilizando c√©lulas madre embrionarias, pero requerir√°n muchos a√Īos de investigaci√≥n seria en m√ļltiples frentes. esta es la raz√≥n por la cual la investigaci√≥n con c√©lulas madre es un campo tan activo en las ciencias profesionales, y tambi√©n por eso es una prioridad para muchos profesores y estudiantes de ciencias.

Si bien el resultado final de la investigación con células madre todavía puede estar en el camino, aumentar la comprensión general de la estructura de las células madre y cómo funciona la diferenciación de células madre es una excelente manera de ser parte de esta ciencia emergente.



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