CÉLULAS TRONCAIS HUMANAS
Xornadas Ciencias para o mundo contemporáneoCentro de Formación e Recursos (CFR) de OurenseOurense, 13 de novembro. 2008
Daniel SoutulloIES Monte da Vila. O [email protected]
Guión
1. Xeneralidades sobre o desenvolvemento embrionario
2. As células troncais: definición, tipos e xeitos de obtención
3. Utilidade e problemas das células troncais
4. Bibliografía seleccionada
1ª parte
Xeneralidades sobre o desenvolvemento
embrionario
Proceso de formacióndun embrión humano
Estadios na formación dun embrión humano
EspermatozoidesFecundación Cigoto 4 células
8 células
MórulaBlastociste 1Blastociste 2Blastociste 3
Ovocito
Blastociste humano
Blastocele Trofoectodermo
Masa celular interna
Detalle do interiordun blastociste
Aparato reprodutorfeminino
Desenvolvemento embrionario humano in vivo
Tempo Fase do desenvolvemento Situación
0 Fecundación: unión do ovocito e o espermatozoide. Formación do cigoto Trompas de Falopio
36 horas Embrión de 2 células totipotentes Trompas de Falopio
60 horas Embrión de 4 células totipotentes Trompas de Falopio
3 días Embrión de 6 - 8 células totipotentes Trompas de Falopio
4 días Mórula: 16 células totipotentes Comeza a implantación no útero
6 - 7 días Blastociste: 100 células. As 20 - 30 células da masa celular interna son pluripotentes Útero
14 días O blastociste rematou a implantación. A masa celular interna ten 2.000 células
Útero coa placenta formada
Esquema dafecundación in vitro
Estado de 32 ou 64 células
Desenvolvemento embrionario humano in vitro
Tempo Fase do desenvolvemento
3 - 4 horas Obtención dos ovocitos e fecundación
20 horas Cigoto con 2 pronúcleos
24 - 25 horas Embrión de 2 células totipotentes
38 horas Embrión de 4 células totipotentes
72 horas Mórula de 8 células totipotentes
68 horas Mórula de 16 células totipotentes
5 días Blastociste de 200 - 300 células. As 30 - 34 células da masa celular interna son pluripotentes
Diferenciación celular
Proceso de transformación de células non especializadas (indiferenciadas) en células especializadas dun tecido concreto (diferenciadas), coas características morfolóxicas e funcionais propias dese tecido
Tipos de células indiferenciadas segundo a súa potencialidade
Tipo Características Exemplo
Totipotentes Capacidade de orixinar un individuo completo
Cigoto e blastómeros do embrión de até 16 células
Pluripotentes Capacidade de orixinar todos os tipos celulares do organismo
Células da masa celular interna do blastociste
Multipotentes Capacidade de orixinar soamente algúns tipos celulares
Células da medula ósea formadoras de sangue (hematopoéticas)
Unipotentes Capacidade de orixinar un só tipo celular Células basais do tracto dixestivo
2ª parte
As células troncais:
Definición, tipos e xeitos de obtención
Células nai ou troncais:definición
1. Son células indiferenciadas (non especializadas) con capacidade de autoperpetuarse
2. Poden diferenciarse dando lugar a células de distintos tecidos corporais
Características dascélulas troncais
2
1
Tipos de células troncais
Categoría Tipo Orixe Características
XerminaisBlastómeros? Embrión (de rato) de
até 8 célulasPluripotentes
(totipotentes en orixe)
Embrionarias (ES)Embryonic Stem Cells
Masa celular interna do blastociste Pluripotentes
Somáticas
Adultas (AS)Adult Stem Cells
Tecidos corporais do feto ou do adulto
MultipotentesPluripotentes?
Inducidas (iPS)induced Pluripotent
Stem Cells
Tecidos corporais do feto ou do adulto Pluripotentes
Obtención e usos das células troncais embrionarias (ES)
Tecido óseo
Tecido nervioso
Células sanguíneas
Músculo cardíaco
Células pancreáticasCélulas troncais embrionarias ES
Blastociste
Orixe dos embrións dos que se extraen as células troncais
embrionarias
1. Embrións sobrantes de tratamentos de fecundación in vitro (autorizada)
2. Embrións formados por fecundación in vitro, orixinados expresamente para obter células troncais (prohibida)
3. Embrións obtidos mediante transferencia nuclear (clonación non reprodutiva) (autorizada)
Clonación mediante transferencia nuclear
Doadora de ovocitos
Femia(ou macho)
Células somáticas
Eliminación dos cromosomas
Transplante de núcleos
Desenvolvemento in vitro e
transplante a xestantes
Proxenie caseidéntica entre si e tamén idéntica aos proxenitores
“Enucleación” do ovocito (I)
“Enucleación” do ovocito (II)
Finalidades da clonación
FINALIDADE USOS
Non reprodutiva
Reprodutiva
Terapéutico
Non terapéutico:* Investigación* Experimentación
Esquema da clonaciónnon reprodutiva (terapéutica)
1. “Enucleación” do ovocito2. Transferencia nuclear de
células do paciente e fusión co ovocito
3. Formación dun embrión e cultivo in vitro até a fase de blastociste
4. Extracción das células da masa celular interna do blastociste: cultivo de células troncais pluripotentes (ES)
5. Diferenciación en distintos tecidos corporais
6. Transplante das células diferenciadas do tecido correspondente ao paciente
1
2
3
6
4
5
Ovocito
Célula somática
Transferencia nuclear
Activación Blastociste (64-200 células)
Blastociste(sección)
Diferenciación en distintos tecidos
Masa celular interna
Trofoectodermo
Transplante
Hepatocitos
Neuronas
Fibras cardíacas
Células sanguíneas
Células intestinais
Células pancreáticas
Clonación terapéuticaen ratos (abril de 2002)
1
2
3
6
4
5
Ovocito
Célula da cola
Transferencia nuclear
Activación Blastociste (64-200 células)
Blastociste(sección)
Corrección do xene mutante
Masa celular interna
Trofoectodermo
Transplante
Células troncais pluripotentes embrionarias
RATO MUTANTE
1. “Enucleación” do ovocito2. Transferencia nuclear de
fibroblastos da cola do rato mutante e fusión co ovocito
3. Formación dun embrión e cultivo in vitro até a fase de blastociste
4. Extracción das células da masa celular interna do blastociste: cultivo de células troncais pluripotentes (ES)
5. Corrección do xene mutante mediante recombinación homóloga
6. Diferenciación en células troncais hematopoéticas
7. Transplante das células diferenciadas á medula ósea do rato
Células hematopoéticas
7
Vantaxes e inconvenientes potenciais da clonación terapéutica
Vantaxes
Evítanse os problemas de compatibilidade entre doador e receptor ao procederen as células troncais de embrións clonados a partir do propio paciente
Inconvenientes
Moi baixa eficiencia do método de transferencia nuclear: necesidade dun gran número de ovocitos para a obtención dos embrións clonadosSe a doenza é xenética precísase a previa modificación xénica das células troncais a transplantar
Características das célulastroncais adultas
1. As células troncais adultas están presentes nos tecidos do organismo e serven para a renovación celular do tecido correspondente
2. Son células multipotentes, con capacidade de diferenciación limitada
3. As células hematopoéticas (formadoras de células sanguíneas) da medula ósea son as células troncais adultas máis coñecidas
Procedencia das célulastroncais adultas
Pel
Medula ósea
Células troncais da pel
Células troncais hematopoéticas da medula ósea
3ª parte
Utilidade e problemas das células troncais
Terapia con células troncais:algúns tratamentos potenciais
Diabete tipo I (insulinodependente)Infarto de miocardioEnfermidade de ParkinsonEnfermidade de AlzheimerLesión medularLeucemia
Cuestións polémicas dainvestigación con células troncais
Dous tipos de problemas
Científicos Éticos
Problemas científicos pendentes de resolución
Dificultade de controlar o proceso de transformación das células troncais en células dos tecidos que interesenPotencialidade canceríxena das células troncais pluripotentesControversia sobre as potencialidades das células troncais embrionarias (pluripotentes) fronte ás extraídas de tecidos adultos do organismo (multipotentes)
Vantaxes e inconvenientes das células troncais embrionarias
Vantaxes
Pluripotentes: Moita plasticidadeDoadas de illarDoadas de cultivarInmortais en cultivo
Inconvenientes
Dificultade de controlar a diferenciaciónCapacidade canceríxenaPoden provocar rexeitamento (cando non proceden dunha clonación)No caso de proceder dunha clonación, necesidade de gran cantidade de ovocitosSe proceden dunha clonación e a doenza é xenética precísase a previa modificación xénica das células troncais a transplantarReparos morais pola destrución dos embrións
Vantaxes e inconvenientes das células troncais adultas
Vantaxes
Multipotentes: capacidade de diferenciación (aínda que limitada)Non provocan rexeitamento ao proceder do propio pacienteNon suscitan problemas morais: non requiren o uso de embrións
Inconvenientes
Non semellan ter capacidade pluripotente (pouca plasticidade)Difíciles de illarDifíciles de cultivarCando proceden doutro tecido tenden a fusionarse coas células dos tecidos receptores (transdiferenciación dubidosa)Se a doenza a curar é xenética precísase a previa modificación xénica das células troncais a transplantar
Os autores da reprogramación celular (células inducidas iPS)
Shinza Yamanaka James Thompson
Reprogramación celular:Células inducidas (iPS)
1. Extráense fibroblastos da pel2. Introdúcense neles catro xenes (responsábeis de
factores de transcrición) empregando un retrovirus como vector de transdución
3. Os xenes usados por Yamanaka foron Oct3/4, Sox2, c-Myc e Klf4, mentres que os usados por Thompson foron Oct4, Sox2, Nanog e Lin28
4. O resultado son células inducidas a reprogramarse con características de células indiferenciadas pluripotentes “embrionarias” (células iPS)
5. Pode dirixirse a súa diferenciación posterior a tipos celulares específicos
Obtención e usos das células troncais inducidas (iPS)
Tecido óseo
Tecido nervioso
Células sanguíneas
Músculo cardíaco
Células pancreáticas
Comparación das células ES coas células iPS
Terapia da anemia falciforme con células iPS
1
2
3
6
4
5
7
Vantaxes e inconvenientes das células inducidas (iPS)
Vantaxes
Son pluripotentesNon se precisan embriónsNon se necesitan ovocitos
Inconvenientes
Os mesmos das células embrionarias obtidas mediante transferencia nuclear, agás a necesidade de ovocitos e a destrución de embriónsO uso de retrovirus como vectores de transdución
Vías de investigación con células inducidas (iPS)
Número exacto de xenes que é necesario transducir, que é probabelmente de dous (Oct4 e Sox2)Eliminación do uso de vectores virais e mesmo da propia transdución de xenesUso alternativo de fármacos activadores de xenes propios das células iPSControl da potencialidade canceríxena das células iPS: eliminación do uso do xene tumoral (protooncoxene) c-MycControl preciso da diferenciación en tecidos específicos
Outros métodos na terapia rexenerativa con células troncais
Mostras conservadas de células do cordón umbilicalCultivos de células troncais embrionarias a partir de blastómeros procedentes de embrións de 8 células, sen destruír os embriónsCultivo de material ovárico diferenciado a partir de células troncais pluripotentes, como fonte de ovocitos para transferencia nuclear
Algunhas conclusións
As células troncais teñen unhas grandes potencialidades futuras para o tratamento de doenzas hoxe en día incurábeisÉ probábel que en pouco tempo as células inducidas (iPS) substitúan aos outros tipos de células troncaisMentres tanto é necesario investigar cos tres tipos de células troncais (embrionarias, adultas e inducidas) para coñecer e avaliar mellor as posibilidades de cada tipoÉ plenamente aceptábel o uso dos embrións para investigar con células troncais embrionarias (pluripotentes), incluídos os experimentos de clonación non reprodutiva, xa que de momento supoñen unha alternativa prometedora para o futuro tratamento dalgunhas doenzas gravesAs disposicións legais nunha sociedade democrática e plural deben ser laicas e respectar a pluralidade ideolóxica e ética existente na sociedade
4ª parte
Bibliografía seleccionada
Bibliografía
MARTÍNEZ, Julio Luis (Ed.) (2003), Células troncales humanas. Aspectos científicos, éticos y jurídicos, Bilbao: Universidad Pontificia de Comillas - Editorial Desclée de Brouwer.
Bibliografía
MAYOR ZARAGOZA, Federico e ALONSO BEDATE, Carlos (coords.) (2003), Gen-Ética, Barcelona: Editorial Ariel, S. A.
Bibliografía
SOUTULLO, Daniel (2006), Las células madre, el genoma y las intervenciones genéticas. Ensayos sobre las implicaciones sociales de la biología, Madrid: Talasa Ediciones, S. L.
FIN
Espermatozoideshumanos
Esquema da meiose1ª división meiótica
2ª división meiótica
Interfase Profase I Metafase I Anafase I Telofase I
Telofase II Anafase II Metafase II Profase II
1 célula diploide
4 células haploides
Esquema da ovoxénese
Ovario
Ovogonia Ovocito primario (profase I)
Diploide (2n) Haploide (n)
1ª División meiótica
2ª División meiótica
Óvulo
Ovocito secundario (metafase II)
1º Corpo polar
2º Corpo polar
Antes da maduración(3º mes de xestación)
Despois da maduración incluída a ovulación
No momento da fecundación
Ovocitohumano
Fecundación
Detalle da fecundación (I)
Aumentos: ovocito: x 260 espermatozoide: x 560
Tamaños relativos a escala real
Detalle da fecundación (II)
Detalle da fecundación (III)
Cigoto humano
Pronúcleos masculino e feminino
Embrión humanode 4 células
Blastómeros
Embrión humanode 8 células
Embrión humanoen fase de mórula
Blastociste humanoen formación
Comezo da formación da cavidade interna (blastocele)
Blastociste humanoen expansión
Blastocele en aumento
Blastociste humano
Masa celular interna
Células troncais embrionarias humanas (pluripotentes)
Cultivo de células troncais
Situación dosembrións sobrantes
Consérvanse conxelados en nitróxeno líquido para novos tratamentosHai acumulados máis de 100.000 nas clínicas de reprodución asistidaA Lei (14/2006, de 26 de maio) sobre técnicas de reprodución humana asistida, permite o seu uso para investigación (art. 15)
Situación legal da clonaciónnon reprodutiva
(Lei 14/2007, de 3 de xullo, de Investigación biomédica)
• Artigo 331. Prohíbese a constitución de preembrións e embrións
humanos exclusivamente con fins de experimentación.
2. Permítese a utilización de calquera técnica de obtención de células troncais humanas con fins terapéuticos ou de investigación, que non comporte a creación dun preembrión ou dun embrión exclusivamente con este fin, nos termos definidos nesta Lei, incluída a activación de ovocitos mediante transferencia nuclear.
Conservación de células troncais do cordón umbilical
Separación dun blastómero
Top Related