Por Melissa Mayer | Actualizado el 30 de agosto de 2022

Investigadores de todo el mundo están descubriendo los secretos de las células madre:células diminutas y versátiles que prometen convertir una sola célula en órganos y tejidos. Comprender su estructura y comportamiento podría revolucionar el tratamiento de una amplia gama de enfermedades.

¿Qué son las células madre?

Durante el desarrollo embrionario temprano, un óvulo fertilizado (cigoto) se divide en un enjambre de células conocidas como células madre. Estas células son proliferativas —se dividen rápidamente—y pluripotent , lo que significa que pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula especializada.

A medida que el embrión madura, pasa de una simple lámina de células madre a un embrión estructurado llamado gástrula, que comprende tres capas germinales (ectodermo, mesodermo y endodermo), cada una de las cuales da origen a tejidos y órganos distintos.

Estructura central de una célula madre

• Membrana celular —una bicapa lipídica que regula el paso de moléculas.
• Citoplasma —el interior acuoso que alberga los orgánulos.
• Núcleo —contiene el ADN que dicta la función celular.

Si bien estos componentes son comunes a todas las células, las células madre mantienen de manera única un estado indiferenciado hasta que señales específicas desencadenan la especialización.

Células madre embrionarias (hESC)

Las hESC se derivan de embriones sobrantes creados mediante fertilización in vitro (FIV). Debido a que se originan antes de la implantación, son una pizarra en blanco capaz de dar lugar a cualquier tipo de célula.

En cultivo, las hESC tienden a formar grupos llamados cuerpos embrioides. y diferenciarse espontáneamente a menos que se mantengan en condiciones cuidadosamente controladas. Mantener un estado indiferenciado durante seis meses y garantizar la estabilidad genética son requisitos previos para crear una línea de células madre embrionarias adecuado para la investigación.

Células madre adultas (somáticas)

Muchos tejidos maduros retienen células madre residentes que las reponen durante el recambio normal o la reparación después de una lesión. Estas células son específicas de cada tejido y normalmente generan solo los tipos de células que se encuentran en su entorno nativo.

• Células madre hematopoyéticas en la médula ósea se produce sangre y células inmunes.
• Células madre mesenquimales dan lugar a huesos, cartílagos, grasas y células estromales.
• Células madre epiteliales en la línea intestinal se producen células absorbentes, caliciformes, enteroendocrinas y de Paneth.
• Células madre de la piel en la capa basal se generan queratinocitos que forman la epidermis protectora.

Las células madre adultas son escasas, tienen un potencial de división limitado y su cultivo es un desafío, pero ofrecen la ventaja de un rechazo inmunológico reducido cuando se recolectan de forma autóloga.

Células madre pluripotentes inducidas (iPSC)

Introducidas en 2006, las iPSC son células adultas reprogramadas que adquieren pluripotencia. Si bien comparten muchas características con las hESC, antes de su uso clínico se deben abordar los obstáculos técnicos, como los métodos de administración viral que plantean problemas de seguridad.

Aplicaciones clínicas

La investigación con células madre sustenta la detección de fármacos, la modelización de enfermedades y el desarrollo de terapias basadas en células . Las áreas prometedoras incluyen:

• Enfermedad cardiovascular —diferenciar células del músculo cardíaco para trasplante.
• Diabetes tipo 1 —que producen células beta secretoras de insulina.
• Quemaduras y degeneración macular —restaurar los tejidos dañados.
• Osteoartritis y artritis reumatoide —regeneración del cartílago articular.
• Lesión de la médula espinal y accidente cerebrovascular —promoviendo la reparación neuronal.

Obstáculos clave para la traducción clínica

• Aumentar la producción de células madre para generar tejidos u órganos funcionales.
• Dirigir con precisión la diferenciación al tipo de célula deseado.
• Garantizar la supervivencia, la integración y la función a largo plazo de las células trasplantadas.
• Prevenir resultados adversos como la tumorigénesis.

Aunque el viaje desde el banco hasta la cabecera de la cama es complejo, el conocimiento fundamental de la biología de las células madre continúa acelerando los avances en la medicina regenerativa.