19/05/2014

CBTis 24

Materia:Biología contemporánea

Profesor:Biol. Refugio Guadalupe Charles Jiménez

Alumno:Rogelio Guadalupe Becerra Martínez

Grupo:6°A (C-7)

Turno:Matutino

ADN Recombinante

El ADN recombinante, o ADN recombinado, es una molécula de ADN artificial formada de manera deliberada in vitro por la unión de secuencias de ADN provenientes de dos organismos distintos que normalmente no se encuentran juntos. Al introducirse este ADN recombinante en un organismo, se produce una modificación genética que permite la adición de una nueva secuencia de ADN al organismo, conllevando a la modificación de rasgos existentes o la expresión de nuevos rasgos. La producción de una proteína no presente en un organismo determinado y producidas a partir de ADN recombinante, se llaman proteínas recombinantes.

El ADN recombinante es resultado del uso de diversas técnicas que los biólogos moleculares utilizan para manipular las moléculas de ADN y difiere de la recombinación genética que ocurre sin intervención dentro de la célula. El proceso consiste en tomar una molécula de ADN de un organismo, sea virus, planta o una bacteria y en el laboratorio manipularla y ponerla de nuevo dentro de otro organismo. Esto se puede hacer para estudiar la expresión de un gen, para producir proteínas en el tratamiento de una enfermedad genética, vacunas o con fines económicos y científicos.

Procedimiento

El proceso de producción de un ADN recombinante comienza con la identificación desde un organismo de una secuencia de ADN de interés con el fin de propagarlo en otro organismo que carece de la secuencia y, por ende, del producto protéico de esa secuencia de ADN. Así se pueden producir cantidades ilimitadas de la proteína codificada por el susodicho gen. En términos simples, el procedimiento consiste en:

Localización de genes y sus funciones.

Clonación del ADN, y su posterior almacenamiento en genotecas.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

Utilización de vectores de expresión.

Producción y terapia con proteínas recombinantes

Las proteínas recombinantes son aquellas que se producen mediante la técnica del ADN recombinante, es decir, expresando un gen de un organismo en otro organismo distinto. Para que estas proteínas sean útiles desde el punto de vista terapéutico tienen que conservar su actividad. Además, se debe evitar que sean inmunogénicas para el ser humano. Para ello es importante decidir para cada proteína recombinante cual es el organismo de expresión más adecuado.

Producción en bacterias

Estas proteínas recombinantes han intentado expresarse en bacterias como E. coli, ya que son fáciles de mantener, crecen rápido y se conoce bien su genoma. Sin embargo, el mayor problema que presenta la producción en bacterias es que en ellas no existe glicosilación proteica, por lo que algunas proteínas producidas en bacterias pierden totalmente su función. Aun así se han logrado producir con éxito algunas proteínas recombinantes en bacterias. La primera proteína recombinante que se produjo en E. coli fue la somatostatina, una hormona anti-crecimiento de 14 aminoácidos. Sin embargo, aunque desde el punto de vista científico fue un éxito, desde el punto de vista económico fue un fracaso, ya que su utilidad estaba reducida a personas con problemas de gigantismo y similares, que son poco comunes. Posteriormente se logró un gran éxito en este campo mediante la producción de insulina en bacterias. La insulina presenta la ventaja de no necesitar modificaciones postraduccionales, por lo que se evita este problema de su producción en bacterias. Además, la diabetes es una enfermedad muy frecuente en la sociedad, con unos 347 millones de diabéticos. En EEUU el 6% de la población (20 millones de habitantes) son diabéticos y esta enfermedad es la 6ª causa de muerte. Antes de esta producción en bacterias, se usaba insulina porcina.

Producción en levaduras

Al ser células eucariotas y por lo tanto más similares a las humanas que las bacterias y ser muy fáciles de emplear industrialmente, las levaduras constituyen otro grupo de organismos susceptibles de producir proteínas recombinantes para uso humano. Sin embargo, aunque sí presentan glicosilación proteica, al contrario que las bacterias, esta es totalmente distinta a la humana, por lo que estas proteínas presentan problemas, en muchos casos incluso inmunogénicos.

Producción en células de mamífero

Al ser células más parecidas a las humanas, el procesamiento que sufren las proteínas recombinantes producidas en células de mamífero también es más similar, por lo que se conserva su función (aunque puede haber ligeros cambios en el patrón de glicosilación). Los inconvenientes de este método es que el crecimiento celular es más lento, tardando de 6 a 24 horas en duplicarse las células, que los cultivos pueden sufrir contaminación de bacterias u hongos y que se puede contaminar el producto con virus que infecten a humanos. Para la producción en mamíferos se usan las células CHO, de ovario de ratón chino, que presentan la ventaja de que crecen bien y existen gran cantidad de mutantes de glicosilación. Además, se está intentando que los animales secreten estas proteínas en la orina, en la leche, etc.

Usos del ADN Recombinante

Medicina

Las hormonas como la insulina o la hormona de crecimiento humanas, son creadas en cuerpos que funcionan normalmente. Estas hormonas son proteínas y las proteínas están hechas de una secuencia específica de aminoácidos. La secuencia de aminoácidos está determinada por el ADN de una persona. Anteriormente, los diabéticos usaban insulina porcina, pero no era bien tolerada por todos los pacientes ya que su secuencia de aminoácidos es levemente diferente. Hoy en día, los científicos han desarrollado bacterias que poseen el gen humano para la insulina que se ha insertado dentro de ellas utilizando técnicas de ADN recombinante. Como la secuencia de aminoácidos es la misma, los diabéticos la toleran rápidamente aun cuando ha sido producida por una bacteria. De forma similar, los científicos han elaborado protocolos para los factores de la coagulación, la hormona de crecimiento, proteínas para luchar contra los virus y muchas otras medicinas que están en desarrollo.

Terapias génicas

Muchas enfermedades debilitantes están codificadas genéticamente. La enfermedad de células falciformes, la enfermedad de Huntington y otras innumerables patologías son causados por anomalías en el ADN. Si bien los científicos todavía no pueden curar todas las enfermedades genéticas, están usando las ideas del ADN recombinante para crear técnicas llamadas terapias génicas. El objetivo de las terapias génicas es eliminar el ADN anormal de las células de una persona y reemplazarlo por ADN normal de otra fuente. Esta tarea es extremadamente difícil ya que el cuerpo humano está formado por alrededor de 10 trillones de células. Sin embargo, en las enfermedades de la sangre, si la médula ósea de una persona es tratada y reparada, toda la sangre nueva que crea esa persona estará también reparada. Todavía no es una ciencia perfecta pero las ideas son consistentes y escucharás más y más sobre esto en los próximos años.

Agricultura

Los granjeros actualmente también se benefician con las técnicas de ADN recombinante. Los científicos han desarrollado numerosos avances que pueden ser utilizados para prevenir la muerte de las plantas debida a insectos, insecticidas, herbicidas e incluso por las heladas. Puede insertarse ADN en las plantas para hacerlas resistentes a los herbicidas comunes. Por consiguiente, cuando el granjero fumiga para eliminar las malezas, sólo estas mueren y las plantas buenas quedan indemnes. Esto también puede ser utilizado para hacer que las plantas no se vean afectadas por los insecticidas, e incluso éstas pueden liberar químicos que ahuyentan a los insectos. Los granjeros también pueden cubrir los campos de fresas con bacterias con ADN recombinante que ayudan a proteger a las plantas de los choques térmicos y las heladas.

Bioplásticos

Los plásticos comunes son polímeros creados a partir del petróleo, que es una fuente de combustible fósil no renovable. Cuando se acabe el petróleo, podríamos quedarnos no sólo sin combustible para nuestros autos, sino también sin plástico. Esta posibilidad ha estimulado a la ciencia para crear bioplásticos. Estos son creados a partir de productos de las plantas, a menudo a través de métodos de ADN recombinante. Los científicos han creado un gen que producirá un compuesto casi idéntico al plástico comercial y su aplicación es hoy en día una zona caliente de la investigación. De tener éxito, los científicos se habrán asegurado de que nunca nos quedemos sin plástico o tengamos que preocuparnos sobre la polución que produce la fabricación de plástico a partir de las antiguas tecnologías no renovables.

Otros usos Las aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante están limitadas sólo por el ingenio de los científicos que aplican esta ciencia. Otros usos que se le ha dado a esta tecnología han sido fabricar bacterias que pueden procesar un derrame de petróleo como el ocurrido en la catástrofe de Exxon Valdez. Los ingenieros genéticos espera aplicar bacterias que puedan metabolizar el petróleo y transformarlo en un producto biodegradable. Además, pueden programar las bacterias para morir una vez que el petróleo se haya consumido, de tal manera que no tengan que preocuparse por haber creado un problema secundario con la nueva cepa de bacterias. Otros se han centrado en la introducción de genes para enfermedades como el mal de Alzheimer o el cáncer en ratones y otros organismos modelo. El introducir la enfermedad en los animales, les permite a los médicos estudiar los efectos en un período de tiempo más rápido y aplicar esos hallazgos a la investigación en humanos.

Polimerasa

La polimerasa es una enzima capaz de transcribir o replicar ácidos nucleicos. Resultan cruciales en la división celular (ADN polimerasa) y en la transcripción del ADN (ARN polimerasa).

Reacción en cadena de la polimerasa

La Reacción en cadena de la polimerasa, conocida como PCR por sus siglas en inglés, es una técnica (descrita en 1985, por Kary Mullis) de biología molecular, cuyo objetivo es obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un mínimo, en teoría, de una única copia de ese fragmento.

Esta técnica sirve para amplificar ADN. Tras la amplificación, resulta mucho más sencillo identificar con una muy alta probabilidad virus o bacterias causante de una enfermedad, identificar personas (cadáveres, criminales...) o hacer investigación científica sobre el ADN amplificado. Estos usos derivados de la amplificación han hecho que convierta en una técnica muy extendida, con el consiguiente abaratamiento del equipo necesario para llevarla a cabo.

Usos de la PCR Huella genética Test de Paternidad Diagnóstico de enfermedades hereditarias Clonación de genes Mutagénenesis Análisis de ADN fósil Genotipado de mutaciones específicas

ADN Polimerasa

Las ADN polimerasa son enzimas polimerasas (celulares o virales) que intervienen en el proceso de replicación del ADN. Llevan a cabo la síntesis de la nueva cadena de ADN emparejando los desoxirribonucleótidos trifosfato (dNTP) con los desoxirribonucleótidos complementarios correspondientes del ADN molde. Los dNTP que se usan en la replicación del ADN contienen tres fosfatos unidos al grupo hidroxilo 5' de la desoxirribosa y dependiendo de la base nitrogenada serán dATP, dTTP, dCTP odGTP. La reacción fundamental es una transferencia de un grupo fosfato en la que el grupo 3'-OH actúa como nucleófilo en el extremo 3' de la cadena que está en crecimiento. El ataque nucleofílico se produce sobre el fosfato α (el más próximo a la desoxirribosa) del desoxirribonucleósido 5' trifosfato que entra, liberándosepirofosfato inorgánico y alargándose el ADN (al formarse un nuevo enlace fosfodiéster).

Las ADN polimerasas pueden añadir hasta 1000 nucleótidos por segundo. Esto es debido a su naturaleza, es decir, el número de nucleótidos que son capaces de añadir cada vez que se asocian al molde de ADN que van a copiar. Dado que la adición de los nucleótidos es un proceso que dura unos milisegundos, la velocidad de catálisisva a depender del tiempo que la ADN polimerasa permanece unida al ADN, esto es, de su procesividad.

Las ADN polimerasas también realizan otras funciones durante el proceso de replicación. Además de participar en la elongación, desempeñan una función correctora y reparadora gracias a su actividad exonucleasa 3', que les confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo de un extremo de éste. Es importante que existan estos mecanismos de corrección ya que de lo contrario los errores producidos durante la copia del ADN darían lugar a mutaciones.

ADN polimerasas de E. coli

(ADN polimerasa en células procariotas) Las principales ADN polimerasas en E. coli son las ADN Pol I, ADN Pol II, ADN Pol III, y cada una de ellas está especializada en una o más de estas funciones según cuál sea su papel en la replicación. La procesividad se relaciona con cuánto tiempo permanece unida la ADNpol al ADN cuando está agregando nucleótidos. Así, la ADN Pol I que es poco procesiva (añade entre 20 y 100 nucleótidos por acontecimiento de unión), es la encargada de la eliminación de los cebadores y el "relleno" del espacio que dejan con ADN (actividad exonucleasa 3' → 5' y actividad polimerasa 5' → 3'). La ADN Pol II está encargada de la reparación de los quiebres producidos en el ADN (actividades polimerasa 5' → 3' y exonucleasa 3' → 5'), la ADN Pol III que es muy procesiva es la principal encargada de la elongación del ADN (actividad polimerasa 5' → 3') durante la cual también realiza tareas de corrección (actividad exonucleasa 3' → 5'). Notar que actividad correctora y de reparación no son lo mismo. Sólo la ADN pol I y beta tienen actividad de reparación, en cambio todas las polimerasas tienen actividad correctora (poseen 2 sitios activos: un sitio de polimerización y otro de corrección). ¿Por qué ocurre? ¿Cómo se da cuenta la DNApol de que hubo un error en la replicación del ADN? Ocurre por el fenómeno de tautomerización. Los nucleótidos cambian a su forma química alternativa, la DNApol las confunde con otro nucleótido y lo elonga. Cuando este vuelve a su conformación más estable provoca un cambio en el ancho de la hebra (20A) y termina abriéndose. Esto es detectado por la polimerasa, quien cambia conformacional mente y deja la hebra posicionada en el sitio de corrección. Las ADN Pol IV y V, identificadas en 1999, están involucradas en una forma poco común de reparación del ADN.

ARN Polimerasa

Las ARN polimerasas o ARN polimerizado (ARNP) son un conjunto de proteínas con carácter enzimático capaces de formar los ribonucleótidos para sintetizar ARN a partir de una secuencia de ADN que sirve como patrón o molde. La ARN polimerasa más importante es la implicada en la síntesis del ARN mensajero o transcripción del ADN.

La ARN polimerasa es la enzima soluble conocida de mayor tamaño puesto que mide unos 100 Å de diámetro y es visible en micrografías electrónicas, donde se observa unida al promotor en el ADN.

Funciones

La reacción química que cataliza la ARN polimerasa consiste en la unión de ribonucleótidos trifosfato, adenosín trifosfato (ATP), uridín trifosfato (UTP), guanosin trifosfato(GTP) y citidín trifosfato (CTP), liberándose los grupos fosfato y convirtiéndose estos en nucleótidos.

Además de la polimerización de los ribonucleótidos trifosfato, la ARN polimerasa tiene otras funciones como:

Reconocer y unirse a localizaciones específicas o promotores de la molécula de ADN.

Desenrollar parcialmente la molécula del molde de ADN, gracias a su

actividad helicasa intrínseca.

Sintetizar un ARN cebador para la elongación posterior.

Terminación de la cadena.

La ARN polimerasa cataliza consecutivamente la elongación de la cadena de ARN, al mismo tiempo que enrolla y desenrolla la doble cadena de ADN, y termina la transcripción después de copiar el gen.

El ARN que transcribe cada ARN polimerasa también es diferente: La ARN polimerasa I produce pre-ARN ribosómico (pre-ARNr) 5S, 5'8S y 28S. La ARN polimerasa II produce pre-ARN mensajero (pre-ARNm) y ARN pequeño nuclear (ARNsn). La ARN polimerasa III produce pre-ARN transferente (pre-ARNt), ARNr 5S y otros ARNsn. La ARN polimerasa mitocondrial produce el ARN mitocondrial.

Las ARN polimerasas I y III se encargan de transcribir los genes "house keeping". Bajo esta denominación se agrupan los genes expresados constitutivamente en todas las células, que intervienen en las funciones básicas de éstas y que son diferentes según el tipo celular y el estado funcional. Estos genes se transcriben continuamente y con gran eficiencia. Además, las ARN polimerasas I y III no necesitan una regulación tan compleja como la que sufre la ARN polimerasa II ya que transcriben un conjunto de genes de forma constante.

La ARN polimerasa II cataliza la transcripción de los genes que codifican proteínas. Un dominio importante de la la ARN polimerasa II es el CTD (C-Terminal Domain) que se encuentra en la subunidad B'. El CTD está involucrado en todas las etapas de la transcripción. Por una parte, su estado de fosforilación determina que se lleven a cabo eficientemente las tres etapas de la transcripción. Para que se inicie la transcripción el CTD no debe estar fosforilado, mientras que para que avance la ARN polimerasa II y deje el promotor, hace falta que el CTD esté fosforilado. Por otra parte, los factores encargados del procesamiento del pre-ARNm se unen al CTD para realizar su función: la formación de la caperuza, la poliadenilación y el “splicing” de exones. Se ha comprobado que determinadas repeticiones del heptapéptido del CTD son necesarias para el normal crecimiento y viabilidad de las células.

Células Madre

Las células madre son células que se encuentran en todos los organismos multicelulares1 y que tienen la capacidad de dividirse (a través de la mitosis) y diferenciarse en diversos tipos de células especializadas y de autorrenovarse para producir más células madre. En los mamíferos, existen diversos tipos de células madre que se pueden clasificar teniendo en cuenta su potencia,2 es decir, el número de diferentes tipos celulares en los que puede diferenciarse.3 En los organismos adultos, las células madre y las células progenitoras actúan en la regeneración o reparación de los tejidos del organismo.

La función especial de las células madre es la de formar todos estos otros tipos de células. Las células madre son las proveedoras de nuevas células.

¿Por qué las células madre son importantes para su salud?Cuando se lesiona o enferma, sus células se dañan o mueren. Cuando esto sucede, las células madre se activan. Las células madre tienen la tarea de reparar los tejidos dañados y sustituir las células que mueren rutinariamente. De esta manera las células madre nos mantienen sanos e impiden el envejecimiento prematuro. Las células madre son como nuestro propio ejército de médicos microscópicos.

¿Qué nos depara el futuro y cómo podría cambiar la atención médica si se incorporan las células madre en la terapia cotidiana?Debido a que por naturaleza, las células madre tienen la tarea de reemplazar las células viejas o enfermas, los científicos han concebido la idea de utilizar las células madre como terapia para una amplia variedad de condiciones médicas. La idea es que al dar a un paciente enfermo las células madre o células diferenciadas a partir de células madre, podemos hacer uso de la capacidad natural de estas células para curar al paciente. Por ejemplo, si un paciente tiene un ataque al corazón, el objetivo sería trasplantar células madre en el tejido herido para que reparen el daño al corazón. Las poblaciones naturales de células madre que todos poseemos tienen una capacidad limitada para reparar lesiones en nuestro cuerpo. Volviendo al ejemplo del corazón, las células madre del propio corazón no son capaces de reparar todo el daño que se produce después de un ataque al corazón. En cambio, un trasplante de millones de células madre sería mucho más potente. Por lo tanto, el trasplanté de células madre supera la capacidad natural del cuerpo para sanar, debido al número limitado de células madre propias. Algunos obstáculos quedan por resolver antes de que la terapia con células madre se vuelva más accesible, incluyendo efectos no deseados, como la formación de tumores que estas células potencialmente pueden generar, y el rechazo inmunológico. Aun así, las células madre pueden transformar la medicina y quizás en sólo una o dos décadas la mayoría de nosotros conoceremos a alguien, tal vez incluso nosotros mismos, que ha tenido un trasplante de células madre. Las células madre pueden ser utilizadas para tratar las enfermedades más acuciantes que hoy en día enfrentamos, incluyendo cáncer, enfermedades cardíacas, la enfermedad de Parkinson, esclerosis múltiple, derrame cerebral, la enfermedad de Huntington, lesiones de la médula espinal, y muchas más.

Tipos de células madre

Teniendo en cuenta su potencia, las células madre pueden dividirse en cuatro tipos:

Las células madre totipotentes pueden crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todos los tipos celulares. La célula madre totipotente por excelencia es el cigoto, formado cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide.

Las células madre pluripotentes no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo). Pueden, por tanto, formar linajes celulares. Se encuentran en distintas etapas del desarrollo embrionario. Las células madre pluripotentes más estudiadas son las células madre embrionarias (en inglés "Embryonic stem cells" o "ES cells") que se pueden aislar de la masa celular interna del blastocisto. El blastocisto está formado por una capa externa denominada trofoblasto, formada por unas 70 células, y una masa celular interna constituida por unas 30 células que son las células madre embrionarias que tienen la capacidad de diferenciarse en todos los tipos celulares que aparecen en el organismo adulto, dando lugar a los tejidos y órganos. En la actualidad se utilizan como modelo para estudiar el desarrollo embrionario y para entender cuáles son los mecanismos y las señales que permiten a una célula pluripotente llegar a formar cualquier célula plenamente diferenciada del organismo.

Las células madre germinales son células madre embrionarias pluripotentes que se derivan de los esbozos gonadales del embrión. Estos esbozos gonadales se encuentran en una zona específica del embrión denominada cresta gonadal, que dará lugar a los óvulos y espermatozoides. Tienen una capacidad de diferenciación similar a las de las células madre embrionarias, pero su aislamiento resulta más difícil. Hoy se pueden manipular células humanas de adulto y generar células con pluripotencialidad inducida (iPS), que se ha visto poseen el mismo potencial de crecimiento y diferenciación de las células madre embrionarias, e irán sustituyendo o ampliando con creces las posibilidades biotecnológicas soñadas para las embrionarias

Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras). Otro ejemplo son las células madre hematopoyéticas - células madre de la sangre que puede diferenciarse en los múltiples tipos celulares de la sangre.

Las células madre unipotentes, también llamadas células progenitoras son células madre que tiene la capacidad de diferenciarse en sólo un tipo de células. Por ejemplo las células madre musculares, también denominadas células satélite sólo pueden diferenciarse en células musculares.

Además de por el criterio de potencia, las células madre también pueden clasificarse en cuanto a si se encuentran en el embrión o en tejidos adultos. Las células madre adultas 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. En humanos, se conocen hasta ahora alrededor de 20 tipos distintos de células madre adultas, que son las encargadas de regenerar los tejidos en continuo desgaste (como la piel o la sangre) o tejidos que han sufrido un daño (como por ejemplo el hígado). En esta clasificación se incluyen células madre multipotentes, como las células madre hematopoyéticas de la médula ósea (encargadas de la formación de la sangre). En la misma médula ósea, aunque también en sangre del cordón umbilical, en sangre periférica y en la grasa corporal se ha encontrado otro tipo de células madre adultas, denominadas mesenquimales que puede diferenciarse en numerosos tipos de células de los tres derivados embrionarios (musculares, vasculares, nerviosas, hematopoyéticas, óseas, etc.).

Células madre del cordón umbilical

Del cordón umbilical se puede aislar una población de células madre multipotentes que poseen características embrionarias (expresan los factores de transcripciónOCT-4 y Nanog) y hematopoyéticas (expresan el marcador de leucocitos CD45). Estas células madre adultas pueden diferenciarse en células de la sangre y del sistema inmunológico.

Las células madre del cordón umbilical son relativamente fáciles de obtener y presentan una baja inmunogenicidad, debido a la baja expresión del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), por lo que se han comenzado a utilizar en terapias para curar diversas enfermedades:

Enfermedades autoinmunes como el lupus.

Enfermedades hematológicas como la anemia falciforme.

Diabetes.

Tratamiento Con Células Madre

Algunos descubrimientos médicos permiten creer que los tratamientos con células madre pueden curar enfermedades y aliviar el dolor. Existen algunos tratamientos con células madre, pero la mayoría todavía se encuentran en una etapa experimental. Investigaciones médicas anticipan que un día con el uso de la tecnología, derivada de investigaciones para las células madre adultas y embrionarias, se podrá tratar el cáncer, diabetes, lesiones de la espina dorsal y daños en los

músculos, entre otras enfermedades. Muchos tratamientos prometedores para enfermedades graves han sido aplicados usando células madre adultas. La ventaja de las células madre adultas sobre las embrionarias es que no hay problema en que sean rechazadas, porque normalmente las células madre son extraídas del paciente. Todavía existe un gran problema tanto científico como ético sobre esto.

En los últimos años se está investigando en la proliferación in vitro de las células madre de cordón umbilical para aumentar el número de células madre y cubrir la necesidad para un trasplante. Estos estudios son muy prometedores y pueden permitir en un futuro utilizar células madre de cordón umbilical en terapia génica: podemos así tratar enfermedades causadas por la deficiencia o defecto de un determinado gen. Introduciendo un determinado gen en la proliferación de las células madre in vitro y trasplantar tales células en el paciente receptor. El uso de otros tipos de células como portadores de genes buenos en pacientes con enfermedades causadas por deficiencias o déficits genéticos, se está experimentando clínicamente.

Tratamientos del cáncer

Recientemente han sido utilizadas las células madre encontradas en la sangre del cordón umbilical para tratar pacientes con cáncer. Durante la quimioterapia, la mayoría de las células en crecimiento mueren por los agentes cito tóxicos. El efecto secundario de la quimioterapia es lo que los trasplantes de células madre tratan de revertir; la sustancia que se encuentra sana dentro del hueso del paciente, el tuétano, es remplazada por aquellas perdidas en el tratamiento. En la mayoría de los tratamientos actuales que usan células madre, es preferible obtenerlas de un donante con el mismo tipo de sangre a usar las del paciente mismo. Solo si es necesario usar las propias células madre (siempre como último recurso y si no se encontró un donante con el mismo tipo de sangre) y si el paciente no tiene guardada su propia colección de células madre (sangre del cordón umbilical), entonces la sustancia contenedora en los huesos será removida antes de la quimioterapia, y reinyectada después.

Inmunohematología

El trasplante de células madre hematopoyéticas se ha usado desde hace 50 años con éxito para tratar múltiples enfermedades: talasemias, anemia falciforme, anemia de Fanconi, errores congénitos del metabolismo, anemia aplásica grave, inmunodeficiencias combinadas graves (SCID)... También han sido empleadas para el tratamiento de tumores: leucemias agudas mieloides y linfoides, leucemias crónicas mieloides, mielodisplasias, linfomas, mielomas, tumores sólidos de riños, mama, ovario y neuroblastoma, etc.

Esto se consigue mediante el trasplante de médula ósea. La médula ósea contiene las células madre precursoras de las células sanguíneas y linfáticas. Se solía sacar del hueso de la cadera, pero actualmente se está sacando de la sangre periférica tras tratamiento con factores estimulantes del crecimiento. El éxito del trasplante de médula, al igual que en cualquier otro trasplante, depende de la compatibilidad HLA. Pero además de poder producirse rechazo del individuo al tejido

trasplantado, el trasplante de médula ósea presenta la particularidad de que también puede darse en sentido inverso, rechazo del tejido trasplantado al individuo (GVHD: graft versus host disease).

Sin embargo el rechazo GVHD puede presentar una ventaja y ser de interés como inmunoterapia, ya que puede reconocer a las células malignas con las que compite como extrañas y permitir una remisión más rápida de la leucemia.

Tras destruir la médula por radiación o quimioterapia se realiza el trasplante. A las dos semanas aparecen nuevas células sanguíneas y tras varios meses (autólogos) o más de un año (alotrasplantes) se restituye la función inmune.

Alzheimer, Enfermedad de Lou Gehrig y Enfermedad de Huntington

Investigadores están estudiando mecanismos diferentes para aproximarse a estas enfermedades a través de la terapia celular.

En el caso de la Enfermedad de Lou Gehrig, conocida también como Esclerosis lateral amiotrófica y la cual se caracteriza por una destrucción progresiva de las funciones motoras que lleva a la parálisis y muerte, los científicos han usado las células madre para restaurar las propiedades naturales a las células y así poco a poco el paciente pueda recuperar su movilidad.

Parkinson

El objetivo para tratar este mal es transformar las células madre de tal forma que hagan el papel de las neuronas (las células típicas del sistema nervioso), luego que sobrevivan y funcionen como productoras de dopamina.

Lesiones de la espina dorsal

Las células madre pueden ayudar a reparar el tejido de la espina dañado y reparar las funciones de movilidad.

En un estudio publicado en el Journal of Neuroscience, científicos del Krembil Neuroscience Center en el Toronto Western Research Institute y la University of Toronto concluían esto luego de haber experimentado con ratas.

Se trasplantaron células del cerebro a los animales que luego viajaron a través de la espina de las ratas, se incorporaron al tejido dañado y se desarrollaron como el tipo de célula destruida en el sitio lesionado. Allí, produjeron mielina.

El estudio mostró que las ratas que pudieron restaurar su mielina en la espina lesionada mostraron alguna recuperación y caminaron con más coordinación.

Derrame cerebral

Investigadores están estudiando si pueden recuperarse las partes dañadas provocadas por derrame del cerebro, con células madre.

Los científicos intentaron transplantar células madre a ratones para tratar la pérdida de masa cerebral después de un ataque cerebral severo. En los estudios, las células transplantadas no sólo sobrevivieron, sino que migraron a las áreas dañadas del cerebro confirmando que son atraídas por las zonas con enfermedades y su potencial para regenerarlas.

Enfermedades del corazón

De acuerdo con el National Institutes of Health, las células madre también se pueden transformar en nuevas células del corazón y en células vasculares del endotelio, por lo que los científicos están explotando esta habilidad con la meta de proveer tejido de reemplazo a un corazón dañado.

De hecho, los investigadores ya están pensando en que los pacientes en riesgo de padecer algún infarto donen sus células por adelantado, para que éstas sean genéticamente programadas y usadas cuando las necesiten sin llegar a una emergencia.

Artritis

Investigadores identificaron células madre con capacidad para convertirse en condrocitos, células que envuelven los cartílagos, en los huesos de personas incluso mayores de 75 años.

Quemaduras

Se están estudiando técnicas basadas en la terapia con células madre para tratar quemaduras que pueden dañar extensas partes de la piel y provocar marcas en el tejido y pérdida de funciones, como por ejemplo falta de tacto.

Estas células madre tienen la propiedad de poder transformarse en keratinocitos, células de la piel con funciones específicas que pueden regenerar el tejido.

Las Células Madre y la Regeneración Celular

Para comprender mejor el tratamiento de regeneración celular con células madre, lo primero a responder es: ¿Que son las células Terapia Celular Celulas Madre en Enfermedades Crónico Degenerativas madre? Las células madre son células con tiempo de vida cero, lo cual significa que son células nuevas. Estas células tienen un potencial casi ilimitado de reproducirse y formar más células con las mismas características, que son denominadas células hijas. Las células hijas a su vez, pueden remplazar a las células enfermas o envejecidas, restaurando las funciones normales e ideales del organismo. ¿En qué consiste la regeneración celular? La regeneración celular corrige, restaura o remplaza a las células y tejidos corporales dañados o envejecidos, o bien que no están funcionando al 100%, con el propósito de mantener al cuerpo humano en óptimas condiciones de salud, o al menos tratar de llegar en cierto porcentaje a este estado idea. Así mismo mejora la apariencia general y tiene efecto estético porque la persona se ve más saludable, mejora su estado de ánimo, incrementando su rendimiento y su concentración El tratamiento de regeneración

celular, es integral ya que abarca tejidos, órganos y piel, y proporciona mejoras sustantivas en la calidad de vida de los pacientes ya que también ayuda a restablecer el equilibrio corporal restituyendo la energía, estado de ánimo y vitalidad, esto confiriendo protección al corazón y otros órganos vitales El tratamiento de regeneración celular tiene efectos curativos en la atención de enfermedades para los cuales no existían alternativas viables como la diabetes, insuficiencia renal, entre otros.

¿Cómo se obtienen células madre?

Como mencionamos previamente, los progenitores hematopoyéticos o células madre pueden obtenerse directamente de la médula ósea, de la sangre o bien de la sangre de cordón umbilical.

FUENTE DE CÉLULAS MADRE

A) Médula ósea

Las células madre de la médula ósea se obtienen mediante múltiples punciones en ambas crestas iliacas posteriores (huesos de la parte posterior de la cadera). Estas punciones se efectúan a través de dos únicos orificios en la piel bajo anestesia general. Aunque en algunos casos puede realizarse bajo anestesia epidural, la anestesia general es recomendable ya que permite que el procedimiento sea más cómodo para el paciente y además facilita la labor del médico. La duración habitual de una aspiración de médula ósea es de 2 a 3 horas.

En todos los casos se repone parte del volumen de sangre extraído mediante una autotransfusión que se administra durante el procedimiento. Para ello, se le realiza al donante una extracción de sangre unos días antes de la aspiración de médula ósea. Esta sangre se guarda convenientemente identificada para ser utilizada el día de la intervención. De esta forma se evita exponer al donante a productos sanguíneos no propios. Adicionalmente, los donantes reciben hierro por vía oral durante un par de meses. El efecto secundario más frecuente que provoca la donación de médula ósea es un dolorimiento en las zonas de punción que puede persistir unas 24 horas y que se controla fácilmente con analgésicos por vía oral.

B) Sangre periférica

En condiciones normales la cantidad de células madre que circulan en la sangre es muy escasa. Sin embargo, es posible movilizar grandes cantidades de esas células desde la médula hacia la sangre de donde pueden ser recogidas sin necesidad de anestesia general.

Para ello, previamente a la recogida, los donantes han de recibir durante cuatro o cinco días una inyección diaria de GCSF. Este fármaco, modalidad artificial de una proteína que se encuentra en el cuerpo de forma natural, es capaz de movilizar las células madre de la médula ósea a la sangre. La mayoría de los donantes toleran muy bien el GCSF aunque puede dar molestias tales como cansancio, cefalea, dolores en los huesos y músculos o síntomas similares a una gripe. Estos efectos secundarios son transitorios.

En el caso de los donantes, 1 ó 2 sesiones de aféresis suelen ser suficientes para obtener una cantidad adecuada de células para un trasplante. Sin embargo, en los pacientes puede ser necesario un mayor número de sesiones. Una vez obtenidas, las células madre de sangre periférica pueden administrarse inmediatamente o ser congeladas hasta su utilización (obviamente, en el caso de trasplante autogénico, siempre se congelan).

Los progenitores de sangre periférica se emplean cada vez con mayor frecuencia por su mayor facilidad de obtención y por permitir una recuperación de la función medular más rápida tras el trasplante. En la actualidad en España, prácticamente la totalidad de los trasplantes autogénicos y más del 70% de los trasplantes alogénicos se efectúan con progenitores de sangre periférica.

C) Sangre de cordón umbilical

La sangre del cordón umbilical contiene de forma natural una gran cantidad de células madre que pueden ser utilizadas para trasplante. Tras el parto, una ver cortado el cordón umbilical es posible recoger la sangre que queda en el cordón y la placenta y que, en condiciones normales, serían desechada. A continuación estas células son criopreservadas (congeladas) para su eventual utilización en un trasplante. Este procedimiento no conlleva ningún riesgo para la madre ni para el recién nacido.

El principal inconveniente de estos progenitores es que, a pesar de la elevada concentración de células, el volumen es pequeño, por lo que la cantidad total de células obtenida no es suficiente para un receptor adulto con un volumen corporal elevado. Por ello el empleo de estos progenitores queda limitado a los niños y a los adultos con un bajo volumen corporal.