Al leer esto, los investigadores de todo el mundo están en sus bancos de laboratorio, descubriendo cómo algún día desarrollar nuevos tejidos y órganos a partir de células individuales. Si crees que eso suena como algo sacado de una película de ciencia ficción, no estás solo. Sin embargo, esta investigación podría generar un avance científico que cambie la forma en que los profesionales médicos tratan una amplia gama de enfermedades humanas en el mundo real.
Los objetivos finales de esta investigación pueden ser amplios, pero el tema de la investigación es infinitamente pequeño que ni siquiera puedes verlo a simple vista. El sujeto es células madre Usted sabe que la reproducción sexual requiere que un espermatozoide y un óvulo se unan y formen un cigoto a través de la fertilización. Esta célula eucariota única contiene un complemento completo de información genética y tiene el potencial de dividirse en un organismo multicelular complejo como usted. Pero ¿alguna vez se ha preguntado cómo esa célula individual podría dividirse en billones y billones de células? en un cuerpo humano? ¿Y cómo podría una sola célula dar lugar a tantos tipos diferentes de células, tanto las células de la piel como las cerebrales, por ejemplo? A medida que el cigoto comienza a dividirse (antes de implantarse en el útero), las células resultantes son de hecho células madre. Los científicos dicen que estas células flexibles son proliferativas A primera vista, las partes de una célula madre no parecen tan especiales en la superficie. Al igual que todas las células del cuerpo humano, las células madre comparten algunas estructuras comunes. Estos incluyen: Entre la fertilización en las trompas de Falopio y la implantación en el útero, el embrión cambiará de una simple hoja de células madre a un grupo organizado de células, llamado gastrula La capa más externa, llamada ectodermo Gracias a la pluripotencia, las células madre pueden diferenciarse y convertirse en cualquiera de estos tipos de células después de la implantación. Estas células madre asociadas con el desarrollo normal de los embriones son uno de los tres tipos de células madre utilizadas por los científicos. Los investigadores los llaman células madre embrionarias humanas, o hESCs. Las células madre embrionarias utilizadas por los científicos nunca se originan de la fertilización tradicional dentro de las trompas de Falopio de un humano real. En cambio, los científicos los crean en tubos de ensayo usando fertilización in vitro Para los investigadores, hay ciertos beneficios al usar células madre embrionarias en comparación con otros tipos de células madre. Las células madre embrionarias son bastante fáciles de encontrar y son fáciles de cultivar en cultivo. Lo que es más importante, las células madre embrionarias son pizarras verdaderamente en blanco que pueden dar lugar esencialmente a cualquier tipo de célula tras la diferenciación de células madre. las células madre en el laboratorio se agrupan naturalmente en cuerpos embrioides Al permitir que las células madre proliferen sin diferenciarse, los científicos crean líneas de células madre embrionarias Cuando los investigadores están listos para que las células en una línea de células madre embrionarias se conviertan en tipos específicos de células, como para un proyecto de investigación específico, simplemente altere el medio de cultivo o inyecte genes específicos en las células madre para desencadenar la diferenciación de las células madre. Resulta que muchos tejidos maduros en el cuerpo humano completamente desarrollado se aferran a algunas células no diferenciadas. para un dia lluvioso. Estas células madre adultas Los científicos han encontrado células madre adultas en una amplia variedad de órganos y tejidos, como: Las células madre adultas se encuentran generalmente en áreas específicas, llamadas nichos de células madre . A diferencia de las células madre embrionarias, que pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula, la diferenciación de células madre adultas es limitada y específica del tejido. Esto significa que las células madre adultas generalmente se diferencian solo en los tipos de células asociadas con el tejido en el que residen. Por ejemplo, las células madre adultas en el cerebro solo se convertirán en células nerviosas o células cerebrales no neuronales. Aquí hay algunas otras células madre adultas bien conocidas y sus tipos de células especializadas: Los científicos han observado en experimentos que algunas células madre adultas se diferencian en células especializadas distintas del tipo de célula esperado, que es similar al valioso pluripote ncy de células madre embrionarias. Sin embargo, esta Las células madre adultas tienen algunos inconvenientes para los científicos. Son raros y difíciles de cultivar en el laboratorio. También tienen límites sobre cuánto pueden dividirse y en qué tipos de células pueden convertirse. Sin embargo, las células madre adultas tienen una clara ventaja: es probable que sean menos propensas a desencadenar el rechazo inmune En 2006, los investigadores descubrieron un tipo más de células madre: células madre pluripotentes inducidas Hay obstáculos técnicos que superar antes de que los investigadores puedan usar estas células madre pluripotentes inducidas para aplicaciones más directas. Además de confirmar que estas células madre no son fundamentalmente diferentes de las células madre embrionarias, los investigadores deben idear nuevas técnicas para hacer células madre pluripotentes inducidas en primer lugar. El método actual utiliza virus como vehículo para la reprogramación, que ha demostrado serios efectos secundarios, como el cáncer, en estudios con animales. Además de detectar nuevos medicamentos para la industria farmacéutica y sirviendo como modelos de enfermedades para proyectos de investigación, los científicos creen que las células madre podrían hacer posibles nuevos (y emocionantes) tratamientos basados en células . Esto significa que algún día los laboratorios podrían desarrollar nuevos órganos y tejidos para las personas que necesitan trasplantes en lugar de depender de donantes de órganos y tejidos. Esto podría parecer que los científicos usan células madre para producir células del músculo cardíaco que pueden trasplantar en personas con enfermedad cardíaca crónica Los estudios actuales en animales sugieren que las células madre del estroma de la médula ósea son prometedoras para esta aplicación, aunque el mecanismo preciso aún no está claro. Los científicos no están seguros de si las células madre dan lugar a nuevas células del músculo cardíaco o células de los vasos sanguíneos, o si hacen algo completamente diferente. Otro ejemplo teórico es la diabetes tipo 1. Los científicos esperan diferenciar las células madre embrionarias humanas en las células que producen insulina. El sistema inmunitario de las personas con diabetes interrumpe estas células y les prohíbe hacer su trabajo. Los científicos se preguntan si algún día podrían diferenciar las células madre en células productoras de insulina y trasplantarlas a pacientes. Además de las enfermedades cardíacas y la diabetes, otras enfermedades y afecciones humanas que los científicos creen que este avance médico podría afectar son amplias y incluyen: Por supuesto, llevar estas nuevas terapias a pacientes reales requerirá que los científicos dominen cada paso. de este proceso teórico. Esto significa que necesitan: Por definición de células madre, estos pasos parecen logrables utilizando células madre embrionarias, pero requerirán muchos años de investigación seria en múltiples frentes. Esta es la razón por la que la investigación con células madre es un campo tan activo en las ciencias profesionales, y también por qué es muy importante para muchos profesores y estudiantes de ciencias. Si bien el resultado final de la investigación con células madre aún puede ser inferior camino, aumentar la comprensión general de la estructura de las células madre y cómo funciona la diferenciación de células madre es una excelente manera de ser parte de esta ciencia emergente.
. Gracias a sus características únicas, estas increíbles células tienen el potencial de cambiar el futuro de la ciencia y la medicina.
Lea más sobre las ventajas y desventajas de la investigación con células madre.
¿Qué son las células madre?
y pluripotentes
. Esto significa que las células se dividen fácilmente para producir muchas, muchas más células, y pueden convertirse en cualquier tipo de célula especializada mediante la diferenciación de células madre.
Lea más sobre la explicación de la especialización celular.
Estructura de células madre
, que es una bicapa lipídica que rodea la célula que permite que algunos materiales ingresen a la célula y eviten que otros entren.
, que es el caldo líquido dentro de la célula.
- con tres capas germinales
. Eventualmente, darán lugar a todos los muchos tipos de células, tejidos y órganos que comprenden un feto humano completo (aunque todavía muy pequeño).
, da lugar a las células de la piel y los tejidos del sistema nervioso. La capa media, o mesodermo
, produce células sanguíneas, tejido conectivo, células musculares y el tejido placentario que mantiene vivo al feto en el útero
. La capa interior, llamada endodermo
, crea los revestimientos del intestino, los pulmones y el tracto urogenital.
Células madre embrionarias
(FIV). Estas células madre embrionarias generalmente terminan en laboratorios de investigación después de que las personas que usan FIV para crear familias terminan el proceso y donan los embriones congelados adicionales a la ciencia (en lugar de destruirlos).
y comienzan a diferenciarse en células especializadas. Los científicos que cultivan células madre embrionarias en cultivo deben mantener condiciones específicas en el medio de crecimiento para evitar que esto suceda.
. Luego, los científicos pueden congelar estas líneas celulares y enviarlas a otros laboratorios para proyectos de investigación o cultivo adicional. Para calificar como una línea celular, las células madre embrionarias deben:
Células madre adultas
, a veces llamadas células madre somáticas
madre, se activan cuando el cuerpo necesita nuevas células. Esto sucede para tener en cuenta el recambio y crecimiento celular normal y también para reparar el tejido después de una lesión o enfermedad.
se encuentran en la médula ósea y dan lugar a las células sanguíneas, incluidos los glóbulos rojos. y células del sistema inmunitario.
se encuentran en la médula ósea (y algunos otros tejidos) y dan lugar a células óseas, células de cartílago, células grasas y células estromales.
absorbentes, células caliciformes, enteroendocrinas
células y Paneth
células.
se encuentran en la capa basal de la piel y dan lugar a queratinocitos
que hacen un protector capa en la superficie de la piel.
Diferenciación de células madre adultas
ya que podrían extraerse del propio cuerpo del paciente.
Un tercer tipo de células madre
, o iPSCs. Estas son células madre adultas que los científicos reprograman para actuar más como células madre embrionarias. Sin embargo, aún no está claro si existen diferencias clínicas significativas entre las células madre pluripotentes inducidas y las células madre embrionarias. Los científicos ya usan iPSCs para trabajos importantes, como el desarrollo de fármacos y el modelado de enfermedades humanas con fines de investigación.
Aplicaciones clínicas para células madre
Obstáculos para superar
