CÉLULAS MADRE
STEM CELLS
CÉLULAS TRONCALES
CÉLULAS MADRE
STEM CELLS
CÉLULAS TRONCALES
INICIO
Las primeras células que produce el óvulo
fecundado por el espermatozoide tienen
el potencial de formar un ser humano
completo, de ahí su nombre:
células troncales
totipotenciales
.
Conforme se reproducen y se separan de su ubicación original (el blastocito), pierden la capacidad de generar un ser humano completo,
pero guardan la de generar cualquier tipo
En la etapa de Gastrulación (3ª. Sem) se forman tres capas germinativas, y las células troncales que dan origen a las células integrantes de cada capa germinal (linaje celular) se
Las células madre que solo pueden dar origen a células de un mismo órgano o tejido se denominan como células
CÉLULAS TRONCALES
Totipotenciales: Tienen la capacidad de dividirse y dar origen a un organismo completo, produciendo todas sus células
diferenciadas, incluyendo la de los tejidos extraembrionarios.
Pluripotenciales: Pueden originar todo tipo de célula diferenciada, excepto a las que forman el tejido
extraembrionario, sin poder generar un organismo completo.
Multipotenciales: Tienen la capacidad de originar diferentes tipos de células, pero de un solo linaje celular (ectodermo, mesodermo o endodermo).
Unipotenciales: Son aquellas que pueden formar solamente un tipo de célula particular.
Totipotenciales: Tienen la capacidad de dividirse y dar origen a un organismo completo, produciendo todas sus células
diferenciadas, incluyendo la de los tejidos extraembrionarios.
Pluripotenciales: Pueden originar todo tipo de célula diferenciada, excepto a las que forman el tejido
extraembrionario, sin poder generar un organismo completo.
Multipotenciales: Tienen la capacidad de originar diferentes tipos de células, pero de un solo linaje celular (ectodermo, mesodermo o endodermo).
Unipotenciales: Son aquellas que pueden formar solamente un tipo de célula particular.
CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS MADRE
•Tienen la capacidad de dividirse ilimitadamente sin perder sus propiedades (autorenovarse).
•Cuando se dividen, cada célula hija puede permanecer como célula madre o diferenciarse y producir células de uno o mas tejidos maduros funcionales.
•Son quiesentes (no se dividen, son estáticas), por lo que su tiempo de vida se alarga.
•Para autorenovarse o diferenciarse, requieren recibir un estímulo específico (factor de inducción).
•Tienen la capacidad de dividirse ilimitadamente sin perder sus propiedades (autorenovarse).
•Cuando se dividen, cada célula hija puede permanecer como célula madre o diferenciarse y producir células de uno o mas tejidos maduros funcionales.
•Son quiesentes (no se dividen, son estáticas), por lo que su tiempo de vida se alarga.
•Para autorenovarse o diferenciarse, requieren recibir un estímulo específico (factor de inducción).
FUENTES DE LAS CÉLULAS MADRE
•Embrionarias (Células del Blastocito)
•Sangre de Cordón Umbilical
•Gelatina de Wharton
•Placenta y Líquido Amniótico
•Médula Ósea
•Grasa Abdominal
•Membrana Nasal
•Embrionarias (Células del Blastocito)
•Sangre de Cordón Umbilical
•Gelatina de Wharton
•Placenta y Líquido Amniótico
•Médula Ósea
•Grasa Abdominal
•Membrana Nasal
PRINCIPIOS UNIVERSALES DE LAS CÉLULAS
1.- La información genética esta almacenada en una molécula lineal de DNA, la cual es duplicada y pasada a las células hijas.
2.- La información que determina la secuencia lineal, así como, la estructura 3D tanto del RNA como de las proteínas esta contenida en la secuencia lineal de la molécula de DNA.
3.- Las estructuras macromoleculares se forman a partir de sub-unidades, para permitir su variabilidad y adaptabilidad.
4.- La interacción señal-receptor es responsable de indicar la
localización correcta a donde una molécula debe llegar para realizar su función.
5.- Mecanismos de receptor-ligando son utilizados para que la célula se adapte a las variaciones en el medio ambiente celular.
6.- Mecanismos de retroalimentación molecular controlan (regulan) los procesos de estructuración, crecimiento y diferenciación.
1.- La información genética esta almacenada en una molécula lineal de DNA, la cual es duplicada y pasada a las células hijas.
2.- La información que determina la secuencia lineal, así como, la estructura 3D tanto del RNA como de las proteínas esta contenida en la secuencia lineal de la molécula de DNA.
3.- Las estructuras macromoleculares se forman a partir de sub-unidades, para permitir su variabilidad y adaptabilidad.
4.- La interacción señal-receptor es responsable de indicar la
localización correcta a donde una molécula debe llegar para realizar su función.
5.- Mecanismos de receptor-ligando son utilizados para que la célula se adapte a las variaciones en el medio ambiente celular.
6.- Mecanismos de retroalimentación molecular controlan (regulan) los procesos de estructuración, crecimiento y diferenciación.
COMUNICACIÓN CELULAR O SEÑALIZACIÓN
•Ninguna célula vive aislada.
•Toda célula requiere percibir estímulos y responder a ellos.
•En todos los organismos multicelulares, la
supervivencia depende de una red compleja de comunicaciones intercelulares que coordina la célula:
Crecimiento Diferenciación Metabolismo
•Ninguna célula vive aislada.
•Toda célula requiere percibir estímulos y responder a ellos.
•En todos los organismos multicelulares, la
supervivencia depende de una red compleja de comunicaciones intercelulares que coordina la célula:
Crecimiento Diferenciación Metabolismo
COMUNICARSE ES ESENCIAL
En comunidades multicelulares se
requiere de conversaciones privadas,
anuncios públicos, mientras que otros
requieren de un pregonero que lleve el
mensaje.
Constantemente, desde sitios cercanos o
lejanos todas las células están recibiendo
y mandando mensajes.
En comunidades multicelulares se
requiere de conversaciones privadas,
anuncios públicos, mientras que otros
requieren de un pregonero que lleve el
mensaje.
Constantemente, desde sitios cercanos o
lejanos todas las células están recibiendo
y mandando mensajes.
Se requiere de una señal emitida por una
célula
TRANSDUCCION
El punto crítico de la transmisión entre
células ocurre al momento de convertir la
señal recibida por una proteína receptora
en la célula blanco, en otra forma de
mensaje intracelular.
Esto es lo que se conoce como
transducción de la señal.
El punto crítico de la transmisión entre
células ocurre al momento de convertir la
señal recibida por una proteína receptora
en la célula blanco, en otra forma de
mensaje intracelular.
Esto es lo que se conoce como
SINAPSIS
•Muchas señales actúan en forma diferente según
la célula que las recibe.
•Varias señales interactuando entre sí pueden
modificar el tipo de respuesta.
•Un número relativamente pequeño de moléculas pueden ser usadas en combinaciones diferentes para controlar el comportamiento de la célula.
•Así, cierta combinación puede simplemente permitir la supervivencia de la célula; otra le permite
diferenciarse o dividirse y la ausencia de señales la puede conducir a la muerte.
•Muchas señales actúan en forma diferente según
la célula que las recibe.
•Varias señales interactuando entre sí pueden
modificar el tipo de respuesta.
•Un número relativamente pequeño de moléculas pueden ser usadas en combinaciones diferentes para controlar el comportamiento de la célula.
•Así, cierta combinación puede simplemente permitir la supervivencia de la célula; otra le permite
diferenciarse o dividirse y la ausencia de señales la puede conducir a la muerte.
Señales desencadenadas por receptores extracelulares
RECEPTORES ASOCIADOS A ENZIMAS
•Se unen a una ligando extracelular•Al hacerlo se “enciende” su actividad
catalítica en el lado intracelular.
RECEPTORES INTRACELULARES
Se comportan como apagadores moleculares: al recibir la señal pasan de su estado inactivo a
uno activado, en el que permanecerán hasta que algún proceso las vuelva a inactivar.
Cada paso implica pues una molécula inactivada- activada- inactivada.
INDUCCIÓN
CELULAR
INDUCCIÓN
Bebe
Bebe
= nace con cientos de miles
= nace con cientos de miles
de millones de células
de millones de células
ALGUNOS EJEMPLOS:••Neuronas (sintetizan neurotransmisores).Neuronas (sintetizan neurotransmisores). ••Fibroblastos (sintetizan colágena).Fibroblastos (sintetizan colágena).
••Hepatocitos (sintetizan albumina).Hepatocitos (sintetizan albumina). ••Macrofagos.Macrofagos.
••Epiteliales.Epiteliales. ••Endoteliales.Endoteliales. ••Etc.Etc.
••Neuronas (sintetizan neurotransmisores).Neuronas (sintetizan neurotransmisores). ••Fibroblastos (sintetizan colágena).Fibroblastos (sintetizan colágena).
••Hepatocitos (sintetizan albumina).Hepatocitos (sintetizan albumina). ••Macrofagos.Macrofagos.
••Epiteliales.Epiteliales. ••Endoteliales.Endoteliales. ••Etc.Etc.
Cada célula diferenciada,
tiene funciones diferentes y específicas.
¿Todas las células tienen todos los
genes del huevo y están inactivos
o
cada célula al diferenciarse solo
recibió un paquete de genes
exclusivos para realizar su función?
¿Todas las células tienen todos los
genes del huevo y están inactivos
o
cada célula al diferenciarse solo
recibió un paquete de genes
Los franceses Jacob y Monod, ganaron en 1965 el
premio nobel de medicina, por su modelo del operon, el cual desarrollaron en 1948, mediante el cual
demostraron que:
•Hay un gen estructural que efectúa la transcripción del RNA mensajero, para sintetizar la proteína
correspondiente.
•Hay un gen regulador que sintetiza una proteína
represora para activar o desactivar el gen estructural. •Hay un gen operador que se une a la proteína
represora evitando la transcripción del RNA mensajero del gen estructural.
•Usando un inductor que se una a la proteína
represora, se forma un compuesto “represor inactivo” que impide que el represor se una al gen operador y de esta forma si haya transcripción del RNA mensajero
para sintetizar la proteína correspondiente.
•Hay un gen estructural que efectúa la transcripción del RNA mensajero, para sintetizar la proteína
correspondiente.
•Hay un gen regulador que sintetiza una proteína
represora para activar o desactivar el gen estructural. •Hay un gen operador que se une a la proteína
represora evitando la transcripción del RNA mensajero del gen estructural.
•Usando un inductor que se una a la proteína
represora, se forma un compuesto “represor inactivo” que impide que el represor se una al gen operador y de esta forma si haya transcripción del RNA mensajero
•Puede inducirse a un gen para que se exprese o no, produciendo o no la proteína correspondiente. •Todos los genes de la célula huevo, pasan a todas y cada una de las células.
•Los genes de cada célula son activados o
desactivados para realizar su función específica. •Puede inducirse una célula para que realice
funciones diferentes, activando o desactivando sus genes
•Puede inducirse a un gen para que se exprese o no, produciendo o no la proteína correspondiente. •Todos los genes de la célula huevo, pasan a todas y cada una de las células.
•Los genes de cada célula son activados o
desactivados para realizar su función específica. •Puede inducirse una célula para que realice
funciones diferentes, activando o desactivando sus genes
¿Podremos convertir
una célula diferenciada
unipotencial
en una célula
Totipotencial?
¿Podremos convertir
una célula diferenciada
unipotencial
Células Totipotenciales
Experimentales
The development capacity of nuclei taken from differentiating endoderm cells of Xenopus laevis.
La capacidad de desarrollo de los núcleos tomados de diferenciación de las células del endodermo del Xenopus laevis.
John B. Gurdon Department of Zoology, Oxford, England John B. Gurdon Department of Zoology, Oxford, England
J. Embryology and Experimental Morphology, 8: 505, 1960.
Adults frogs derived from nuclei
of single somatic cells.
John B. Gurdon,
Department of Zoology, Oxford, England
Ranas adultos procedentes de núcleos de células somáticas individuales.
John B. Gurdon,
Department of Zoology, Oxford, England
Viable offspring derived from fetal and
adult mammalian cells.
Descendencia viable derivada de células de mamíferos fetales y adultos.
I. Wilmut et al. Roslin Institute, Edinburgh, U.K. I. Wilmut et al. Roslin Institute, Edinburgh, U.K. Nature, 385: 810, 1997.
Viable lamb (GLL3) derived from a cell line that was established from the udder of a six-year-old ewe. Cordero viable (GLL3) derivados de una línea celular que se estableció a
Dolly Parton
¿Podremos
clonar seres
humanos
y para qué?
¿Podremos
clonar seres
humanos
y para qué?
¿Habrá otra opción para
regenerar órganos sin
necesidad de clonar?
¿Las células diferenciadas
podrán regenerar órganos y
tejidos diferentes a su
especialización?
¿Habrá otra opción para
regenerar órganos sin
necesidad de clonar?
¿Las células diferenciadas
podrán regenerar órganos y
tejidos diferentes a su
especialización?
Bone marrow cells regenerate
infarcted myocardium
Células de la médula ósea regeneran infarto de miocardio
Donald Orlic, Jan Kajstura, Stefano Chimenti, Igor Jakoniuk, Stacie M. Anderson, Baosheng Li, James Pickel, Ronald McKay, Bernardo
Nadal-Ginard, David M. Bodine, Annarosa Leri & Piero Anversa
Donald Orlic, Jan Kajstura, Stefano Chimenti, Igor Jakoniuk, Stacie M. Anderson, Baosheng Li, James Pickel, Ronald McKay, Bernardo
Nadal-Ginard, David M. Bodine, Annarosa Leri & Piero Anversa
Transplanted Adult Bone Marrow Cells Repair Myocardial Infarcts in Mice
Trasplantado células adultas de la médula ósea se repararon infartos de miocardio en ratones
DONALD ORLIC, JAN KAJSTURA, STEFANO CHIMENTI, DAVID M. BODINE,
ANNAROSA LERI, AND PIERO ANVERSA
DONALD ORLIC, JAN KAJSTURA, STEFANO CHIMENTI, DAVID M. BODINE,
ANNAROSA LERI, AND PIERO ANVERSA
Trasplantado células adultas de la médula ósea se repararon infartos de miocardio en ratones (2001). Desde el año 2007, el Dr. Ruben Argüero Sánchez ha realizado con éxito la
regeneración del corazón con células madre autólogas. El Dr. Argüero es reconocido mundialmente por haber
realizado el primer trasplante de corazón en México y América Latina, siendo pionero a escala mundial en el implante de células madre en dicho órgano.
Trasplantado células adultas de la médula ósea se repararon infartos de miocardio en ratones (2001).
¿Podrá reprogramarse
una célula
diferenciada para
volverse una célula
pluripotencial?
¿Podrá reprogramarse
una célula
diferenciada para
volverse una célula
Induction of Pluripotent Stem Cells
from Mouse Embryonic and Adult
Fibroblast Cultures by Defined Factors
Inducción de células madre pluripotentes a partir de embriones de ratón y culturas de fibroblastos de adultos por factores definidos
Kazutoshi Takahashi and Shinya Yamanaka Cell 126: 663–676, August 25, 2006
Oct4 Sox2 c-Myc Klf4
Shinya Yamanaka fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina 2012Induced Pluripotent Stem Cell Lines
Derived from
Human Somatic Cells
Líneas de células madre pluripotentes inducidas derivadas de células somáticas
Junying Yu, Maxim A. Vodyanik, Kim Smuga-Otto, Jessica Antosiewicz-Bourget, Jennifer L. Frane, Shulan Tian, Jeff Nie, Gudrun A. Jonsdottir, Victor Ruotti, Ron Stewart, Igor I. Slukvin,
and James A. Thomson
Junying Yu, Maxim A. Vodyanik, Kim Smuga-Otto, Jessica Antosiewicz-Bourget, Jennifer L. Frane, Shulan Tian, Jeff Nie, Gudrun A. Jonsdottir, Victor Ruotti, Ron Stewart, Igor I. Slukvin,
and James A. Thomson
SCIENCE 318: 1917-1920, 21 DECEMBER 2007
CÉLULAS
TRONCALES
MESENQUIMALES
CÉLULAS
TRONCALES
MESENQUIMALES
CÉLULAS TRONCALES MESENQUIMALES
Las células progenitoras mesenquimales son ungrupo de células madres adultas que fueron caracterizadas por Friedenstein.
En la década de los 60’s, 70’s, se describieron por primera vez, una población de células adherentes de médula ósea que formaban parte del estroma medular y que daban origen al microambiente
hematopoyético.
Los estudios se realizaron en ratones y cobayos, y éstas células fueron denominadas como
mecanocitos estromales o unidades formadoras de colonias de fibroblastos(CFU-F).
Las células progenitoras mesenquimales son un grupo de células madres adultas que fueron
caracterizadas por Friedenstein.
En la década de los 60’s, 70’s, se describieron por primera vez, una población de células adherentes de médula ósea que formaban parte del estroma medular y que daban origen al microambiente
hematopoyético.
Los estudios se realizaron en ratones y cobayos, y éstas células fueron denominadas como
mecanocitos estromales o unidades formadoras de colonias de fibroblastos(CFU-F).
Piersma y colab demostraron que las células de médula ósea contenían progenitores de
fibroblastos, que podían ser trasplantados junto con las células hematopoyéticas.
Owen demostró que estas células tenían la
capacidad de originar tejido óseo, cartilaginoso y conjuntivo, y que a partir de una pequeña
cantidad de células de médula ósea inoculadas en cámaras de difusión en modelos in vivo, se generaban una gran cantidad de células
estromales, lo que dejaba claro el gran potencial de proliferación y diferenciación de estas células. Piersma y colab demostraron que las células de médula ósea contenían progenitores de
fibroblastos, que podían ser trasplantados junto con las células hematopoyéticas.
Owen demostró que estas células tenían la
capacidad de originar tejido óseo, cartilaginoso y conjuntivo, y que a partir de una pequeña
cantidad de células de médula ósea inoculadas en cámaras de difusión en modelos in vivo, se generaban una gran cantidad de células
estromales, lo que dejaba claro el gran potencial de proliferación y diferenciación de estas células.
Las mesenquimales,
son células capaces de
diferenciarse hacia
células de origen
mesodérmico como
osteocitos, condrocitos
y adipocitos.
Las mesenquimales,
son células capaces de
diferenciarse hacia
células de origen
mesodérmico como
osteocitos, condrocitos
y adipocitos.
Deben realizar procesos de autorenovación.
Durante la división celular solo una de las
células hijas debe iniciar programas de
diferenciación celular y que sean capaces de
desarrollar «
plasticidad clonogénica
» o
diferenciación hacia tejidos de diferentes
capas embrionarias como ectodermo y
endodermo (
transdiferenciación
).
ADICIONALMENTE LAS MSC`S
Deben realizar procesos de autorenovación.
Durante la división celular solo una de las
células hijas debe iniciar programas de
diferenciación celular y que sean capaces de
desarrollar «
plasticidad clonogénica
» o
diferenciación hacia tejidos de diferentes
capas embrionarias como ectodermo y
Mecanismos de inhibición de la respuesta inmune
Aún no se conocen completamente los mecanismosimplicados en la inmunosupresión que producen las MSCs.
La obtención de beneficios clínicos usando
tratamientos con MSCs no requiere un trasplante sostenido de un gran número de células ni precisa que estas células se diferencien dentro de cada tejido específico.
Es posible que su efecto beneficioso se deba a una
producción local paracrina de factores de
crecimiento o a su acción antiproliferativa e inmunomoduladora temporal.
BENEFICIOS CLÍNICOS DE LAS MSC`S
La obtención de beneficios clínicos usandotratamientos con MSCs no requiere un trasplante sostenido de un gran número de células ni precisa que estas células se diferencien dentro de cada tejido específico.
Es posible que su efecto beneficioso se deba a una
producción local paracrina de factores de
crecimiento o a su acción antiproliferativa e inmunomoduladora temporal.
Experimentos de radio-marcaje en ratas han mostrado que tras su infusión por vía intraarterial o intravenosa las MSCs se localizan en pulmón, y secundariamente en hígado y otros órganos.
Experimentos en babuinos mostraban una alta concentración de MSCs en el tracto gastro-intestinal localizándose también en riñón, pulmón, hígado, timo y piel.
El “homing” activo de las MSCs hacia médula ósea es muy frecuente debido a la interacción del SDF-1 (Stromal cell-Derived Factor-1) con el CxCR4.
Similar mecanismo de “homing” ocurre en los islotes pancreáticos y en el tejido isquémico.
Si realmente se produce este “homing” activo de las MSCs hacia tejido inflamatorio e isquémico esto facilitaría mucho su uso en el tratamiento de enfermedades
autoinmunes ya que se facilitaría el acceso a las células diana sin necesitar grandes concentraciones de MSCs.
En algunos casos se ha logrado modificar las proteínas de superficie de las MSCs para conseguir un “homing” activo hacia determinados tejidos diana como el
hueso, riñón, pulmón, corazón, páncreas, hígado y cerebro.
También se ha logrado el “homing” de las MSCs hacia células tumorales, como parte de tratamientos anticáncer.
DESTINO DE LAS MSC`S IN VIVO
Experimentos de radio-marcaje en ratas han mostrado que tras su infusión por vía intraarterial o intravenosa las MSCs se localizan en pulmón, y secundariamente en hígado y otros órganos.
Experimentos en babuinos mostraban una alta concentración de MSCs en el tracto gastro-intestinal localizándose también en riñón, pulmón, hígado, timo y piel.
El “homing” activo de las MSCs hacia médula ósea es muy frecuente debido a la interacción del SDF-1 (Stromal cell-Derived Factor-1) con el CxCR4.
Similar mecanismo de “homing” ocurre en los islotes pancreáticos y en el tejido isquémico.
Si realmente se produce este “homing” activo de las MSCs hacia tejido inflamatorio e isquémico esto facilitaría mucho su uso en el tratamiento de enfermedades
autoinmunes ya que se facilitaría el acceso a las células diana sin necesitar grandes concentraciones de MSCs.
En algunos casos se ha logrado modificar las proteínas de superficie de las MSCs para conseguir un “homing” activo hacia determinados tejidos diana como el
hueso, riñón, pulmón, corazón, páncreas, hígado y cerebro.
También se ha logrado el “homing” de las MSCs hacia células tumorales, como parte de tratamientos anticáncer.
