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Roberto Sánchez Sánchez
     
               
               
¿Cuántas veces has visto anuncios en la red, televisión
y radio acerca de las células madre o células troncales? ¿Alguna vez te has preguntado qué son estas células que prometen rejuvenecer tu piel, curar enfermedades terminales e incluso regenerar un órgano completo? Más allá de películas de ciencia ficción como Hulk o los XMen, la ciencia nos ha llevado a descubrir cosas maravillosas sobre la capacidad que tienen estas células para poder dividirse, reproducirse y diferenciarse en células distintas a la célula original, permitiendo incluso la regeneración en muchos organismos.
 
Antes de hablar de las células troncales es necesario tener claro que las células son los ladrillos con los que están hechos los órganos y tejidos. Todo nuestro organismo está constituido de diminutas células especializadas que en su conjunto pueden formar el cerebro, el corazón, la piel, etcétera. En el campo de la biología decimos que la célula es la unidad fundamental de la vida porque es lo más simple que podemos definir como vivo.
 
Durante el Primer Congreso Nacional de Células Troncales y Medicina Regenerativa celebrado en 2014, uno de los distinguidos expositores explicó por qué a la comunidad científica que trabaja con este tipo de células no nos parece adecuado el término madre y preferimos llamarlas células troncales. De manera bromista se refirió a una célula madre como aquella que regaña a su hija para que haga tal o cual cosa, sin embargo, no es precisamente la razón por la que no nos gusta este nombre. El motivo es que muchas de las células que conforman nuestro cuerpo están constantemente en proliferación o dividiéndose (una célula al dividirse forma dos células iguales a la original) y en este sentido la célula original podría ser la célula madre de aquellas recién formadas. En cambio, las células troncales van más allá de eso, éstas tienen la característica de poder autorrenovarse, lo que significa que cuando se dividen dan origen a una célula idéntica a ellas mismas. Hasta aquí podríamos pensar que el término “madre” aplica perfectamente para uno y otro caso, sin embargo, además de autorrenovarse tienen la capacidad de diferenciarse, es decir, adquieren una forma y una función determinada diferente de la original. Con base en esta definición podemos clasificar las células troncales dependiendo de su capacidad de diferenciación (potencialidad) y es aquí donde prometen ser la panacea en el campo de la ingeniería de tejidos y de la medicina regenerativa.
 
Una variedad de células troncales
 
Dependiendo de su potencial de diferenciación, las células troncales se pueden clasificar en: pluripotentes, multipotentes y unipotentes.
 
Las células troncales pluripotentes son capaces de diferenciarse en cualquiera de los linajes celulares que se requieren para formar un embrión y por ende pueden formar todos los tejidos de un individuo. Imaginemos que queremos desarrollar un corazón en un laboratorio de ingeniería de tejidos, pues bien, para poder crear un órgano tan complejo como el corazón vamos a necesitar cada una de las partes que lo conforman, de esta manera requeriremos distintos tipos de células como las del músculo del corazón (cardiomiocitos), las que forman los vasos sanguíneos (endotelios), neuronas, células sanguíneas y otras más. Dado que necesitamos distintos tipos de células con orígenes variados, es muy alentador saber que existe un grupo de células troncales denominadas pluripotentes, las cuales podrían permitir generar diferentes linajes celulares, incluyendo las células del corazón que deseamos formar. Aunque dichas células no son capaces de dar origen a las membranas extraembrionarias, que son desarrolladas por otro grupo de células.
 
Las células troncales pluripotentes pueden ser obtenidas de diferentes fuentes, una de ellas es durante las primeras etapas del desarrollo de un embrión, y por esta razón se les denominan células troncales embrionarias pluripotentes. Resulta que en un momento específico del desarrollo de los mamíferos, el embrión se encuentra en una etapa denominada blastocisto y está compuesto de dos tipos de células bien diferenciadas, a uno de ellos se le conoce como células del trofoblasto, que formarán las membranas extraembrionarias necesarias para el desarrollo del embrión. Al otro tipo se le conoce como células de la masa celular interna, y son las que darán origen al embrión, de donde se obtienen las células troncales embrionarias pluripotentes. Tal vez te estarás preguntando cómo podemos generar órganos destruyendo un embrión con el potencial de crear un individuo completo, cuestión que ha representado un dilema ético en controversia por mucho tiempo y que es precisamente uno de los principales motivos (no el único) por los que actualmente tales células no se han podido emplear en clínica. Es importante mencionar que los avances en el campo de las células troncales embrionarias pluripotentes se han realizado con células de modelos animales como las de ratón, pero también hay muchos avances utilizando células humanas, que se obtienen de embriones fecundados para su uso en clínicas de fertilización in vitro y que de no usarse con fines de investigación son desechados.
 
Fue en este contexto cuando, en el año 2012, Shinya Yamanaka recibió el Premio Nobel junto con John Gurdon por desarrollar un método que permite reprogramar las células somáticas (células diferenciadas) para generar las llamadas células troncales pluripotentes inducidas. Estos investigadores descubrieron la manera de hacer que las células ya diferenciadas lograran comportarse como células indiferenciadas y por lo tanto tener nuevamente la capacidad de generar cualquier linaje celular que se deseé. Su estrategia consiste en hacer que las células expresen ciertos genes (secuencias de adn que codifican para formar proteínas; Oct 3/4, Nanog, Sox2, cMyc, Klf4) que producen cambios en el arreglo del adn (epigenéticos) y permiten que las células no produzcan proteínas de células especializadas sino de células indiferenciadas. Si regresamos a nuestro sueño de generar un corazón, imagina lo importante que sería para una persona que requiera un trasplante que se pudieran aislar las células de una biopsia de piel, reprogramarlas y tener a disposición cada uno de los ladrillos con los cuales se le construya uno nuevo.
 
Existe además otro tipo de células troncales pluripotentes, se trata de las células germinales embrionarias y las teratocarcinomas. Al igual que las células troncales embrionarias pluripotentes y las células pluripotentes inducidas, se ha demostrado que tales células tienen las propiedades de generar las tres capas germinales (endodermo, mesodermo y ectodermo) de las cuales se derivan todos los tejidos y órganos especializados. Quizá las células troncales pluripotentes son las que logran acaparar los reflectores en las películas de ciencia ficción; sin embargo, existe otro tipo de células troncales cuya capacidad de diferenciación no es tan grande pero logran generar una amplia variedad de células diferenciadas. Nos referimos a las células troncales multipotentes.
 
El trasplante de médula ósea es algo tan común actualmente que muchas veces no nos detenemos a pensar lo que representa. En 1961, un grupo de investigadores canadienses llevó a cabo un trasplante de células de médula ósea de ratones sanos a ratones irradiados letalmente, es decir, todas las células hematopoyéticas (células del linaje sanguíneo) de estos ratones estaban muertas y sólo podrían sobrevivir si las células inyectadas lograban implantarse y proliferar. El experimento resultó ser exitoso y ahora el trasplante de células troncales hematopoyéticas es uno de los avances más significativos en el uso de las células troncales. Este procedimiento es una maravilla en lo que respecta a la aplicación clínica de las células troncales, ya que una célula troncal hematopoyética es capaz de generar todo el linaje sanguíneo. Esto quiere decir que la célula troncal hematopoyética tiene la capacidad de diferenciarse en linfocitos, eritrocitos, neutrófilos, eosinófilos, etcétera. En este caso, cuando se destruye la médula ósea de pacientes con cáncer y se hace un trasplante de células troncales hematopoyéticas, éstas regeneran el sistema inmune del sujeto que lo recibe, lo que nos hace pensar en la importancia de su estudio y aplicación.
 
Al igual que las células troncales hematopoyéticas, las células troncales mesenquimales tienen la capacidad de diferenciarse en un amplio número de células especializadas: cartílago, tejido adiposo, hueso y neuronas, entre otras, y presentan una gran disponibilidad en el organismo, por lo que se ha logrado aislar de diferentes fuentes (médula ósea, tejido adiposo, cordón umbilical, pulpa dental, periostio y otras). Tal característica ofrece una gran ventaja frente a las demás células troncales, ya que su aplicación no representa dilemas éticos pues en individuos adultos existen distintas zonas para su obtención. Imaginemos que deseamos generar cartílago para un individuo que se lesionó jugando futbol, podríamos aislar sus células del tejido adiposo y diferenciarlas para formar un cartílago que cubra el área de la lesión. Dado que estaríamos realizando un trasplante autólogo (del mismo individuo) no se generaría rechazo por inmunocompatibilidad, que es uno de los problemas cuando se donan órganos o tejidos de un individuo a otro (trasplantes heterólogos).
 
Es impresionante cómo los avances en la ciencia cambian de un momento a otro por completo lo establecido. El campo de las neurociencias y las células troncales del sistema nervioso no es la excepción. Hasta hace pocos años se creía que una vez que se formaba el sistema nervioso, ya no se generaban nuevas neuronas (neurogénesis); sin embargo, gracias a los avances de muchos investigadores en el mundo y en especial a las investigaciones de Arturo ÁlvarezBuylla (neurobiólogo mexicano) se logró describir la presencia de células troncales neurales en el cerebro adulto. Son células que tienen la capacidad de diferenciarse en neuronas, astrocitos y oligodendrocitos. El hecho de encontrar células troncales neuronales en el adulto es muy importante porque nos permite plantear mecanismos de regeneración utilizando tales células para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.
 
Otras células troncales
 
Las células troncales están presentes en nuestro cuerpo y contamos con una gran variedad. Día a día nuestro cabello crece gracias a una población de células troncales que se divide manteniendo su potencial y al mismo tiempo se diferencia para dar origen al crecimiento del cabello, además de que también pueden contribuir a la formación de o tros linajes, como las glándulas sebáceas. Estos mismos procesos ocurren con la piel, con células capaces de mantenerse en un estado indiferenciado y a su vez generar los queratinocitos (células de la piel) que con el tiempo van madurando y desechándose. De esta manera podemos ver que las células troncales están presentes en muchas partes de nuestro organismo cumpliendo la función de mantener un equilibrio (homeostasis) mediante la generación de nuevas células y la muerte de otras. Cuando el equilibrio se pierde es probable que se generen enfermedades como el cáncer, en donde ocurre una proliferación (división) excesiva de dichas células.
 
Además de hallar células troncales en nuestro organismo, en el desarrollo embrionario se ha encontrado una cantidad inimaginable con distinto potencial de diferenciación, de aquí surge la necesidad de estudiar, entender y comprender los procesos que se llevan a cabo durante el desarrollo, lo que a su vez nos permitirá poder manipular, expandir y diferenciar las células a las que tenemos acceso. Por ejemplo, el estudio del desarrollo embrionario nos ha permitido conocer cuáles proteínas están presentes cuando se forma el sistema nervioso, por lo que ahora nosotros usamos estas mismas proteínas para poder diferenciar células troncales embrionarias pluripotentes en linaje neuronal si deseamos generar neuronas. De la misma manera el estudio de las células troncales en organismos modelo de regeneración como las planarias, ajolotes y salamandras, entre otros, nos ayuda a entender cuáles son las señales que se requieren para regresar una célula a un estado indiferenciado o para activarlas y generar los ladrillos que se requieran durante la formación de una estructura como el corazón, una aleta o el intestino.
 
Algunos avances
 
Aunque por el momento no hemos podido generar órganos tan complejos como el corazón o el cerebro, se ha logrado tener avances muy importantes en el campo de las células troncales. Existen muchos modelos donde se han utilizado las células troncales embrionarias pluripotentes para diferenciarlas en una gran diversidad de linajes celulares; sin embargo, su uso representa problemas éticos además de la posibilidad de desarrollar tumores. Por su parte, las células pluripotentes inducidas también han logrado avances para la curación de enfermedades en distintos modelos animales; mediante ésta y la terapia génica (inserción de genes para modificar las condiciones celulares) se ha logrado curar (en ratones) la anemia falciforme, enfermedad causada por la mutación de un gen llamado betaglobina. En estos experimentos, los investigadores aislaron células somáticas (diferenciadas, no germinales), las reprogramaron para que adquirieran una condición pluripotencial, restauraron el gen mutado mediante la inserción de otro gen normal, diferenciaron las células en linaje hematopoyético y las trasplantaron a un ratón enfermo al que se le eliminó todo su sistema inmune mediante radiación. El experimento fue un éxito y después de dicha terapia los ratones no presentaron signos de la enfermedad. Éste es uno de los muchos ejemplos en donde las células pluripotentes inducidas prometen ser de gran utilidad; no obstante, uno de los problemas para su uso clínico es que, al igual que las células troncales embrionarias pluripotentes, tienen el riesgo de generar tumores.
 
Además de utilizar las células troncales hematopoyéticas en los trasplantes de médula ósea, éstas también se aplican en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares, ya que se ha descrito que las células troncales hematopoyéticas pueden diferenciarse en cardiomiocitos y ayudar a reparar lesiones en el corazón. En la actualidad, las células troncales mesenquimales también se han empleado en pacientes con quemaduras; algunos trabajos científicos muestran cómo promueven la formación de nueva piel y favorecen la cicatrización en pacientes con úlceras. Otros protocolos muestran el uso de tales células en la generación de cartílago para su posterior aplicación en lesiones de cartílago.
 
Es muy importante mencionar que, aunque hay avances en el campo de las células troncales y las expectativas para su uso son grandes, muchas empresas que no tienen un sustento científico pueden lucrar con la promesa de curar diversas enfermedades. Por lo anterior, es indispensable que el uso y la aplicación de estas células se regule en nuestro país.
 
Por el momento no tenemos la capacidad de regenerar tejidos como Wolverine, pero si damos un vistazo a la ciencia podremos conocer muchos modelos como los ajolotes, las planarias, el pez cebra y las hidras, entre otros, que utilizan células troncales para poder regenerar desde una extremidad hasta la mitad de su estructura corporal.
 
     
Referencias Bibliográficas
 
Donovan, P. J. y Gearhart, J. 2001. “The end of the beginning for pluripotent stem cells”, en Nature, vol. 414, núm. 6859, pp. 92-97.
Pelayo, R., et al. 2011. Células troncales y medicina regenerativa. Universidad Nacional Autónoma de México, p. 157.
Sánchez Alvarado, Alejandro y Yamanaka, Shinya. 2014. “Rethinking Differentiation: Stem Cells, Regeneration, and Plasticity.” en Cell, vol. 157, núm. 1, pp. 110-119.
Sánchez-Sánchez, Roberto y Velazquillo-Martínez, Cristina. 2012. “Un panorama general de las células troncales”, en Investigación en Discapacidad, vol. 1, núm. 2., pp. 66-71.
     

     
Roberto Sánchez Sánchez
Instituto Nacional de Rehabilitación.

Estudió biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM y realizó sus estudios de doctorado en el posgrado de ciencias biomédicas de la misma universidad. Actualmente es investigador en ciencias médicas “D” en el Instituto Nacional de Rehabilitación.
     
     
 
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