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Células troncales humanas, células madre o estaminales (stem cells)
 Células capaces de originar otras células (hijas) especializadas en algún tipo tisular
 Se encuentran en:
- estadíos embrionarios
células embrionarias: pluripotentes
- tejidos fetales (cordón umbilical, placenta)
células somáticas: multipotentes
- tejidos adultos
células somáticas: multipotentes
 Poseen dos propiedades fundamentales:
- Se dividen dando lugar incluso a otras células troncales: auto-perpetuación
- En determinadas circunstancias son capaces de convertirse (diferenciarse) en otros
tipos de células más especializadas: las que forman los órganos del cuerpo. Esta
segunda característica es la que las hace interesantes para la regeneración
(reconstrucción / reparación) de tejidos dañados por enfermedad o accidente (piel,
sangre, huesos, etc.)
 No todas las células troncales tienen igual capacidad de diferenciación, es decir no
todas están en lo que llamamos estadio de pluripotencia. Las pluripotentes, es decir que
en principio pueden dar origen a cualquier tejido, son las embrionarias. Las presentes
en tejidos adultos parecen tener una capacidad de especialización más limitada. No
obstante, la capacidad de originar distintos tejidos por parte de células que no son
pluripotentes (fenómeno de la transdiferenciación) está en plena investigación
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 En los organismos pluricelulares existen:
a) células germinales: son las encargadas de producir células gaméticas
mediante las que se transmite la información genética a la descendencia del sujeto
portador de esas células
b) células somáticas: son las encargadas de producir el “soma” o cuerpo del
individuo portador de las mismas
 Por consiguiente, distinguimos dos tipos de células fundamentales:
a) células troncales germinales o células madre embrionarias
Derivan de:
- MCI del Blastocisto
- Primordio germinal: estructura embrionaria –presente en las crestas
gonadales– que dará lugar a las gónadas (testículos y ovarios). En embriones humanos
este proceso ocurre entre la quinta y novena semana (35-63 días) post-fertilización
- Teratocarcinomas: procesos neoplásicos que aparecen en la
gónadas de adultos, aunque mayoritariamente en individuos de sexo masculino, que
constituyen un crecimiento incontrolado y desorganizado de células de la línea germinal
que se empiezan a dividir y diferenciar sin control en todos los linajes celulares del
organismo dando origen a un tumor
b) células troncales somáticas o células madre adultas
Derivan de:
- cordón umbilical, placenta, tejidos, órganos de adultos
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Células somáticas
Células germinales
- Diferenciadas (especializadas) = - Indiferenciadas (no especializadas)
la capacidad de diferenciación está = capacidad de diferenciación a todos
limitada al propio tipo celular (se los tipos celulares
está investigando la capacidad de
diferenciación a otros tipos celulares
o transdiferenciación)
- Baja o nula proliferación
- Autoperpertuación limitada
- Mortales = la ausencia habitual de la
proteína telomerasa hace que su
capacidad de división esté limitada a un
cierto número de veces: hasta que los
telómeros, cuya longitud se acorta en
cada división celular, llegan a un tamaño
incompatible con la vida celular
- Alta proliferación
- Autoperpetuación ilimitada
- Inmortales = la presencia de la
proteína telomerasa garantiza la continua
reparación de los telómeros (estructuras
situadas en los extremos de los
cromosomas) en cada división celular
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Célula totipotente: célula troncal que tiene la capacidad de diferenciarse en el embrión
y membranas extraembrionarias (ej., la placenta), y en todos los órganos y tejidos
postembrionarios. Las células totipotentes contribuyen a todos los tipos celulares de un
organismo adulto. La totipotencia es la capacidad funcional de una célula de dar lugar a
un individuo completo tras un proceso de desarrollo normal. Aunque la totipotencia de
células de embriones preimplantatorios de mamíferos previas al estadio de blastocisto
está experimentalmente demostrada, recientes investigaciones han demostrado que las
células de embriones de 2, 4 y 8 células tienen una cierta diferenciación o polaridad que
determina el tipo de células o tejidos que van a dar posteriormente. Se discute hasta
qué momento conservan las células conservan su totipotencia. En el embrión humano,
parece ser que solamente son totipotentes los blastómeros hasta el estadío de mórula
de 16 células.
Célula pluripotente: célula troncal presente en los estadíos tempranos de desarrollo
embrionario que puede generar todos los tipos de células en el feto y en el adulto y es
capaz de autorrenovación. Las células pluripotentes, sin embargo, no son capaces de
desarrollarse en un organismo completo. La pluripotencia es la capacidad funcional de
una célula de dar lugar a varios linajes celulares o tejidos diferentes. Las células
troncales embrionarias presentes en la masa celular interna del blastocisto humano son
pluripotentes, pero no totipotentes; es decir, pueden originar distintos tejidos u órganos
pero no dar lugar al desarrollo completo de un embrión porque no pueden producir las
membranas y tejidos extraembrionarios necesarios para el proceso de gestación.
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No obstante, podría ocurrir que una célula pluripotente de la masa celular interna se
convirtiera en totipotente. La pluripotencia aparece en el estadío de blastocisto (6-7
días).
Célula multipotente: célula troncal presente en los tejidos u órganos adultos
(somáticos) que tiene una capacidad limitada de reactivar su programa genético como
respuesta a determinados estímulos que le permiten dar lugar a algunos, pero no
todos, los linajes celulares diferenciados. En principio, su repertorio de tipos celulares
se restringe a los tipos que habitualmente conforman un tejido u órgano determinado.
El ejemplo más claro son la hematopoiéticas: están en la médula ósea y dan lugar a
todos los tipos celulares presentes en la sangre.
La multipotencia es la capacidad funcional de una célula de dar lugar a alguno, pero
no todos, los linajes celulares. Algunas células troncales presentes en tejidos u
órganos adultos son multipotentes. A veces se utiliza el término plasticidad como
equivalente a multipotencia. Aunque los prefijos latinos "pluri" y "multi" son
equivalentes, sin embargo conceptualmente en el presente contexto científico el
primero se considera mayor que el segundo; es decir, la pluripotencia supone mayor
grado de plasticidad que la multipotencia.
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: tejido óseo, piel,
etc.
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Fases iniciales en el desarrollo del embrión de un mamífero
La vida prenatal se divide en tres períodos:
1. Fertilización o pre-implantación hasta la 2a semana
2. Embrionario desde la 3a hasta la 8a semana
3. Fetal desde la 9ª semana hasta el nacimiento.
En los animales vertebrados la embriogénesis (embrión + génesis: complejo
proceso generativo que conduce a la formación de un organismo pluricelular
a partir del zigoto) se divide en cuatro grandes fases secuenciales: 1)
segmentación, 2) gastrulación, 3) neurulación y 4) organogénesis
1) Segmentación: el zigoto se divide por mitosis sucesivas hasta alcanzar el
estado de blastocisto. Se denomina segmentación o clivaje al proceso
embriológico temprano que consiste en una serie de divisiones celulares
(mitosis) del óvulo fecundado (zigoto) que se producen antes de la
gastrulación. Las células resultantes de la división del zigoto se denominan
blastómeros y forman una masa compacta llamada mórula. A partir de ésta
se forma la blástula y posteriormente la gástrula. Esta fase (segmentación)
ocurre en la 1ª semana
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2) Gastrulación:
Es una etapa del desarrollo embrionario que ocurre después de la formación
de la blástula, esto es que sigue a la etapa de segmentación o clivaje y tiene
por objeto la formación de las capas fundamentales del embrión (capas
germinales). Esta formación acontece entre los días 15 y 18 (inicio de la 3a
semana)
Ectodermo: la capa más externa de células que rodea al embrión
Mesodermo: células que forman la parte superior de la capa que creció hacia el
interior en la blástula
Endodermo: capa de células más interna
3) Neurulación: “neurula” es el nombre que recibe un embrión después de
concluir la etapa de gastrulación y se caracteriza principalmente por la
formación de los esbozos embrionarios (tubo neural y las crestas neurales) que
darán lugar al sistema nervioso: médula espinal y encéfalo. Esta fase ocurre en
la 4ª semana
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4) Organogénesis (O): 4a a 8a semana del desarrollo
 Proceso que comprende la formación de los diferentes órganos del embrión
por la diferenciación y maduración de los diversos tejidos. Las 3 capas
embrionarias ectodermo, mesodermo y endodermo se transforman en los
diferentes órganos. Antes de la (O) ocurre la formación de órganos
rudimentarios, es decir sin forma ni tamaño definido. La (O) permite la
ordenación y formación de las diferentes estructuras corporales, más
específicamente la formación de los órganos
 Primero se produce (3ª semana) el paso de embrión bilaminar a trilaminar (2
hojas del disco embrionario a tres hojas: gastrulación) dando lugar a el
ectodermo, el mesodermo y el endodermo embrionario. Éstos a su vez, en la
siguientes semanas, se diferenciarán y especializarán dando lugar a los
diferentes órganos del cuerpo, cuyos esbozos quedarán conformados antes del
tercer mes de gestación
 En la (O) existen varios factores que surgen del tejido embrionario. Del
ectodermo, se deriva la piel, del endodermo el endotelio y el mesotelio; del
mesodermo se deriva los organos del aparato digestivo y del respiratorio. Es el
momento de la organogénesis (formación de los distintos órganos internos), es
el período más delicado y en el que las influencias externas van a producir
mayores consecuencias adversas
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Períodos de la vida prenatal
pre-implantación
(semanas 1-2)
embrionario
(semanas 3-8)
fetal
(semanas 9…)
4 Fases
1) Segmentación (semana 1)
2) Gastrulación (semana 3)
3) Neurulación (semana 3-4)
4) Organogénesis (semanas 4 a 8)
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Fecundación (fertilización del oocito = óvulo) por el
espermatozoide
Espermatozoides
rumbo al ovocito
Espermatozoides sobre
la pelúcida del ovocito
Degradación y penetración
de la zona pelúcida
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Fecundación
Los dos pronúcleos antes de su singamia (aún con la cubierta pelúcida)
 El espermatozoide (E) activa la
finalización de la división meiótica en
el óvulo y genera su núcleo gamético
(pronúcleo) que junto con el del (E) e
se fusiona dando origen al primer
núcleo del embrión de una célula
(cigoto) con los pares de cromosomas
propios de la especie (23)
 A las 36 horas el cigoto se dividirá en
2 células y continuará su división en
forma exponencial: 4, 8, 16, 32, 64,
128, 512, 1024, etc.
Pronúcleos
masculino
y femenino
Cuerpos polares: la entrada del (E) reactiva la 2°
división meiótica y se expulsa el segundo corpúsculo polar.
Entonces el ovocito está preparado con la mitad de los
cromosomas para unirse al pronúcleo del (E) que lleva la
otra mitad
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Fecundación
La fecundación es la secuencia de fenómenos coordinados que se inicia
cuando entran en contacto ambos gametos (óvulo y espermatozoide) y dura 24
horas.
Si la primera división celular (singamia) se produce a las 36 horas, entonces
tenemos la siguiente secuencia: Relación sexual fecundante (hora 0) 
Penetración en la zona pelúcida (hora 12)  Primera división celular (hora 36).
Entre la relación sexual fecundante (RSF) y la penetración en la zona pelúcida
median 12 horas. Entre la penetración en la zona pelúcida y la primera división
celular (singamia) median 24 horas
Una vez fecundado el óvulo (23 cromosomas) por el espermatozoide (23
cromosomas) y producida la singamia o primera división celular (unas 36
horas después de la relación sexual fecundante), las dos células iniciales ya
cuentan con 46 cromosomas
Según Omar Fança Tarragó (UCU), esta primera división celular es la que
propiamente debería llamarse concepción del cigoto puesto que recién ahí está
completamente organizado, como un todo, el nuevo cuerpo de 46 cromosomas
articulados con sus respectivos genes
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Fase Temprana de la embriogénesis
Embrión humano de 4 células llamadas blastómeros (células más
pequeñas con igual volumen complexivo del embrión)
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Fase temprana del desarrollo embrionario
Embrión de 8 células
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Fase Temprana de la embriogénesis
Embrión de 12 células
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Fase temprana de la embriogénesis
Embrión de 12 a 16 células (entre el 3° y 4° día)
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Fase Temprana de la embriogénesis
Mórula = agregación celular que parece una mora en
el microscopio (16 células)
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Fase Temprana de la embriogénesis
La mórula se convierte
en blastocisto (días 6º-7º) ≈
100 células
Blastocisto en expansión
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Blastocisto
El embrión en estado de blastocisto alcanza aproximadamente un centenar de
células y en él ocurre la primera gran diferenciación o diversificación celular.
Aparecen dos clases de células:
- en el exterior: los trofoblastos (forman una cubierta protectora)
- en el interior: grupo de células llamado la masa celular interna (MCI)
situado asimétricamente y delimitando una cavidad o blastocelle. Este grupo de
células está constituido fundamentalmente por células embrionales
pluripotentes (stem cells)
Desde el embrión de dos células o blastómeros y durante el estadío de mórula
(hasta 16 células según Ramón Lacadena) cada una de las células
constituyentes del embrión preimplantatorio tiene características totipotentes
pudiendo cada una, en principio, dar lugar a la gestación de un embrión
completo, incluidas las membranas extraembrionarias y la placenta. Cuando el
embrión llega a la fase de blastocisto pierden la totipotencia y pasan a ser
pluripotentes
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Fase Temprana de la embriogénesis
M.C.I.
Trofoblastos
Células embrionales pluripotentes
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Células madre embrionarias
Día 0
Fecundación
Día 3
Trompas
Día 7
Previo a Implantación
Embrión
m.c.i.
Trofoblasto
Placenta
Zigoto
Mórula
Blastocisto
(óvulo fecundado)
(varios blastómeros)
(masa celular interna)
Célula
Totipotente
Masa Celular
A partir de la tercera
mitosis migra a la
pluripotencia
Masa
Celular
Pluripotente
Células madre
embrionarias
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Clonación Terapéutica = reconstrucción de
embriones mediante transferencia nuclear
(viabilidad no demostrada)
m.c.i.
Transferencia del núcleo de
una célula adulta a un óvulo
enucleado
Blastómero
Blastocisto
Piel
Ingeniería de Tejidos
y Terapias Celulares
Células Madre
Cultivo in vitro
Hueso
Diferenciación del
cultivo in vitro
Nervioso
Músculo
Tejidos
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Células Madre adultas
Fuentes Proveedoras
Endotelio de Córnea
Mioblastos
Endotelio Vascular
Condroblastos
Osteoblastos
Sistema Nervioso
Central
(SNC)
Estroma de la
Médula Ósea
(MSC)
Hematopoyéticas
(HSC)
Cordón Umbilical
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Células Madre adultas
Fenómeno de Transdiferenciación
Concepto: Plasticidad de las células madre de adultos que
permite que las células precursoras de un linaje, en condiciones
determinadas, den origen a células de otros linajes
 Rompería las restricciones preexistentes en el desarrollo de las
Terapias Celulares y de la Ingeniería de Tejidos
 Ampliaría las potenciales fuentes y usos de las Células Madre
Adultas
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Células Madre adultas
Fenómeno de Transdiferenciación
Se ha observado en diferentes experimentos:
• Células cerebrales que dan línea sanguínea
• MSC (médula ósea) que dan microglía (células con capacidad fagocitaria que
se originan en precursores de la médula ósea y alcanzan el sistema nervioso a
través de la sangre) y astroglía [células de linaje neuroectodérmico: el ectodermo
es una de las tres regiones diferenciadas del embrión (las otras dos son el
endodermo y el mesodermo) que asumen un elevado número de funciones clave
para la realización de la actividad nerviosa]
• Células madre neurales que dan músculo esquelético
• HSC (hematopoyéticas) dan células hepáticas
• MSC dan linajes no mesenquimatosos como astrocitos
• Células satélite de músculo esquelético pueden repoblar la sangre
• HSC dan músculo
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Fenómeno de la transdiferenciación
¿Son las células multipotentes adultas también
pluripotentes?
1) Distinguir los hechos de su explicación científica
2) Margaret Godell demostró que las células madre adulta musculares con
aparente capacidad hematopoiética eran ya en el origen hematopoiéticas y
no musculares (a pesar de hallarse en el músculo esquelético)
3) Sólo en un caso se demostró la plasticidad de células madre presentes en la
médula ósea (células mesenquimales). Se denominan células MAPC:
Mesenchymal Adult Pluripotent Cells
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Células troncales embrionarias
Ventajas: pluripotencia, inmortalidad, facilidad de aislamiento y de
cultivo
Desventajas: direccionabilidad, tumorogenicidad, posible
desdiferenciación, identidad inmunológica (histocompatibilidad),
problemas éticos con el embrión
Células troncales adultas
Ventajas: no requieren embriones, transdiferenciación (en
investigación), compatibilidad inmunológica
Desventajas: difíciles de aislar y cultivar, adopción de nuevos fenotipos
mediante fusiones celulares
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Juicio moral – Dignitas personae 30
Las objeciones éticas puestas de relieve por muchos contra la clonación terapéutica y el
uso de embriones humanos producidos in vitro han hecho que algunos científicos
presentaran técnicas nuevas que, serían capaces de producir células troncales de tipo
embrionario, sin presuponer la destrucción de verdaderos embriones humanos. Estas
técnicas han suscitado muchos interrogantes científicos y éticos, sobre todo en relación
al estatuto ontológico del “producto” así conseguido (*). Mientras estas dudas no sean
aclaradas, hay que tener en cuenta la siguiente afirmación de Evangelium vitæ 60: “está
en juego algo tan importante que, desde el punto de vista de la obligación moral,
bastaría la sola probabilidad de encontrarse ante una persona para justificar la más
rotunda prohibición de cualquier intervención destinada a eliminar un embrión humano”.
(*) Cf. diapositiva 32
Técnicas nuevas de este tipo son, por ejemplo:
 La aplicación de la partenogénesis a los seres humanos: forma de reproducción que
desarrolla células sexuales femeninas sin fecundar: se segmenta el óvulo mediante
factores ambientales, químicos, descargas eléctricas, etc. Llamada reproducción
asexual o reproducción sexual monogamética = interviene sólo una célula sexual o
gameto)
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 ANT (Altered Nuclear Transfer) o transferencia de núcleo alterado (diapositiva 24) y
OAR (Oocyte Assisted Reprogramming) o reprogramación asistida del óvulo
La transferencia de núcleo estándar (NT en inglés), tecnología popularmente conocida
como clonación, se denomina en términos científicos “transferencia de núcleo de célula
somática”. El núcleo que contiene el ADN se extrae de una célula somática del cuerpo
de un adulto y se implanta o transfiere en una célula huevo (cigoto, ovocito) a la cual
antes se le ha removido el propio núcleo (i.e. óvulo enucleado). El huevo tiene entonces
la dotación completa de ADN que, luego de ser eléctricamente estimulado, comienza a
dividirse como un huevo fertilizado de modo natural y forma un embrión.
La ANT y la OAR usan la tecnología de la NT con alteraciones previa para asegurar que
no se genere un embrión ni una entidad que imita el desarrollo embrionario. El núcleo
de la célula somática (o además el contenido del huevo enucleado) se altera/n antes de
que el núcleo de la célula somática sea transferido al huevo enucleado. Las
alteraciones causan que el ADN de la célula somática funcione de tal modo que no
genere un embrión, pero que se generen células madre pluripotentes.
La OAR produciría una célula cuya organización y características, desde el inicio, son
claramente y sin ambigüedad distintas e incompatibles con las del embrión. Incapaz de
ser o llegar a ser un embrión, la célula pluripotente estaría preparada para originar una
línea madre celular pluripotente. Significativamente esta célula no sería totipotente
como lo es un cigoto.
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Con unas pocas excepciones todas las células humanas contienen el genoma humano
completo, es decir la secuencia completa del ADN característica de la especie humana.
Los embriones unicelulares, las células madre embrionarias pluripotentes, las células
madre adultas multipotentes, las células adultas humanas diferenciadas o
especializadas como las neuronas poseen el genoma humano completo.
Por tanto, la presencia del genoma humano completo es una condición necesaria pero
no suficiente para definir al embrión humano con su inherente dignidad. Al contrario, la
naturaleza de cada célula depende de su estado epigenético, es decir de cuál
subconjunto de los aproximadamente 30.000 genes humanos está activado o
desactivado y, si activado, en cuál nivel. Por ejemplo, el gen de la albúmina se
encuentra en el embrión humano y en la células humanas adultas llamadas hepatocitos.
Sin embargo, ni el mensajero del ácido ribonucleico (mRNA) para la albúmina ni la
misma proteína se encuentra en el embrión unicelular porque el gen está silenciado en
él. Cf. diapositiva 30 (*)
Esta observación fundamental dio origen al concepto de plasticidad de la célula y
reprogramación epigenética. Si tiene éxito, la reprogramación cambia el tipo de célula al
modificar su estado epigenético. El poder de la reprogramación epigenética en
combinación con alteraciones controladas de los genes permitiría producir células
pluripotentes usando núcleos somáticos de células adultas sin generar ni destruir
embriones.
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