“BENEMERITA UNIVERSIDADAUTONOMA DE PUEBLA”

Materia:

DHTIC (Desarrollo de Habilidades en el uso de la  Tecnología, la Información y la Comunicación)

Catedrático a cargo del proyecto: Gaona Osorio Lilian

Tema :  “CÉLULAS MADRE EN LA INGENIERÍA DE TEJIDOS”

Autores del ensayo:

-Xochitl Carrillo Arce

-Abraham Castro Ponce

-De la Cuesta Bermúdez Ana Karen Vanessa

Horario de clase: 9:00 a.m. – 11:00a.m.  

Días: L- I

Sección: 403

Ciclo escolar: Otoño 2015

Fecha de entrega: 17/10/15

“CÉLULAS MADRE EN LA INGENIERÍA DE TEJIDOS”

 

PANORAMA DEL TEMA.

A lo largo del siguiente ensayo se hablará de los avances que se han dado tanto

en los campos de experimentación con células madre, así como en la ingeniería

de tejidos y las alternativas de tratamiento que hay en las diferentes enfermedades

crónico-degenerativas y la expectativa que han supuesto éstos en la medicina

actual, desde el punto de vista internacional y nacional.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la ingeniería de tejidos ha llegado a un punto en el que es

necesario conocer su funcionamiento principalmente los estudiantes de medicina

que comienzan a prepararse y a familiarizarse con los tratamientos de células

madre, así como las posibles aplicaciones que pueden tener, al mismo tiempo,

este último método comienza a ser cada vez más aceptado y no sería

sorprendente que para los estudiantes de primer año sea una práctica habitual en

algunos años, transfusiones sanguíneas hechas a base de las propias células del 

paciente o trasplantes de tejidos hechos a partir de células madre.

Es por ello que este ensayo es dirigido en general a los estudiantes de medicina

por el gran impacto que tendrá en un futuro, pero enfocándose más a estudiantes

de reciente ingreso. Para lo cual utilizaremos un lenguaje natural y un poco

científico para que el lector pueda comprender el tema.

Este ensayo busca atraer la atención del lector explicando las ventajas y

desventajas de este tipo de tratamientos y las nuevas aplicaciones que han

surgido.

DESARROLLO ¿QUÉ SON LAS CÉLULAS MADRE?

Son células no diferenciadas, las cuales se conocen como células que son

capaces de diferenciarse en cualquier tipo de células y se clasifican de acuerdo a

su potencial de diferenciación proliferativa en cuatro tipos que son las células

totipotenciales, pluripotenciales, multipotenciales y unipotenciales, siendo las

totipotenciales las que tienen una capacidad mayor de diferenciarse hacia otras

células y las unipotenciales solo la capacidad de proliferar hacia un tipo específico

de células. Estas pueden obtenerse de embriones humanos o de personas

adultas, las diferencias que residen en su extracción estarán marcadas por su

potencial para diferenciarse, siendo las células embrionarias totipotenciales, lo que

las hace idóneas para los tratamientos con estas, pero difíciles de obtener debido

a el inconveniente de su obtención, inconveniente que al parecer ha sido resuelto

con la nueva alternativa por medio de extracción de células madre en cordones

umbilicales de recién nacidos.

INGENIERÍA DE TEJIDOS

Tejido es toda estructura organizada, formada a partir de células, que realizan una

o varias funciones, estos a su vez en conjunto forman órganos. Bajo este concepto

la ingeniería de tejidos se enfoca en la creación de estos con el fin de sustituir

aquellos que pudieran ser dañados por un traumatismo, enfermedad, etc.

Esto es posible gracias a un proceso bioquímico utilizando biomateriales como

una matriz extracelular artificial tridimensional, tomando la forma de la estructura

que se desea restablecer para que las células puedan formar el nuevo tejido.

APLICACIONES DE LAS CÉLULAS MADRE

Las células madre desempeñan un importante papel en la reparación y

regeneración tisular, siendo un tratamiento que se ha estado utilizando cada vez

más frecuentemente; pues si bien el daño de un órgano o tejido se puede dar de

manera aguda como en un accidente, también puede ser gradual al ser un

paciente afectado con alguna enfermedad como por ejemplo diabetes mellitus,

osteoartritis, hipertensión arterial, etc.

Cuando se presenta este tipo de deterioro gradual, se pueden utilizar tratamientos

con la aplicación de células madre, por medio de una implantación de estas en el

órgano dañado siendo previamente estimuladas a la diferenciación en el tipo de

célula deseada de manera in vitro; cabe mencionar que en cuestiones de

tratamientos regenerativos, aunque lo ideal es tratarlos con células madre

embrionarias por su alta capacidad de diferenciación, debido a las controversias

que existen a cerca de su obtención son muy poco utilizadas, en cambio se usan

células obtenidas de otros tejidos como se explica en el apartado siguiente.

ANTECEDENTES DE TRATAMIENTOS CON CÉLULAS MADRE

A pesar de que el tema de la ingeniería genética parece ser algo moderno sacado

de las películas de ciencia ficción, en realidad es un tema que lleva siendo

estudiando desde finales del S. XIX cuando se completo de formular la teoría

celular tal como la conocemos hoy en día, esta considera que:

1. Todos los seres vivos están formados por células. La célula es la unidad

estructural de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para

constituir un organismo.

2. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células.

En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta

una célula para tener un ser vivo. Así pues, la célula es la unidad

fisiológica de la vida.

3. Todas las células proceden de células preexistentes obtenidas por la

división de éstas (Omnis cellula e cellula, o célula madre). Es la unidad

de origen de todos los seres vivos.

Como podemos notar desde esta época el concepto de célula madre ya era

utilizado para nombrar a aquella célula precursora del organismo, desde estos

momentos es que los científicos de la actualidad comenzaron a cuestionarse

sobre cómo era posible que todas las células distintas del cuerpo humano

procedieran de una única célula precursora de todas ellas, es con esto que se

comenzaron a realizar estudios sobre la diferenciación celular durante la vida

intrauterina, y gracias a esto es que en la medicina actual se estudia la

embriología como una de las bases del estudio del humano, pues este debe

conocer en qué punto se comienzan a generar los distintos órganos y tejidos que

darán origen al individuo.

Un concepto importante que debemos de tener claro es el diferenciar que aunque

el término “célula madre” se usa para describir cualquier célula que puede generar

otras distintas al diferenciarse, existen diversos tipos dependiendo del tipo de

células a las que pueden diferenciarse:

1. Células totipotenciales: son aquellas que pueden por sí mismas generar un

individuo completo, ejemplo sería el huevo producto de la fecundación o las

células resultantes de la primera división mitótica.

2. Células pluripotenciales: son capaces de producir cualquier tipo de tejido del

cuerpo, más no pueden crear un individuo completo, por ejemplo las contenidas

en el cordón umbilical.

3. Células multipotenciales: son las que pueden generar cualquier célula de un tejido

específico como las de la médula ósea que pueden generar cualquier célula del

torrente sanguíneo dependiendo de las necesidades.

4. Células unipotenciales: estas células solo pueden crear un tipo de célula como por

ejemplo las de la membrana basal de la piel que solo pueden crear células

epiteliales para reemplazar a las viejas.

CÉLULAS MADRE

A pesar de que esto se tenía en cuenta desde tiempos antiguos no fue sino hasta

un siglo después, a finales de la década de 1980 e inicios de la de 1990 que

fueron encontradas células multipotenciales en la sangre circulante, no obstante si

miramos un poco atrás en el año de 1958 nos encontramos con que ya había sido

descubierto el Antígeno Leucocitario Humano (HLA por sus siglas en inglés)  por 

el Dr. Jean Dausset, la cuál es una molécula encontrada en la membrana de todas

las células humanas que sirve para identificar lo propio de lo extraño y con esto

fue posible realizar pruebas de compatibilidad para trasplantes y así evitar una

reacción inmunitaria que rechazara el trasplante.

INGENIERÍA DE TEJIDOS

Para el año de 1973 fue logrado con éxito un trasplante y repoblación de médula

ósea entre individuos no emparentados que compartían un tipo muy similar de

HLA. En 1988 se empezó a utilizar la ingeniería en tejidos con los conocimientos

obtenidos al usar células sanguíneas del cordón umbilical para curar la anemia de

un joven y tan solo 11 años después, en 1999 científicos lograron manipular

células de ratón para generar células híbridas especiales con información genética

tanto de humano como de ratón.

¿CÓMO FUNCIONAN LA INGENIERÍA DE TEJIDOS Y LA MEDICINA REGENERATIVA?

La medicina regenerativa funciona gracias a que los organismos vivos son

máquinas perfectas capaces de auto repararse. Ya se ha hablado mucho de las

células madre y su “diferenciación” sin embargo no se ha mencionado como tal

como funciona este proceso. La idea principal que debemos tener en mente para

comprenderlo es que toda célula posee material genético que determinará como

será el organismo, pudiendo ser este ya sea ácido desoxirribonucléico (ADN) o

ácido ribonucléico (ARN), sin embargo debemos tener en claro que no solo servirá

para esto. Hablando de biología celular básica existen primeramente 3 conceptos

que debemos conocer para hablar de la ingeniería genética, estos son:

1. Duplicación/Replicación: Todo organismo que desea proliferar necesita

primeramente aumentar la cantidad de material genético disponible para

generar una nueva célula.

2. Transcripción: En el caso del ser humano y de los organismos que en su

núcleo poseen ADN y no ARN es necesario que este sea transcrito a ARN

para el siguiente paso, aquellos que tengan ARN pueden no llevar a cabo

este proceso.

3. Traducción: El material genético determina como es el individuo debido a

que este funciona como un almacén de “recetas” de proteínas, es decir, es

el que da la señalización de cuales proteínas deben producirse en la célula

y que tanto de ellas deben producirse, produciendo a nivel macroscópico la

apariencia del individuo, entre otras cosas por ejemplo: color de cabellos y

ojos, cantidad de cabello, estatura, etc.

Una vez entendido esto, podemos hablar de otros 2 conceptos llamados genotipo

y fenotipo, el primero se refiere a la secuencia de ADN o ARN que posee el

organismo, mientras que el segundo se refiere a que efectos en el aspecto

macroscópico tendrá esta secuencia, es decir, dependiendo de cuál sea la cadena

de material genético específico en el organismo, este determinará como va a lucir.

En el caso de organismos no tan desarrollados que se reproducen por una

división, estos serán idénticos los unos a los otros debido a que su material

genético será idéntico, como en el caso de bacterias y protozoarios, e incluso de

algunos organismos pluricelulares como la estrella de mar. No obstante en el caso

del ser humano, la reproducción es sexual, aportando madre y padre la mitad del

material genético del nuevo individuo, es por esto que todos somos diferentes los

unos de los otros, sin embargo todas nuestras células si poseen el mismo material

genético pues todas provienen del mismo cigoto formado en el momento de la

fecundación, la pregunta entonces sería, ¿Por qué si todas nuestras células tienen

el mismo material genético son diferentes unas de otras?

La respuesta es que estas se han diferenciado, lo que significa que “apagaron” los

genes que no le eran necesarios en cambio sobre expresaron los que si

ocupaban, por ejemplo, las células del páncreas han apagado los genes que

producen neurotransmisores, sin embargo sobre expresan el que codifica para

insulina, ocurriendo lo contrario en una neurona.

Cuando los investigadores colocan células madre en un molde con factores de

crecimiento, matriz extracelular y citocinas lo que hacen es estimular a la célula a

que se vuelva la que ellos requieren, al estar estas en un ambiente controlado,

apagaran los genes innecesarios y comenzaran a volverse las células del tejido u

órgano deseado para así poder ser implantados en el paciente que los necesita.

El parte aguas de la ingeniería de tejidos fue cuando se dio a conocer en 1996 que

la clonación era posible en mamíferos, un concepto hasta ese momento

considerado como un tema de ciencia ficción, con la llegada de la famosa oveja

Dolly el camino hacia la ingeniería genética se abrió paso en el campo científico.

Es conveniente explicar cómo funciona este proceso que aunque para muchos

parezca magia es en realidad ciencia pura, lo único necesario es tomar un ovario

recién fecundado, es decir un cigoto, así como poseer una célula con núcleo de un

donante adulto, y se procede a extraerle el material genético (núcleo) a la primera

insertándole el de la segunda, y así a partir de esta se podrá generar un individuo

idéntico al original. No obstante a diferencia de las historias tratadas en recursos

literarios, televisivos o radiofónicos en las que este individuo no solo luce igual al

original sino que de alguna manera llega a ser de la misma edad que este, e

incluso en algunos casos posee su memoria, en la vida real, lo único que tendrán

en común el individuo original y su clon, será el aspecto físico general, pues,

cicatrices, memorias, experiencias, etc. son adquiridas a través de la vida misma,

no por bases genéticas.

PRINCIPALES APLICACIONES

La técnica que en la actualidad se considera la mejor para el uso de las células

madre en el tratamiento de enfermedades es la que se basa en la conservación

del cordón umbilical, para así usar sus células y generar cualquier tejido requerido

por el paciente, desde tejido mismo hasta órganos completos, en los que solo se

usa un molde de un material biodegradable con la forma del órgano a producir y

se le inserta una célula pluripotencial que será estimulada con citocinas para su

diferenciación así como factor de crecimiento para que sea producido

rápidamente.

Sin embargo esta no es la única vía para el tratamiento de enfermedades, pues

dentro del cuerpo mismo hay células madre, esperando para ser utilizadas, se

pueden en realidad obtener de varios sitios, dependiendo de qué tipo de células se

desean encontrar y pueden estar, en el torrente circulatorio, el tejido adiposo, e

incluso en la membrana basal de la piel misma.

 

CHIPS DE ÓRGANOSEn su objetivo de crear órganos en el laboratorio, los investigadores han recorrido

un largo camino.

Los modelos de órganos de más alta ingeniería son los órganos-on-chips. Están

hechas a base de  técnicas de fabricación similares a aquellos para los microchips

de silicio en ordenadores.

Los chips son generalmente transparentes para permitir alta resolución. El hígado,

riñón, pulmón, intestino, grasa, músculo y la barrera sangre-cerebro han sido

prestados en forma de chip 2.

Los sistemas de órganos microescala permiten experimentos que no se pueden

hacer en cultivos celulares, animales o personas, dice. Fichas de órganos

revestidos con células de pacientes individuales permiten la evaluación de las

diferencias fisiológicas entre la salud y la enfermedad, y entre la gente, con más

detalle y durante un período más largo de lo que sería práctico en las personas o

en modelos animales. Se han mantenido chips multi-órgano que va para más de

un mes. Con un chip de órganos, también es posible ajustar los parámetros para

ver lo que sucede de una manera que no es posible en un paciente y ayudar de

una forma mucho mejor a la medicina regenerativa.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TRATAMIENTOS CON CÉLULAS MADRE

Las ventajas que representan los tratamientos con células madre son la capacidad

de reparación de tejidos, siendo esta una gran posibilidad de mejorar la calidad de

vida de más personas.

-Disminuye el riesgo de rechazo hacia los órganos implantados.

-Se puede obtener cualquier tipo de tejido de nuestro organismo.

-Son beneficiosas en el retraso del envejecimiento.

De acuerdo a su origen de extracción de las células madre, los tratamiento van a

presentar ciertas ventajas, en el caso de las células madre embrionarias no

necesitan someterse a pruebas de aceptación inmunológicas y en las células

madre adultas, son más especializadas por lo que son más sencillas de inducir.

                         

Aunque suenen muy prometedores todos estos tratamientos debido a que son

relativamente nuevos, son bastante costosos tanto en la investigación como en las

terapias, lo que deja excluidos de los beneficios que pueda traer consigo, la mayor

parte de los países tercermundistas, dejando desamparados a los grupos más

vulnerables en enfermedades degenerativas, como lo es la clase proletaria de

estos países.

Al igual que otras nuevas tecnologías, aún son inciertos los efectos que puedan

tener a largo plazo.

De acuerdo con su extracción representara ciertas desventajas unas sobre otras,

en el caso de las células embrionarias representa una desventaja su forma de

adquisición, debido a controversias éticas, por otra parte las células madre adultas

solo pueden obtenerse en cantidades pequeñas por lo que son difíciles de obtener

en tratamientos.

MÉXICO EN LA INGENIERÍA DE CÉLULAS MADRE Y  TRATAMIENTOS CON CÉLULAS MADRE

Si bien, la Ingeniería de Células Madre ha demostrado grandes avances en las

últimas décadas y México no se queda atrás ya que la implementación de Células

Madre en diferentes tratamientos ha llevado a una mejora en la calidad de vida

para los pacientes.Cabe destacar que hace algunos años, la utilización de las

células madre estaba limitada a los trasplantes; sin embargo, hoy en día se ha

descubierto que pueden convertirse en células del corazón, córnea, tejido

nervioso, hígado, riñones, páncreas, etcétera, y se ha abierto el camino a otras

investigaciones relacionadas con el tratamiento de distintos tipos de

enfermedades.

En México actualmente el implante de células "madre" o "tallo" sólo se aplica en

pacientes con un estado de insuficiencia cardiaca grave, derivada de la

enfermedad en las arterias coronarias que da lugar a un infarto tras otro,

lesionando el corazón, o bien por hipertensión mal tratada, fiebre reumática o

problemas virales.

La vía intramefalica es una técnica original del País de México, no hay muchos

centros en el mundo que la estén aplicando con ese concepto y con esas bases

científicas, que son muy sólidas desde el punto de vista genético, esta técnica ha

puesto en evidencia una gran cantidad de hipótesis. México es pionero en el

método de siembra, aplicación de células tallo en el corazón por el método de

siembra.

México fue el primero en el mundo en aplicar este método, el país con mayor

número de operados, el país que tiene mejores resultados; a la fecha hay muchos

países que no han aplicado esta técnica, lo han aplicado con cateterismo, pero no

con aplicación directa.

ACTUALMENTE EN MÉXICO

México ha implementado diversos tratamientos en base a Células Madre como:

-La implementación de células madres en corazón lo cual les ha permitido a

pacientes de Tijuana tener una mejor calidad de vida y prolongar la misma. Se

trata de extraer del tejido adiposo las células pluripotenciales de tejido conectivo y

colocarlas mediante catéter a la zona afectada del corazón para que pueda

regenerar el área afectada.

- La terapia celular mesenquimal  a base de células madre; esta terapia está

siendo utilizada actualmente en México con la finalidad de la restauración de

órganos y tejidos dañados como consecuencia de lesiones traumáticas,

enfermedades degenerativas crónicas, o por los síntomas del envejecimiento,

incluso en el caso de enfermedades muy avanzadas.

- En México los tratamientos de células madre se aplican a la par de otros

tratamientos como ozonoterapia, homotoxicología, campos magnéticos,

biomeridian, acupuntura, entre otras.

EL FUTURO DE MÉXICO

El avance en investigaciones sobre la implementación de Células Madre ha sido

cada vez más exitoso, aunque a un falta mucho en este ámbito de investigación.

México es un país el cual sigue innovándose cada vez más sobre la

implementación de Células Madre.

Investigadores del Tecnológico de Monterrey están desarrollando un modelo

operacional más activo y dinámico para asegurar el uso de células madre y

ponerlas a disposición de quien las necesite como tratamiento terapéutico.

Con esto se desea establecer un banco de almacenamiento y suministro de

células madre para tratamientos y terapias y generar una institución de

investigación y desarrollo que unifique el estudio.

En un futuro también podrían ser tratadas enfermedades malignas como cáncer

de ovario, de testículo y de células pequeñas de pulmón; tumores primarios del

cerebro y melanoma, o enfermedades no malignas como diabetes, VIH-SIDA,

artritis reumatoide, Alzheimer, esclerosis múltiple, lupus eritematoso severo,

embolias, enfermedad de Parkinson o accidentes de la médula espinal, entre

otras.

CONCLUSIONES

La ingeniería de Órganos a base de células madre, ha sido un tema de gran

importancia a través del tiempo. La búsqueda de nuevos tratamientos ha

embarcado a cada país en el campo de la investigación científica en el

funcionamiento y desarrollo de las células madre, buscando e implementando

diferentes alternativas  para el desarrollo de esta investigación.

Si bien se han obtenido grandes éxitos en algunas investigaciones, aún falta más

por desarrollar, pues al paso que vamos estamos solo en la punta del iceberg, de

las posibles aplicaciones que esto podría tener. Ya que  uno de los objetivos de la

ciencia  es crear órganos con la misma fisiología que un órgano natural, y las

células madre son la vía para lograrlo.

México no se queda atrás, ya que la innovación en el ámbito de investigación se

hace cada vez más notorio. Orgullosamente es grato saber que México ha

implementado técnicas que en otros países no se han implementado, teniendo así

un gran éxito.

Referencias

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-Simón C. (2007). Células Madre sin cargo de conciencia. Fecha de consulta 11 de octubre de 2015 de El Cultural, Sitio web: http://www.elcultural.com/revista/ciencia/Celulas-madre-sin-cargo-de-conciencia/21833 .

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-Marx V. (2015). La ingeniería de tejidos: Órganos del laboratorio. Fecha de consulta 09 de octubre de 2015 de Nature, Sitio web: http://www.nature.com/nature/journal/v522/n7556/full/522373a.html