SEMINARIO SEMANA Nº 15 TERAPIA GENICA Y CELULAS MADRE 1. ¿Cuále ¿Cuáless son las 2 a!a" a!a"e!# e!#s"$ s"$as as %ás $%&o!"a $%&o!"an"e n"ess &a!a &a!a !eono !eonoe! e! una 'lula 'lula %a(!e) E*&l#+uelas. Las células madre se diferencian de otras clases de células del cuerpo. Toda célula madre — sin importar su origen— tiene tres características generales: son capaces de dividirse y de renovarse por períodos largos; son no especializadas; y pueden dar lugar a tipos especializados de célula. Las células madre son capaces de dividirse y de renovarse por períodos largos . Contrariamente a las células musculares, a las células sanguíneas o las neuronas — las cuales normalmente no se dividen para dar células hias!! las células madre pueden replicarse casi en forma indefinida. Cuando las células se replican muchas veces se denomina ,&!ol$-e!a$n". #na po$laci%n pe&ue'a de células madre &ue prolifera por muchos meses en el la$oratorio puede producir millones de células. (i las células hias contin)an siendo no especializadas como la célula madre inicial, las células hias tam$ién ser*n capaces de auto renovarse a largo plazo al igual &ue las células madre de la cual se originaron. Los factores y las condiciones específicas &ue permiten &ue las células madre sigan siendo no especializadas son de primordial interés para los científicos. + la comunidad científica le ha tomado muchos a'os de investigaci%n y de errores sistem*ticos aprender a hacer crecer las células madre en el la$oratorio sin &ue se difer diferen encie cien n espon espont*n t*nea eame mente nte a difere diferente ntes s tipos tipos especí específic ficos os de célul células. as. or or eem eempl plo, o, tom% tom% - a'os a'os apre aprend nder er c%mo c%mo hace hacerr para para &ue &ue las las célu célula las s madr madre e em$rionarias humanas crecieran en el la$oratorio siguiendo las condiciones del desarrollo de las células madre del rat%n. Las Las célu célula las s madr madre e son son no espe especi cial aliz izad adas as. #na #na de las las cara caract cter erís ísti tica cas s fundamentales de una célula madre es &ue no tiene ninguna estructura de teido específica &ue le permita realizar funciones especializadas. #na célula madre no puede tra$aar con sus células vecinas para $om$ear sangre a través del cuerpo /como una célula del m)sculo del coraz%n0; no puede llevar las moléculas de o1ígeno a través de la circulaci%n sanguínea sanguínea /como una célula de la sang sangre re0; 0; y no pued puede e ence encend nder er se/a electro&uími uímicas cas a otras otras células células &ue se/ale less electro& permitan &ue el cuerpo se mueva o ha$le /como una neurona0. (in em$argo, las células células madre madre no especiali especializad zadas as pueden pueden dar lugar lugar a células células especiali especializad zadas, as, incluyendo las células del m)sculo del coraz%n, las células de la sangre, o las neuronas.
Las células madre pueden dar lugar a células especializadas. Cuando las células madre no especializadas especializadas dan lugar a las células especializadas, el proceso
se llama 2($-e!en$a$n0. Los científicos est*n empezando a entender las se'ales interiores y e1teriores de las células &ue accionan la diferenciaci%n de la célula madre. Las se'ales internas son controladas por los genes de una célula, &ue se entremezclan a través de filamentos largos de +34 y llevan instrucciones codificadas y funciones para todas las estructuras de la célula. Las se'ales e1ternas para la diferenciaci%n de la célula incluyen productos &uímicos secretados por otras células, el contacto físico con las células vecinas, y ciertas moléculas del micro am$iente en el &ue se encuentran.
2. ¿Cuáles son los "$&os (e 'lulas %a(!e +ue e*$s"en se3n las$-$a$n4 "o"$&o"en"es &lu!$&o"en"es %ul"$&o"en"es un$&o"en"es6). •
Las 'lulas %a(!e "o"$&o"en"es pueden crecer y formar un organismo completo, tanto
los componentes em$rionarios /como por
eemplo, las
tres capas
em$rionarias, el linae germinal y los teidos &ue dar*n lugar al saco vitelino0, como los e1traem$rionarios /como la placenta0. 5s decir, pueden formar todos los tipos celulares. La célula madre totipotente por e1celencia es el cigoto, formado cuando un %vulo es fecundado por un espermatozoide.
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Las 'lulas %a(!e &lu!$&o"en"es no pueden formar un organismo completo, pero sí cual&uier otro tipo de célula correspondiente a los tres linaes em$rionarios /endodermo, ectodermo y mesodermo0, así como el germinal y el saco vitelino. ueden, por tanto, formar linaes celulares. (e encuentran en distintas etapas del desarrollo em$rionario. Las células madre pluripotentes m*s estudiadas son las 'lulas %a(!e e%7!$ona!$as &ue se pueden aislar de la masa celular interna del $lastocisto. 5n la actualidad se utilizan como modelo para estudiar el desarrollo em$rionario y para entender cu*les son los mecanismos y las se'ales &ue permiten a una célula pluripotente llegar a formar cual&uier célula plenamente diferenciada del organismo. Las 'lulas %a(!e e!%$nales son células madre em$rionarias pluripotentes &ue se derivan de los es$ozos gonadales del em$ri%n. 5stos es$ozos gonadales se encuentran en una zona específica del em$ri%n denominada cresta gonadal, &ue dar* lugar a los %vulos y espermatozoides . 6oy se pueden manipular células humanas de adulto y generar células con pluripotencialidad inducida /i(0, &ue se ha visto poseen el mismo potencial de crecimiento y diferenciaci%n de las células madre em$rionarias, e ir*n sustituyendo o ampliando con creces las posi$ilidades $iotecnol%gicas so'adas para las em$rionarias. 5l compromiso de (hinya 7amana8a, dise'ador de esta tecnología y
ganador del premio no$el por su descu$rimiento, en relaci%n con su uso hacia otros fines, es un eemplo de la ética y la responsa$ilidad del investigador y supone asumir &ue la ciencia triunfa al servicio del hom$re. Las ventaas técnicas de las i( son muchas, las m*s importantes son: no inducen rechazo inmunol%gico lo &ue a$re la posi$ilidad de crear f*rmacos específicos para un paciente determinado; no re&uiere la utilizaci%n de %vulos humanos, la técnica es muy f*cil de realizarse y su costo es reducido.
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Las 'lulas %a(!e %ul"$&o"en"es son a&uellas &ue s%lo pueden generar células de su misma capa o linae de origen em$rionario /por eemplo: una célula madre mesen&uimal de médula %sea, al tener naturaleza mesodérmica, dar* origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras0. 9tro eemplo son las células madre hematopoyéticas ! células madre de la sangre &ue puede diferenciarse en los m)ltiples tipos celulares de la sangre.
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Las 'lulas %a(!e un$&o"en"es, tam$ién llamadas 'lulas &!oen$"o!as son células madre &ue tiene la capacidad de diferenciarse en s%lo un tipo de células. - or eemplo las células madre musculares, tam$ién denominadas células satélite s%lo pueden diferenciarse en células musculares.
8. ¿Cuáles son los "$&os (e 'lulas %a(!e +ue e*$s"en se3n las$-$a$n &o! e"a&a (el (esa!!ollo4 e%7!$ona!$a 9 a(ul"a6) La célula madre por e1celencia es el cigoto, formado cuando un %vulo es fecundado por un espermatozoide. 5l cigoto es totipotente, es decir, puede dar lugar a todas las células del feto y a la parte em$rionaria de la placenta. Conforme el em$ri%n se va desarrollando, sus células van perdiendo esta propiedad /totipotencia0 de forma progresiva, llegando a la fase de $l*stula o $lastocisto en la &ue contiene células pluripotentes /células madre em$rionarias0 capaces de diferenciarse en cual&uier célula del organismo salvo las de la parte em$rionaria de la placenta. Conforme avanza el desarrollo em$rionario se forman diferentes po$laciones de células madre con una potencialidad de regenerar teidos cada vez m*s restringida y &ue en la edad adulta se encuentran en nichos en algunos teidos del organismo. Las células madre son células cuyo destino todavía no se ha decidido. (e pueden transformar en varios tipos de células diferentes, a través de un proceso denominado diferenciaci%n. 5n las fases iniciales del desarrollo humano, las células madre, en el em$ri%n, son diferentes a todos los tipos de células e1istentes en el organismo !cere$ro, huesos,
coraz%n,
m)sculos,
piel,.....
51isten diferentes tipos de células madres, aun&ue las m*s empleadas en $iología son las células madres em$rionarias y las adultas:
C'lula %a(!e e%7!$ona!$a &lu!$&o"en"es64 (e encuentran en la masa celular interna del $lastocisto. 5l $lastocisto est* formado por una capa e1terna denominada trofo$lasto, formada por unas < células, y una masa celular interna constituida por unas = células &ue son las células madres em$rionarias &ue tienen la capacidad de diferenciarse en todos los tipos celulares &ue aparecen en el organismo adulto, dando lugar a los teidos y %rganos. 5n la actualidad se utilizan como modelo para estudiar el desarrollo em$rionario y para entender cu*les son los mecanismos y las se'ales &ue permiten a una célula pluripotente llegar a formar cual&uier célula plenamente diferenciada del organismo. •
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C'lula %a(!e e!%$nales4 (e trata de células madres em$rionarias pluripotenciales &ue se derivan de los es$ozos gonadales del em$ri%n. 5stos es$ozos gonadales se encuentran en una zona específica del em$ri%n denominada cresta gonadal, &ue dar* lugar a los %vulos y espermatozoides. Tienen una capacidad de diferenciaci%n similar a las de las células madres em$rionarias, pero su aislamiento resulta m*s difícil. C'lulas %a(!es -e"ales4 5stas células madres aparecen en teidos y %rganos fetales como sangre,hígado, pulm%n y poseen características similares a sus hom%logas en teidos adultos,
+un&ue parecen mostrar mayor capacidad de e1pansi%n y diferenciaci%n. (u procedencia no est* del todo clara. odrían tener origen em$rionario o $ien tratarse de nuevas oleadas de progenitores sin relaci%n con las células madres em$rionarias.
: C'lula %a(!e a(ul"a4 (on células no diferenciadas &ue se encuentran en teidos y %rganos adultos y &ue poseen la capacidad de diferenciarse para dar lugar a células adultas del teido en el &ue se encuentran, por lo tanto se consideran células multipotenciales. 5n un individuo adulto se conocen hasta ahora alrededor de - tipos distintos de células madre, &ue son las encargadas de regenerar teidos en continuo desgaste /como la piel o la sangre0 o da'ados /como el hígado0. (u capacidad es m*s limitada para generar células especializadas. Las células madre hematopoyéticas de médula %sea /encargadas de la formaci%n de la sangre0 son las m*s conocidas y empleadas en la clínica desde hace tiempo. 5n la misma médula, aun&ue tam$ién en sangre del cord%n um$ilical, en sangre periférica y en la grasa corporal se ha encontrado otro tipo de célula madre, denominada mesen&uimal &ue puede diferenciarse en numerosos tipos de células de los tres derivados em$rionarios /musculares, vasculares, nerviosas, hematopoyéticas, %seas, etc0. +un&ue a)n no se ha podido determinar su relevancia fisiol%gica se est*n realizando a$undantes ensayos clínicos para sustituir
teidos
da'ados
/coraz%n0
por
derivados
de
estas
células.
>. En la %'(ula sea e*$s"en una !an ;a!$e(a( (e 'lulas %a(!e. Des!$7a las
C'lulas
Mesen+u$%ales %a(!e
9
>e%a"o&o9'"$as
=SEL.
5stas células son poco frecuentes, &ue comprende s%lo ? de a ? de células sanguíneas totales, y &ue parecen ser los m*s vers*tiles en cruzar los límites de linae. C@6 se pueden o$tener de la médula %sea, sangre periférica, cord%n um$ilical, y el hígado fetal. 3urante el desarrollo hay fluo entre los sitios capaces de apoyarlos. 5n el adulto, este gira en torno a la médula %sea, con la mayoría de las C@6 trasplantados regresar a las cavidades de médula %sea dentro de un día. Aecientemente se ha esta$lecido &ue las integrinas como receptores BL+!> y otra de adhesi%n tales como C3>> son esenciales en las células madre homing a la médula %sea. Los e1perimentos &ue implican apagar el receptor CCA> en las células madre de médula %sea muestran &ue es fundamental en este mecanismo. La &uimiocina, factor derivado del estroma , es producida por la médula %sea y se une al receptor CCA>, activando de este modo diversas moléculas de adhesi%n celular a través de se'alizaci%n intracelular. 9tro receptor se cree &ue participan en el proceso de homing y el inerto es c!8it, &ue permite a las 6(C a adherirse al estroma a través de la mem$rana factor de células madre enlazado. La migraci%n en la direcci%n opuesta se puede fomentar e1perimentalmente usando la colonia de granulocitos citocina factor estimulante /D!C(E0. 5n la movilizaci%n de células madre de esta manera, Leves&ue et al esta$lece &ue las proteasas derivadas de neutr%filos son capaces de escindir la molécula de adhesi%n predominante y las células madre de li$eraci%n de su nicho. #no de los pasos m*s importantes en la evoluci%n de la investigaci%n con células madre fue el descu$rimiento de &ue el sialomucin C3=> es un antígeno de superficie de las células hematopoyéticas. 3e$ido a &ue su e1presi%n es doFnregulated como las células se vuelven m*s maduro y m*s diferenciado, C3=> se ha convertido en la característica distintiva en el aislamiento, contando, y la manipulaci%n de células madre hematopoyéticas. (u funci%n, sin em$argo, sigue siendo desconocido. #na advertencia reciente de esta historia ha sido la pu$licaci%n de varios estudios &ue sugieren &ue algunos 6(C no e1presan C3=>.
•
C'lulas
%a(!e
%esen+u$%ales
MSC6
Las células madre mesen&uimales tam$ién conocidas como células madre estromales o @(C /del inglés @esenchymal (tem Cells o @esenchymal (tromal Cells0, son células multipotentes primitivas, con morfología fi$ro$lastoide, originadas a partir de la capa
germinal mesodermal, con la capacidad de diferenciarse en diversos tipos de células, incluyendo osteocitos /células %seas0, condrocitos /células del cartílago0, adipocitos /células grasas0, mio$lastos /precursores de células musculosas0 cardiomiocitos /células del coraz%n0, neuronas y astrocitos /Células gliales0 tanto in vivo como in vitro. 5n estudios recientes se ha se'alado &ue las @(C pueden ser aisladas de muchos teidos, adem*s de la médula %sea, incluyendo teido adiposo, hígado, $azo, testículos, sangre menstrual, fluido amni%tico, p*ncreas, periostio, mem$rana sinovial, m)sculo es&uelético, dermis, pericitos, hueso tra$ecular, cord%n um$ilical humano, pulm%n, pulpa dental, e incluso de sangre periférica, sugiriendo &ue las @(C son ampliamente distri$uidas in vivo.-< -G 5n los )ltimos a'os, el interés ha aumentado por las células madre mesen&uimales aisladas de teido adiposo /+T!@(C0 dada su plasticidad de desarrollo y su potencial terapéutico =, adem*s de &ue su o$tenci%n es mucho menos invasiva &ue las realizada a partir de la médula %sea y se o$tienen en mayor a$undancia. 5n los )ltimos a'os se han descrito distintos marcadores de superfície &ue han permitido identificar y aislar células @(C, tales como (6-, (6=, C3-H, C3>>, C3<, C3H y C3I-. Las @(C no e1presan antígenos de superficie típicos de las 6(C, como C3=>, C3>J o C3>. + pesar de su pro$ada multipotencialidad mesodérmica y de su ha$ilidad para diferenciarse a neuroectodermo, las @(C no se diferencian a teido derivado del endodermo y, por lo tanto, no se pueden considerar células madre pluripotenciales. Las @(C constituyen un modelo muy )til en aplicaciones clínicas para un n)mero de enfermedades, tanto en terapia regenerativa como en terapia génica.
•
=SEL
5stas células, denominadas células madre muy pe&ue'as similares a las em$rionarias /B(5Ls0 en funci%n de su tama'o /
5. ¿?u' es un %a!a(o! elula!) E*&l$a! 7!e;e%en"e la P!o"e#na ;e!(e -luo!esen"e G@P6. La ha$ilidad de distinguir e identificar compartimentos su$celulares es fundamental para tener un mayor conocimiento de la estructura y funci%n de los diferentes org*nulos celulares, su $iogénesis y el mantenimiento de las células, así como para definir las diferentes vías de transporte de proteinas, lípidos y otros compuestos en el interior celular. 5l procedimiento patentado protege la síntesis y el uso de una serie de marcadores celulares fluorescentes esta$les, f*ciles de utilizar, no t%1icos y con $uena penetraci%n in vivo. La patente descri$e la preparaci%n y el uso del marcador fluorescente C-!K3 &ue presenta unas características &ue proporcionan las siguientes ventaas frente a otros marcadores comercializados: •
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•
•
+lta permea$ilidad y esta$ilidad: accede al interior celular ofreciendo lecturas desde los J minutos hasta varios días después. 4ula to1icidad celular: 4o altera la via$ilidad ni el crecimiento celular. (encillez de uso: por incu$aci%n en el medio de cultivo. +mplia gama crom*tica: permite la introducci%n de diferentes fluor%foros
P!o"e$na ;e!(e -luo!esen"e4 La proteína verde fluorescente /o DE, por sus siglas en inglés, greenfluorescentprotein0 es una proteína producida por la medusa +e&uorea victoria, &ue emite $ioluminiscencia en la zona verde del espectro visi$le. 5l gen &ue codifica esta proteína est* aislado y se utiliza ha$itualmente en $iología molecular como marcador. La estructura de la proteína verde fluorescente se determin% en HHI. 5st* constituida por -=G amino*cidos, &ue forman once cadenas $eta, cuyo conunto forma un cilindro, en el centro del cual se encuentra una hélice alfa. La DE original de la medusa posee dos picos de e1citaci%n: uno menor, a >
Las proteínas fluorescentes, entre las cuales se encuentra la DE, son muy vers*tiles y se utilizan en diversos campos como la micro$iología, ingeniería genética y fisiología. ermiten ver procesos previamente invisi$les, como el desarrollo de neuronas, c%mo se diseminan las células cancerosas, el desarrollo de la enfermedad de +lzheimer, el crecimiento de $acterias patogénicas, la proliferaci%n del virus del (3+, entre otros.
. Des!$7a
7!e;e%en"e
la
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(e
@IS<
La técnica de E(6 permite la detecci%n y localizaci%n de secuencias específicas de +34 so$re cromosomas, células o teidos Citogenética molecular /hi$ridaci%n in situ con fluorescencia0 Las técnicas de hi$ridaci%n in situ con fluorescencia /E(60 se $asan en la hi$ridaci%n de una sonda de +34 marcada con una sustancia fluorescente so$re su secuencia complementaria del genoma, $ien en la metafase cromos%mica o en el n)cleo en interfase. Las técnicas de E(6 vienen utiliz*ndose desde los a'os G-G, si $ien no se han incorporado en todos los la$oratorios de genética como rutina. La alta sensi$ilidad y especificidad del E(6 y la rapidez de los ensayos han hecho de esta técnica una importante estrategia diagn%stica con numerosas aplicaciones. or otra parte, otras técnicas derivadas del E(6 han progresado hasta tal punto &ue hoy es posi$le utilizar simult*neamente -> sondas de pintado cromos%mico, consiguiendo identificar cada cromosoma por su color. 5ntre las técnicas derivadas del E(6 convencional, ca$e destacar, la hi$ridaci%n gen%mica comparada /CD60, de enorme utilidad en tumores s%lidos y el cariotipo multicolor /(M7!E(6 y @!E(60. Todas ellas, constituyen una nueva disciplina a la &ue se ha denominado citogenética molecular, &ue complementan, pero nunca e1cluyen al an*lisis citogenético convencional /cariotipo de $andas D0.
@IS< on;en$onal Los dos componentes principales de la técnica de E(6 convencional son la sonda de +34 marcada con fluorescencia y la secuencia diana en la muestra tumoral para la cual es específica. 5s muy importante destacar &ue no es una técnica de $)s&ueda de nuevas alteraciones cromos%micas, sino &ue detecta )nicamente a&uello &ue $uscamos. 5l resto del genoma permanece oculto. odemos utilizar sondas de +34 de distintos tipos: centroméricas /marcan )nicamente las zonas centr%mericas0, de pintado cromos%mico /marcan todo un cromosoma0 o de secuencias específicas de locus / marcan regiones cromos%micas de secuencia )nica0. 5sta técnica complementa perfectamente a la citogenética convencional en todas a&uellas situaciones en las &ue no ha sido posi$le realizar un cariotipo: al disponer de metafases de poca calidad, o no ha$er o$tenido metafases, o $ien en los casos en los &ue las alteraciones cromos%micas asociadas a un diagn%stico son crípticas no visi$les en el cariotipo, como el caso de la t/-;-0 en leucemia aguda linfo$l*stica infantil.
IN
SITU
@LUORESCENTE
@IS<6
La técnica de 6i$ridizaci%n n (itu Eluorescente /E(60 consiste en la detecci%n de secuencias de +34 con sondas marcadas con fluorescencia so$re cromosomas o n)cleos celulares fiados so$re un portao$etos, usando para ello un microscopio de fluorescencia y un sistema de captura y procesamiento de im*genes. La ventaa de la prue$a radica en la rapidez de la misma /resultados entre -> y =I horas0 al no necesitar cultivo de células, lo &ue reduce el nivel de ansiedad de los padres. Tras la hi$ridaci%n de las sondas con n)cleos en interfase o en metafase es posi$le o$servar la presencia de ganancias, pérdidas o fusiones entre genes. 5sta metodología se usa cada vez m*s en el diagn%stico de las hemopatías y tam$ién es de e1traordinaria importancia en el estudio de las alteraciones cromos%micas en el lí&uido amni%tico, vellosidades coriales, material de a$ortos espont*neos y en sangre de individuos en los &ue se sospecha la e1istencia de una alteraci%n cromos%mica.
. Des!$7a 9 !a-$+ue7!e;e%en"e el es"u($o4 ,Cell ($--e!en"$a"$on4
e&a"$ a(ul" s"e% ells Malol% R. Al$son R$>a!( Poulso% Rose%a!9 He--e!9 A%a! P. D>$llon Al7e!"o ?ual$a Hoe Hao7 Ma!o No;ell$ G!an" P!en"$e H$ll $ll$a%son an( N$>olas A. !$>" Na"u!e JK 25 2K Hul9 2KKK6 (o$41K.1K885K1J2. Las células madre son células indiferenciadas de larga vida &ue son capaces de muchas rondas de divisi%n. +&uí mostramos &ue las células de hígado humano adulto se pueden derivar de células madre de origen en la médula %sea o de circulaci%n fuera del hígado, aumentando la posi$ilidad de &ue las células madre!sistema de la sangre podrían ser utilizadas clínicamente para generar hepatocitos para la sustituci%n de teido da'ado.
La presencia del cromosoma 7 est* indicado por un punto de color marr%n clara , normalmente se encuentra en la periferia nuclear . una , los hepatocitos fueron identificados por sus grandes n)cleos redondos y gr*nulos citoplasm*ticos y eran cromosoma 7 ! positivo en los controles masculinos . $ , tam$ién se detect% el cromosoma 7 en los conductos $iliares / 3 0 en los controles masculinos. c , #n conducto $iliar cromosoma 7 ! negativo rodeado de numerosas células inflamatorias 7! positivos en un hígado femenino trasplantados en varones . 3 , La inmunodetecci%n de dos ! positiva para el cromosoma 7 las células /flechas0 u$icados en una placa de hepatocitos delineado por cito&ueratina ! G inmunotinci%n / roo 0 a partir de un paciente &ue ha$ía reci$ido médula %sea masculina . e! g , la detecci%n del cromosoma 7 en los hígados trasplantados en receptores femeninos masculinos ; correos , dos hepatocitos cromosoma 7 ! positivos /flechas0 en una placa de hepatocitos al $orde de un sinusoide / ( 0 , tenga en cuenta el punto de color marr%n , lo &ue demuestra &ue el cromosoma 7 es f*cilmente distingui$le de la nucleolo azul , f , g , secciones consecutivas de un grupo de cuatro n)cleos de hepatocitos , &ue muestra E , uno de los hepatocitos del cromosoma ! positiva /flecha , y la inserci%n con un aumento de - veces 0 , y D , su cito&ueratina ! G inmunoreactividad . Las $arras de escala , mum
. Des!$7a 9 !a-$+ue 7!e;e%en"e el es"u($o ,C>$%e!$s% o- ">e "!ans&lan"e( >ea!". De ?ua$n$ @ U!7ane Bel"!a%$ AP @$na"o N Bel"!a%$ CA Na(alF G$na!( B as"u!a H Le!$ A An;e!sa P. N Enl H Me( 2KK2 Han 8Q8J1645F15. ANTECEDENTES4 Los casos en &ue un paciente var%n reci$e un coraz%n de un donante femenino ofrecen una oportunidad inusual para pro$ar si las células primitivas translocan desde el receptor al inerto y si las células con las características fenotípicas de los del receptor residen en )ltima instancia, en el coraz%n de un donante . 5l cromosoma 7 puede ser utilizado para detectar las células no diferenciadas migrados &ue e1presan antígenos de células madre y para discriminar entre células primitivas derivados del destinatario y los derivados de la donante .
MTODOS4 (e e1aminaron muestras de las aurículas del destinatario y las aurículas y los ventrículos del inerto por fluorescencia de hi$ridaci%n in situ para determinar si los cromosomas 7 estuvieron presentes en ocho corazones de donantes femeninos implantados en pacientes de se1o masculino . Tam$ién se investigaron las células primitivas &ue llevan cromosomas 7 &ue e1presan c!8it , @3A , y (ca ! .
RESULTADOS4 Los miocitos , arteriolas coronarias y vasos capilares &ue tenían un cromosoma 7 hacen un < a por ciento de a&uellos en los corazones de donantes y fueron altamente proliferativo . 5n comparaci%n con los ventrículos de los corazones de control , los ventrículos de los corazones transplantados ha$ían aumentado nota$lemente el n)mero de células &ue fueron positivas para c! 8it , @3A , o (ca ! . 5l n)mero de células primitivas fue mayor en las aurículas de los anfitriones y las aurículas de los corazones de donantes &ue en los ventrículos de los corazones de donantes , y de - a I por ciento de estas células contenía un cromosoma 7 . Las células no diferenciadas fueron negativas para los marcadores de origen de la médula %sea . (e identificaron las células progenitoras &ue e1presan @5E- , D+T+ ! > , y nestina /&ue identifican las células como miocitos 0 y El8 /&ue identifica las células como las células endoteliales0 .
CONCLUSIONES4 4uestros resultados muestran un alto nivel de &uimerismo cardiaco causado por la migraci%n de células primitivas del destinatario para el coraz%n inertado . (e identificaron las células madre putativos y las células progenitoras en el miocardio de control y en el aumento de los n)meros en los corazones trasplantados .
Corazones de pacientes varones &ue reci$en corazones femeninos fueron estudiados por microscopía confocal al menos un a'o después del trasplante. (e us% tinci%n de lectina#le1europaeus /roo0 para identificar endotelio, e 7 cromosoma hi$ridaci%n in situ fluorescente /verde0 se utiliz% para identificar células derivadas de fuentes e1tracardiacas. Los cardiomiocitos fueron visi$les de$ido a la autofluorescencia de las miofi$rillas. Tres células endoteliales dentro de un )nico vénula son 7 N /flechas0. #n )nico cardiomiocitos 7 N se muestra /punta de flecha0. Como se descri$e en el te1to, el &uimerismo endotelial era com)n, mientras &ue el &uimerismo de los cardiomiocitos era rara. Eotografía de 5. @inami.
. Des!$7a 9 !a-$+ue 7!e;e%en"e el es"u($o4 ,Alloene$ %esen>9%al s"e% ells !es"o!e a!($a -un"$on $n >!on$ $s>e%$ a!($o%9o&a">9 ;$a "!$l$neae ($--e!en"$a"$n a&a$"9 PNAS 2KK 1K 886 1JK22F1JK2Q (o$41K.1K8&nas.KK82K11K ;ol. 1K no. 88 &. 1JK222. 5l mecanismo /s0 efectos reparadores cardíacos su$yacentes de células derivadas de la médula %sea!madre mesen&uimales /@(C0 siguen siendo muy controvertida.+&uí hemos
pro$ado la hip%tesis de &ue las @(C regenerar el miocardio cr%nicamente infartado a través de mecanismos &ue comprenden inerto a largo plazo y la diferenciaci%n trilinae.3oce semanas después de infarto de miocardio, cerdos hem$ra reci$i% inyecciones transendoc*rdica $asados en catéter de place$o /n O >0 o las @(C alogénicas macho /- millones de d%lares, n O I0.+nimales sometieron a im*genes por resonancia magnética cardiaca en serie, y en el destino de células in vivo se determin% mediante la co!localizaci%n de /7 /9(00 células con marcadores de m)sculo cardiaco, vascular y linaes endoteliales 7!cromosoma.@(C implantadas en zonas de infarto y de frontera y diferenciarse en cardiomiocitos compro$ado por co!localizaci%n con D+T+!>, 481-.J, y actina alfa sarcomérica.+dem*s, 7 /9(0 @(C e1hi$ieron m)sculo liso vascular y la diferenciaci%n de células endoteliales, lo &ue contri$uye a la formaci%n de grandes y pe&ue'os vasos.5l tama'o del infarto se reduo de H,= N ? ! ,,= N ? ! -,
1K. ¿Cuáles son las ($-e!en$as en"!e4 a. Te!a&$a Reene!a"$;a4 Reene!a$n !anos 9 "e$(os 7. Inen$e!#a (e Te$(os4 Ree%&lao (e !anos 9 "e$(os sl$(os . Te!a&$a G'n$a4 I%&lan"e 'lulas %an$&ula(as en'"$a%en"e) E*&l$+ue 7!e;e%en"e a(a una. TERAPIA GENICA
La "e!a&$a 'n$a consiste en la inserci%n de genes en las células de un individuo y de los teidos para tratar una enfermedad, como una enfermedad hereditaria en la &ue se sustituye un alelo mutante perudicial con un funcional. +un&ue la tecnología est* todavía en su infancia, se ha utilizado con cierto é1ito. Los avances científicos contin)an avanzando hacia la terapia genética la medicina convencional. Los científicos iniciaron el paso l%gico de tratar de introducir genes directamente en las células humanas, centr*ndose en las enfermedades causadas por defectos del solo gen, como la fi$rosis &uística, la hemofilia, la distrofia muscular y anemia de células falciformes. (in em$argo, esto ha resultado m*s difícil de modificar &ue las $acterias, so$re todo de$ido a los pro$lemas planteados en la realizaci%n de grandes secciones de +34 y su entrega en el sitio correcto en el genoma relativamente grande. 6oy en día, la mayoría de los estudios de terapia genética est*n dirigidos a c*ncer y enfermedades hereditarias vinculadas a un defecto genético. +ntisentido la terapia no es estrictamente una forma de terapia génica, pero es una relaci%n, mediada por la terapia genética.
INGENERIA TEHIDOS
DE
La ingeniería de teidos constituye una disciplina relativamente nueva y un campo de investigaci%n y desarrollo interdisciplinario &ue aplica los conocimientos de la $ioingeniería, ciencias de la vida, &uímica física y $iología, para resolver pro$lemas clínicos y &uir)rgicos asociados a la pérdida de teidos o al fallo funcional de %rganos. Las especies normalmente implicadas en la ingeniería de teidos son células vivas, así como sus componentes e1tracelulares &ue participan en el desarrollo de dispositivos &ue permitan y estimulen o favorezcan la reparaci%n o restauraci%n de un %rgano o teido da'ado. La idea de utilizaci%n de sustitutos de componentes o teidos $iol%gicos para reparar o reemplazar elmentos da'ados es tan antigua como la historia misma. La ingenería de teidos se $asa en la utilizaci%n de $iomateriales con las características mencionadas para los materiales de tercera generaci%n, es decir, $ioactivos y $ioa$sor$i$les, y capaces de estimular la respuesta celular y molecular de forma controlada, para &ue actuen como soportes temporales en la reparaci%n de defectos
%seos. 3entro de esta *rea e1isten dos tendencias principalmente, la primera consiste en el desarrollo de andamios tridimensionales acelulares, &ue servir*n para aloar las diferentes células una vez implantados in vivo. La segunda tendencia consiste en el desarrollo de andamios tridimensionales, &ue inicialmente son colonizados por las células progenitoras $ao condiciones in vitro, y luego son implantados en el paciente para reemplazar el teido da'ado.
Ca!a"e!#s"$as • • • • •
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Lo ideal sería o$tener un $iopolímero: Kiocompati$le 4o presente ning)n tipo de reacci%n $iol%gica adversa Aea$sor$i$le Rue se degrade de forma paulatina a medida &ue se forma el nuevo teido, transfiriendo así las cargas de forma progresiva. roductos de degradaci%n f*cilmente elimina$les y no!t%1icos.
MEDICINA REGENERATI=A4 DE@INICIONES La medicina regenerativa es una rama de la medicina &ue se ha desarrollado considera$lemente en los )ltimos a'os. Los avances en este campo se han vinculado estrechamente con los nuevos conocimientos ad&uiridos so$re las células madre y su capacidad de convertirse en células de diferentes teidos. 5sto produo inicialmente cierta confusi%n &ue llev% a considerar la medicina regenerativa como una nueva disciplina, cuando en realidad lo nuevo eran los crecientes conocimientos ad&uiridos en los )ltimos a'os so$re la $iología y potencialidades de las células madre, ya sean las em$rionarias o las adultas. Los nuevos conocimientos contri$uyeron significativamente a calificar a las células madre humanas como el pilar central de la medicina regenerativa y &ue significaría una sustancial renovaci%n de este tipo de medicina, &ue algunos han valorado como nueva medicina regenerativa, pero &ue por sus antecedentes hist%ricos, no se de$e considerar como una nueva disciplina. 9tro aspecto de interés, es &ue a medida &ue han ido aumentando los conocimientos en este campo han ido apareciendo diferentes definiciones de la medicina regenerativa, y aun&ue todas tienen en mayor o menor grado elementos comunes, recientemente se ha se'alado la necesidad de una definici%n &ue sea corta, pr*ctica y reflee integralmente las funciones de esta medicina. 5ntre otras definiciones &ue se han hecho de la medicina regenerativa est*n las siguientes: •
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(e utiliza con frecuencia como sin%nimo de ingeniería de teidos, aun&ue la medicina regenerativa pone m*s énfasis en el uso de células madre para producir teidos. 5s la rama de la $ioingeniería &ue se sirve de la com$inaci%n de células, métodos de ingeniería de materiales y $io&uímica para meorar o remplazar funciones $iol%gicas. 5n la pr*ctica, el término est* íntimamente relacionado con las aplicaciones para reparar o remplazar parcial o totalmente teidos. 5s esencialmente una emergencia de la aplicaci%n de células madre y de la $iología del desarrollo. 5s un campo con un r*pido avance &ue a$re nuevas y e1citantes oportunidades con la aplicaci%n de metodologías y tecnologías completamente revolucionarias. (e refiere a la investigaci%n de tratamientos &ue restauren partes del organismo adulto. 6ay = estrategias para la aplicaci%n de futuros tratamientos: la administraci%n de células madre o de células progenitoras, la inducci%n de sustancias, y el trasplante de %rganos y teidos o$tenidos in vitro. 5sta disciplina médica se ha $asado fundamentalmente en los nuevos conocimientos so$re las células madre y en su capacidad de convertirse en
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células de diferentes teidos. 5lla se apoya en los mismos factores &ue el organismo emplea para su autorreparaci%n. uede resumirse como los tratamientos &ue $uscan la restauraci%n de estructuras y funciones da'adas y por esta definici%n incluye al trasplante de %rganos s%lidos.
LINOGRA@VA
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