Terapia Genica y Celulas Madre

SEMINARIO SEMANA Nº 15 TERAPIA GENICA Y CELULAS MADRE 1. ¿Cuáles son las 2 características características más importantes para reconocer una célula madre? Explíquelas. Las células madre son células con capacidad de diferenciarse (convertirse en muchos tipos distintos de células en el organismo). Puede producir células de uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de multipotencialidad. Este tipo de células tienen dos características muy importantes que las distinguen de las demás. La primera es que son células no especializadas que se renuevan ilimitadamente. La segunda es que bajo ciertas condiciones fisiológicas o experimentales, se puede inducir a que se conviertan en células con funciones especiales (por ejemplo, células musculares cardíacas o células pancreáticas que produzcan insulina). Se les puede clasificar en células madre embrionarias, aquellas que forman parte de la masa celular interna de un embrión de 4-5 días de edad, y células madre adultas, aquellas no diferenciadas que se encuentran en tejidos y órganos adultos y que poseen la capacidad de diferenciarse para dar lugar a células adultas del tejido en el que se encuentran. Hoy en día, se están realizando muchos estudios acerca de las células madre ya que tienen mucho potencial en muchas áreas de la salud y la investigación médica. El estudio de estas células puede ayudar a explicar cómo se producen algunos cuadros serios tales como los defectos congénitos y el cáncer. Algún día, las células madre podrán utilizarse para producir células y tejidos para el tratamiento de muchas enfermedades, inclusive la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de  Alzheimer, los traumatismos en la médula espinal, las enfermedades cardíacas, la diabetes y la artritis. 2. ¿Señale las características de las células células madre totipotentes, pluripotentes, multipotentes, multipotentes, unipotentes?. unipotentes?. Relacione los conceptos señalados con las características propias de células madres embrionarias, fetales y adultas. De acuerdo al tipo de tejido que originan, existen cuatro tipos de células madre: totipotentes, pluripotentes, multipotentes y unipotentes El término “totipotencial” (del latín totus, que significa completo) hace hace referencia al potencial que tienen estas células de generar un embrión completo (tejido embrionario y extraembrionario); es la que puede dar  lugar a todo tipo de células del organismo, incluso a las células placentarias. Sólo el zigoto u óvulo fecundado f ecundado y los primeros estadios del embrión (cuando (cuando se denomina mórula) son células madre totipotenciales. “Pluri” (del latín plures, que significa significa muchos o varios) es utilizado utilizado para describirlas células madre pluripotentes que pueden dar origen a

progenitores que forman cualquiera de las tres capas germinales embrionarias: mesodermo, endodermo y ectodermo. Es importante destacar que para que una célula madre pueda considerarse como pluripotente tiene que cumplir las siguientes condiciones: en primer  lugar, una única célula debe ser capaz de diferenciarse a progenitores especializados procedentes de cualquier capa embrionaria; en segundo lugar, demostrar la funcionalidad in vitro e in vivo de las células en las que se ha diferenciado, y, finalmente, que se produzca un asentamiento claro y persistente de éstas en el tejido blanco, tanto en presencia como en ausencia de daño en los tejidos en los cuales se injerta. Las células madre multipotenciales son aquellas que pueden dar origen a precursores relacionados solamente con una de lastres capas embrionarias; por ejemplo, células madre que dan origen a tejidos derivados exclusivamente del endodermo como tejido pancreático o pulmonar  las células madre unipotenciales, que corresponden a las células que solo pueden generar células hijas que se diferencian a lo largo de una sola línea celular, tal como su nombre lo refiere (del latín unus: uno) La mayoría de las células madre de un tejido específico que no ha sufrido ningún tipo de agresión o daño son del tipo unipotencial y son las responsables de la fase fisiológica de auto-renovación tisular, donde la cantidad de células perdidas es igual al número de nuevas células. Las célulasmadre embrionarias pueden ser obtenidasa partir de las primeras etapas de formación del embrión cuando el óvulo fecundado es una esfera compacta o); éstas son entonces precursores totipotenciales con capacidad de proliferar; Las células madre adultas hacen referencia a cualquier célula que se encuentre en un organismo desarrollado y que tiene dos propiedades: la capacidad de dividirse y crear ot ra célula igual a sí misma y la de dividirse para crear una célula diferente de sí misma. También es conocida como célula somática (del cuerpo). Las células madre pueden encontrarse en los niños, así como los adultos. 3. En la médula ósea existen una gran variedad de células madre. Describa las Hematopoyéticas, Mesenquimales y VSEL. Hematopoyéticas: Se definen como aquéllas capaces de repoblar a largo plazo todos los linajes hematopoyéticos cuando son trasplantadas a receptores sometidos a un tratamiento mieloablativo que permita su injerto. Las células madre hematopoyéticas (CMH) son las precursoras de todas las células que componen nuestra sangre y nuestro sistema inmunitario. En los adultos, esas células progenitoras se hallan en la médula ósea, un complejo tejido blando que ocupa los espacios huecos del interior de los huesos, en particular de los huesos largos y planos. Durante toda nuestra vida, un gran número de CMH se diferencia continuamente para llenar los órganos hematopoyéticos y linfáticos con células maduras y reemplazar las células que llegan al final de su vida útil o bien son eliminadas o se pierden por otros motivos. Así, pues, las CMH son esenciales para nuestro crecimiento y supervivencia. La

capacidad de las CMH para repoblar la sangre y el sistema inmunitario es una propiedad extremadamente útil para tratar algunos trastornos. De hecho, la infusión de CMH puede salvar al individuo de un fracaso medular derivado de un trastorno medular o de la exposición a radioterapia o quimioterapia, generando una progenie de nuevas células sanas. En experimentos, ¡una sola CMH logró repoblar la sangre de un ratón que recibió una dosis de radioactividad que le habría ocasionado la muerte. La primera evidencia de la existencia de células madre hematopoyéticas en el ser humano surgió en 1945, cuando se observó que algunos individuos que habían sido expuestos a dosis letales de radiación podían ser rescatados mediante un trasplante de médula ósea de un donador  sano, el cual permitía la regeneración del tejido sanguíneo. En 1960, McCulloch y Till notaron que ratones radiados letalmente, a los que se había inyectado células extraídas de la médula ósea de ratones no radiados, podían sobrevivir y comenzaron a analizar los tejidos hematopoyéticos de estos animales con la finalidad de encontrar los componentes causales de la regeneración sanguínea. De esta manera, hallaron masas tumorales en el bazo de los ratones que, una vez examinadas, resultaron ser colonias de hematopoyesis, capaces de generar  las tres estirpes celulares, de donde nació el concepto y definición de la célula madre como aquella capaz de autorrenovarse, diferenciarse y proliferar extensamente. Mesenquimales: Las células madre mesenquimales son células pluripotentes y adultas con morfología fibroblastoide y plasticidad hacia diversos linajes celulares como condrocitos, osteocitos y adipocitos entre otros. Estas células pueden ser aisladas principalmente de médula ósea, sangre de cordón umbilical y tejido adiposo de donde se han logrado establecer  cultivos que han permitido estudiar sus propiedades funcionales y fenotípicas. Las diferencias entre los términos de células madre mesenquimales y células mesenquimales para que estos no sean utilizados indistintamente: • El tejido mesenquimal o mesénquima es el tejido conectivo embrionario que procede del mesodermo y tiene una gran variedad de tipos celulares. A partir de este tejido, por diferenciación celular y regulación diferencial, se originan patrones de desarrollo d iferentes que provocan la aparición de tejidos más especializados. • Desde un punto de vista estricto, las células que se encuentran en el mesénquima son las denominadas células mesenquimales, pero este término no es lo suficientemente descriptivo, ya que se utiliza sin ningún rigor para también hacer referencia a las células madre mesenquimales (CMMs), que son un tipo de células pluripotenciales a partir de las cuales pueden originarse los diferentes tipos de tejidos conectivos. • Así, mientras que las células del mesénquima no se diferencian en células hematopoyéticas, las CMMs sí que pueden hacerlo. Esto implica

que las CMMs son células mesenquimales, pero no todas l as células mesenquimales son CMMs. Características Las CMM son un blanco prometedor como terapéutico biológico para un amplio rango de necesidades médicas no resultas. Las razones para esto son muchas e incluyen: fácil aislamiento y expansión en cultivo, multipotencia, efectos paracrinos, propiedades inmunomoduladoras, conducta migratoria y consideraciones éticas. VSEL: VSEL, que puede movilizarse internamente y se pueden recoger de la sangre periférica para luego diferenciarse en células de las tres capas germinales. Aunque los beneficios de la tecnología VSEL son aún teóricos, se piensa que podría haber aplicaciones clínicas para la regeneración cardíaca, la degeneración macular, los accidentes cerebro vasculares y la enfermedad vascular periférica en un periodo de tan sólo tres a cinco años. Las células VSEL, como su propio nombre indica, tienen un tamaño pequeño de entre 3 y 5 micras. Lo interesante de estas células es que expresan antígenos embrionarios y ciertos marcadores de célula germinal primordial. Estas células VSEL se encuentran presentes también en la sangre del cordón umbilical, lo cual añade un interés adicional a su conservación privada. El gran interés de este subtipo celular radica en que conserva la pluripotencialidad propia de las células embrionarias, mientras que al estar presentes en la sangre del cordón y en la sangre periférica, su obtención no requiere la manipulación ni destrucción de embriones. Sólo la sangre completa almacena las VSELs – Un importante avance ha descubierto las VSELs (Very Small Embryonic-Like Stem Cells o células madre muy pequeñas que se comportan como embrionarias). Se cree que estas VSELs se liberan a la sangre si hay una lesión de tejido u órgano. Las VSELs contienen varias características típicas de las células madre embrionarias. Estas propiedades indican que las VSELs son herramientas poderosas del cuerpo para reparar daños. Con el método de reducción de volumen se pierden las VSELs –Las VSELs se encuentran en el mismo gradiente de densidad que los glóbulos rojos y se pierden al centrifugar las células madre antes de su almacenamiento, es decir, se desechan como son las hormonas y los factores de crecimiento. Las VSELs también se pueden encontrar en otros t ipos de tejidos como ocurre con las células madre adultas. Este hallazgo fue descubierto durante la investigación llevada a cabo por la Universidad de Louisville. En ésta también se afirmó que el 50% de estas VSELs se pierde con el método de volumen reducido debido a su morfología única. 4. ¿Qué es un marcador celular? Explicar brevemente la Proteína verde fluorescente (GFP).

Los marcadores celulares se encuentran en todas las celulas somaticas ,son antigenos (proteinas) de superficie de todas las celulas, algunas de estas proteinas se encuentran solo en ciertos tipos de celulas, por ejemplo el CD16 es la proteina que se expresa específicamente en neutrófilos, células NK y macrófagos. Proteina verde fluorescente

La proteína verde fluorescente (o GFP, por sus siglas en inglés, Green Fluorescent Protein) es una proteína producida por la medusa  Aequorea victoria, que emite bioluminiscencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína, que ya ha sido clonado, se utiliza habitualmente en biología molecular como marcador 1. El descubrimiento y estudio de GFP representó un enorme avance para los investigadores, amplía la capacidad del microscopio óptico, y otorga una nueva dimensión visible al ojo humano. Los descubrimientos relacionados a la GFP de Osamu Shimomura, Martin Chalfie, y Roger Y. Tsien merecieron el Premio Nobel de Química 2008, otorgado en partes iguales a los tres, "por el descubrimiento y desarrollo de la proteína verde fluorescente.  A pesar que la llamada química "verde" está de moda en la comunidad de químicos, ningún esfuerzo de los mismos ha podido igualar las reacciones que coordina un solo gen de esta medusa. Las proteínas fluorescentes, entre las cuales se encuentra la GFP, son muy versátiles y se utilizan en diversos campos como la microbiología, ingeniería genética y fisiología. Permiten ver procesos previamente invisibles, como el desarrollo de neuronas, cómo se di seminan las células cancerosas, el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, el crecimiento de bacterias patogénicas, la proliferación del virus del SIDA, entre otros. Por ejemplo, células cancerosas permite seguir la evolución comparativa de las metástasis en presencia o ausencia de distintos fár macos. La GFP también tiene una importancia especial en la biología del desarrollo: si se introduce en un estadio temprano de un embrión, se puede seguir la evolución de las primeras células, estructuras y órganos. 5. ¿Cuáles son las diferencias entre: a. Terapia Regenerativa. b. Ingeniería de Tejidos c. Terapia Génica 6. TERAPIA REGENERATIVA La terapia celular o terapia de regeneración celular, es un tratamiento médico especializado en regenerar las células dañadas, disfuncionales, desvitalizadas ya sea por enfermedad o por el proceso de envejecimiento. Es un tratamiento que se basa en la utilización de células madre fetales de origen bovino, con la función de reparar todos las afecciones microcelulares del organismo, así dando como resultado bienestar, aumento de la energía física,

mental y sexual, además de corregir la gran mayoría de los padecimientos, al igual que brindar un efecto como tratamiento anti-envejecimiento.

7. INGENIERIA DE TEJIDOS La Ingeniería de tejidos, es considerada como un campo de la medicina regenerativa , es la rama de la bioingeniería que se sirve de la combinación de células, métodos de ingeniería de materiales, bioquímica y fisicoquímica para mejorar o reemplazar funciones biológicas. Mientras la mayoría de definiciones de la ingeniería de tejidos cubre un amplio rango de aplicaciones, en la práctica el término esta íntimamente relacionado con las aplicaciones de reparar o reemplazar  parcial o totalmente tejidos . A menudo, los tejidos implicados requieren ciertas propiedades mecánicas y estructuras para su propia función. Esta ingeniería es una especialidad que aplica los principios de la ingeniería y las ciencias de la vida a la fabricación de sustitutos biológicos que mantengan, mejoren o restauren la función de órganos y tejidos en el cuerpo humano. De naturaleza eminentemente interdisciplinaria, la ingeniería de tejidos incluye conceptos de ramas tan diversas como la biología celular, la microfabricación, la robótica y la ciencia de los materiales para diseñar partes de reemplazo del cuerpo humano. 8. TERAPIA GENICA Terapia génica implica la transferencia de material genético a una célula, un tejido o un órgano con el fin de curar una enfermedad o al menos mejorar el estado clínico de un paciente, asimismo trata de curar enfermedades hereditarias, debidas a genes defectuosos, insertando genes sanos en las células. Es una terapia aún en desarrollo y experimentación, pero con un futuro prometedor, sobre todo para tratar enfermedades que actualmente se consideran incurables. Los componentes esenciales de la terapia son: un vector capaz de introducirse eficiente y selectivamente en las células que constituyan el f oco de la enfermedad, y un gen terapéutico que represente un remedio genético para la patología.

La finalidad principal de los estudios sobre terapia génica en el ámbito de la medicina es conseguir los mejores resultados tanto en prevención como en investigación, diagnóstico y terapia de las enfermedades hereditarias; sin embargo, esta manipulación del material genético puede ser utilizada en ingeniería genética, con el fin de mejorar  determinadas características de los seres vivos.

Conclusiones: 

La terapia génica se erige en la actualidad médica como una de las formas más promisorias de terapéutica pero todavía hace falta encontrar  la respuesta a muchos interrogantes conceptuales y técnicos para que esta sea un arma útil contra la amplia gama de patologías que

enfrentamos los seres humanos. Los avances en genoma humano y en regulación génica seguramente van a traer los elementos necesarios para hacer de la terapia génica la nueva forma de manejar la salud en el mundo.  Conclusion:

Las Celulas Madre, junto con la manipulacion genetica, van a constituir dos pilares basicos de la Medicina de los proximos años. La tecnologia genetica impedira la aparicion de muchas enfermedades inscriptas en nuestros genes. La Celula Madre, por su parte, proveera de tejidos y organos de repuesto a medida que los nuestros se vayan deteriorando. Por supuesto que esto no es tan simple....se debe tratar de conseguir el beneficio sin necesidad de sacrificar vidas humanas.