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CELULAS TOTIPOTENCIAL Y PLURIPOTENCIAL
PATOLOGIA MEDICA
ESCUELA UNIVERSITARIAS DE CIENCIAS DE LA
SALUD
INFORME DE:
CELULAS TOTIPOTENCIAL Y PLURIPOTENCIAL
CATEDRÁTICA:
DRA. ELIZABETH CASCO FUNEZ DE NUÑEZ
RESPONSABLE:
OLVIN EMANUEL ORTEZ LOZANO
20083000004
SECCION: LU-JU 15:01
SAN PEDRO SULA, CORTÉS 23 DE AGOSTO DEL
2011.
Olvin Emanuel Ortez lozano #20083000004
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CELULAS TOTIPOTENCIAL Y PLURIPOTENCIAL
PATOLOGIA MEDICA
INTRODUCCION
A principios de los años 80 se consiguió aislar células madre de embriones de ratón y en
1998 científicos de Estados Unidos anunciaron el cultivo de células madre embrionarias
humanas. Lo que realmente atrae a los científicos es la potencialidad de obtener cualquier
tejido del organismo a partir de células madre embrionarias y, por tanto, la potencialidad
terapéutica de las mismas para sanar patologías humanas. Tales patologías abarcan
enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson,
esclerosis múltiple, ceguera por daño de la cornea, diabetes, trastornos cardíacos así
como la obtención de tejidos y órganos destinados al trasplante. Lo que continúa siendo
una incógnita en muchos casos es cómo conseguir un determinado tejido a partir de
dichas células. Descifrar las señales que determinan el destino de las células madre y en
qué tejido se van a convertir son pasos clave. La división sin límite permite que a partir de
pocas células madre se obtengan millones en unas semanas o meses y eso constituiría una
fuente muy rica de material para ser trasplantado.
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Por definición, las células madre son aquellas células capaces de dividirse
indefinidamente y a partir de las cuales se diferencian los diferentes tipos celulares del
organismo. Estas peculiaridades son también un sistema de reparación de los tejidos y/u
órganos del organismo. Cuando una célula madre se divide, la progenie puede continuar
siendo una célula madre o derivar en un tipo de célula más especializado ya sea un
glóbulo rojo, una célula muscular o una neurona.
Existen tres tipos diferentes de células madre según el tipo celular en que pueden derivar:
1. Células totipotentes: en mamíferos, estas células pueden convertirse en cualquier tipo
en el cuerpo adulto y formar membranas extraembrionarias como la placenta. Son
capaces de formar un organismo completo y en este caso estaríamos hablando del zigoto
como célula madre aunque el término totipotente no sería muy correcto cuando se refiere
a mamíferos.
2. Células pluripotentes: son las verdaderas células madre y son capaces de derivar en
cualquier célula del cuerpo a excepción de membranas extraembrionarias. Se han descrito
tres tipos de células pluripotentes:
a. Células madre embrionarias las cuales se pueden aislar de la masa celular interna del
bastocito (etapa embrionaria cuando ocurre la implantación). En humanos, se están
usando el excedente de embriones que no se han usado para fertilización in vitro. Esto ha
causado controversia pues al querer obtener las células madre embrionarias del
blastocito, se destruye el embrión el cual se podría implantar para dar lugar a un bebé o
también simplemente podría ser descartado.
b. Células embrionarias germinales que pueden ser aisladas del precursor de las gónadas
en fetos abortados.
c. Células embrionarias cancerosas. Estas células se aíslan de teratocarcinomas, es decir,
de tumores ocurridos en el feto.
Todas estas células se pueden aislar solamente de tejido embrionario o del feto mismo. Se
pueden crecer en medio de cultivo y mediante tratamientos específicos se puede prevenir
su diferenciación.
3. Células multipotentes: estas células sólo se pueden diferenciar en un cierto número
limitado de tipos celulares. Un ejemplo es la médula ósea la cual contiene células madre
multipotentes capaces de diferenciarse en glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas.
También se dice que cuando estas células acumulan varias mutaciones pueden producir
cáncer.
Un embrión es totipotencial, es decir, que puede generar un organismo completo. Cuando
el embrión humano se desarrolla, sus células van perdiendo progresivamente la propiedad
de totipotencia hasta que llega a la fase de blástula al cuarto día de desarrollo. El
blastocito (una esfera hueca de células) contiene una capa externa de la cual se formará la
placenta y otros tejidos necesarios para el desarrollo del feto y una masa interna de
células donde hay las células pluripotentes o células madre embrionarias, las cuales darán
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lugar a todos los tejidos del organismo. Según continúa avanzando el desarrollo
embrionario, diferentes clases de células madre mantienen la potencialidad de reparar
tejidos pero esta propiedad es cada vez más restringida (células madre multipotentes).
Debido a que las células madre pluripotentes no son totipotentes, si se implantara una de
estas células en el útero de una mujer, no desarrollaría un feto.
El potencial de las células madre
Aunque todo parece muy prometedor, cabe añadir el debate ético desencadenado por el
modo de obtención de dichas células. Las células madre pueden obtenerse por tres
métodos: extraerlas de embriones, mediante técnicas de clonación y, aunque en menor
medida, forzando la división de óvulos sin fecundar.
La técnica de clonación consiste en tomar una célula reproductora, un óvulo, y extraerle
su núcleo. Se inserta en su lugar el material genético de una célula adulta, por ejemplo de
la piel, obtenida del mismo paciente. El híbrido resultante se multiplicará dando lugar a un
embrión con las mismas características genéticas del donante del núcleo. Un ejemplo en
animales es el famoso caso la oveja Dolly.
El método que consiste en forzar un óvulo sin fecundar a dividirse se llama
partenogénesis. Se administra una descarga eléctrica o un tratamiento químico a un óvulo
para que se divida y así se forma una especie de embrión que sobrevive unas semanas,
tiempo necesario para extraer las células madre embrionarias.
Algunos científicos sostienen que las células madre embrionarias son las únicas capaces de
producir cualquier tejido del organismo pero algunos estudios con células madre adultas a
partir de las cuales se obtuvieron neuronas, células musculares y células grasas cuestionan
tal afirmación.
Una célula madre adulta es una célula progenitora no diferenciada que puede renovarse
constantemente y dar lugar a células especializadas. Se encuentran en los diferentes
órganos para reparar los tejidos en caso de daño. No existen todavía respuestas muy
claras sobre el potencial estas células madre adultas. Se pueden recoger células madre de
un individuo adulto o guardar congelado el cordón umbilical del bebé al nacer que puede
servir como suministro muy válido de células madre en el futuro.
Aplicaciones de las células madre
Hasta el momento, la médula ósea ha demostrado ser la mejor fuente de células madre en
el organismo adulto. Para el tratamiento de leucemia se hace una punción en los huesos
de la cadera del donante sano compatible o el mismo paciente y se aspira el contenido de
la médula ósea. Después de un cribado para separar las células, el preparado celular se
inyecta al paciente. Entonces las células madre progenitoras inyectadas empiezan a
dividirse en la zona dañada para reparar las alteraciones de la sangre.
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Esquema sobre la aplicación de células madre. Foto:
abpi.
Las células madre tendrían aplicaciones en medicina regenerativa, terapias celulares e
ingeniería tisular. Muchas enfermedades son consecuencia de malfunciones celulares o
destrucción de tejidos y una terapia extrema es el transplante. Las células madre
pluripotentes estimuladas convenientemente para que se desarrollen como células
especializadas ofrecen frecuentemente la posibilidad de reemplazar células y tejidos
dañados. Así se podrían emplear para el tratamiento de lesiones medulares, Parkinson y
Alzheimer, quemaduras, lesiones de corazón o cerebrales, diabetes, osteoporosis, artritis
reumatoide además de las patologías mencionadas anteriormente.
Por otra parte, las células madre constituyen una herramienta para el estudio de los
mecanismos genéticos y celulares que permiten su desarrollo y diferenciación. El cáncer
por ejemplo es un caso de especialización celular anormal.
Otra aplicación sería conocer el efecto de nuevos medicamentos aplicados en diferentes
tejidos antes de hacer las pruebas pertinentes en animales y humanos.
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La comunidad científica internacional ha manifestado recientemente reacciones
encontradas tras el anuncio de George Bush, que prohibe el financiamiento federal
destinado a la investigación científica de células madre embrionarias. Investigadores
estadounidenses criticarán duramente esta decisión, pues advirtieron que significará un
retroceso biomédico para ese país. En contraste, en Bruselas, en el mismo mes de julio, la
Unión Europea (UE) aprobó prorrogar el financiamiento con fondos públicos, de proyectos
dedicados a la investigación con células madre embrionarias; en países científicos
europeos contarán con un presupuesto superior a 50 mil millones de euros para el
periodo 2007-2013. Los investigadores asiáticos de Corea del Sur o China, cuyos gobiernos
han decidido continuar apoyando estos proyectos de investigación, pese a los recientes
escándalos del científico surcoreano Woo-Suk Hwang quien publicó dos artículos
derivados de resultados fraudulentos en la prestigiada revista Science en marzo de 2004 y
en junio de 2005.
La importancia de invertir en investigación de células madre embrionarias, también
conocidas como células stem radica en que se podría encontrar cura o tratamientos
mucho más eficaces a enfermedades crónicas como diabetes, cáncer, enfermedad de
Alzheimer, mal de Parkinson, padecimientos cardiovasculares, o contribuir al desarrollo de
la bioingeniería de la reconstrucción de tejidos afectados por quemaduras o reparación de
epitelio corneal, debido a que estas células poseen la capacidad de autorrenovación,
crecimiento indefinido e inducción de diferenciación celular dirigida, lo que abre la puerta
para el desarrollo in vitro de múltiples tipos celulares y tejidos.
Es pertinente aclarar la existencia de cuatro niveles de células madre:
1) las células madre embrionarias totipotenciales,
2) las células madre pluripotenciales,
3) las células madre multipotenciales
4) las células madre progenitoras unipotenciales.
El primer nivel, corresponde a las células más primitivas, producto inmediato de la
fecundación con capacidad de diferenciarse hacia todos los tejidos que forman los
órganos de un organismo. Las células del segundo nivel se desarrollan aproximadamente
en el cuarto día de la fertilización y pueden diferenciarse a cualquier tipo celular, excepto
a células totipotenciales y de la placenta. El tercer nivel celular se encuentra en la
circulación periférica de un recién nacido y pueden ser recuperadas de sangre de placenta
colectada del cordón umbilical. El cuarto nivel celular puede originar solamente un tipo
celular, por ejemplo, una célula progenitora eritroide de diferencia solamente a eritrocito,
generando células terminales. La reciente publicación de Larissa V. Rodríguez de la UCLA
en la revista PNAS de los Estados Unidos de América, en la última semana de julio del
presente año, describe que es posible la diferenciación de células progenitoras adiposas
hacia células musculares, rompiendo el paradigma de células madre progenitoras 100 por
ciento “comprometidas” a la unipotencialidad.1
Las células madre embrionarias totipotenciales, solamente se pueden obtener durante
los primeros cuatro días después de la fertilización, justo en el momento en el que el
cigoto se ha constituido como mórula para comenzar el proceso de segmentación de 2
hasta 32 blastómeros (68 h), organizándose en una capa periférica denominada
trofoblasto. Los blastómeros del trofoblasto se multiplican rápidamente y se separan de
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las células centrales para conformar una cavidad entre el trofoblasto (futura placenta) y el
embrioblasto (futuro individuo), llamado blastocele, adquiriendo el pre-embrión el
nombre de blastocisto. Al efectuarse estas dos separaciones, las células de un blastocisto
ya no son totipotentes, puesto que una sola de estas células ya no es capaz de generar un
individuo completo. Las células de la masa celular interna del blastocisto ahora son células
pluripotentes. En resumen: se inicia la gastrulación y posteriormente la organogénesis,
para culminar en el feto y, al nacimiento, en el neonato.
Los avances de investigación científica enfocados a estudiar los distintos niveles de
diferenciación de células madre ha conducido al diagnóstico genético de preimplantación
(PGD por sus siglas en inglés) o selección embrionaria, que posibilita conocer el genotipo
de los embriones obtenidos por fertilización in vitro y seleccionar aquéllos libres de
enfermedades congénitas para su implantación en el útero.2 Sin embargo, investigaciones
audaces, pretenden llegar a la clonación terapéutica, la cual consiste en introducir
material genético de un paciente a un óvulo para generar un pre-embrión genéticamente
igual al enfermo, pero sin el padecimiento, y así obtener células madre, cultivarlas e
inducirlas a la “diferenciación dirigida” para poder reemplazar o restaurar el tejido
requerido por el paciente afectado por alguna enfermedad susceptible de ser tratada con
estas células.3,4 Lo anterior ha motivado que diversas instituciones públicas y privadas
ofrezcan el servicio de bancos de células madre de cordón umbilical para criopreservarlas
por tiempo indefinido.5 Una vez culminado el trabajo de parto se colecta sangre del
cordón umbilical, de la cual es posible obtener cultivos ricos en células progenitoras
hematopoyéticas con capacidad de diferenciarse a células mieloides y linfoides.
Para inducir la “diferenciación dirigida” hacia otros tipos celulares, las células de cordón
umbilical se exponen en presencia diferencial de un “cóctel” de factores de crecimiento,
como hormonas y citocinas acompañadas de células “nodriza” para generar el
microambiente acorde al tipo celular deseado.6 La colecta de sangre de cordón umbilical,
abre un panorama alentador a los padres de niños que desean atender enfermedades
futuras, sobre todo de tipo hematológico, como leucemias, anemias, linfomas, y lo hace
aún más el reciente descubrimiento del grupo de trabajo de Larissa V. Rodríguez, sobre la
factibilidad de reprogramar la diferenciación de estas células progenitoras
“comprometidas” a otro linaje unipotencial deseado para originar el fenotipo y genotipo
de células constituyentes, por ejemplo: de cerebro, páncreas, hígado o corazón, que son
los principales órganos blanco afectados por diversos padecimientos.
Se ven seriamente afectados convenios y proyectos de cooperación entre científicos de
México y Estados Unidos, el potencial creativo, e innovador del científico mexicano y la
capacidad de negociación para legislar en favor de este tipo de investigaciones, así como
para desarrollar la capacidad de proteger intelectualmente sus invenciones, debe florecer,
porque de lo contrario, veremos pasar como simples espectadores, la revolución del
cultivo de células totipotenciales embrionarias sin aportar y sin aprovechar sus bondades.
Células Madre Totipotenciales
Las células madre totipotenciales pueden ser encontradas en las primeras etapas del
desarrollo embrionario, cuando ocurren las primeras divisiones de un óvulo fertilizado.
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Estas células madre tempranas realmente componen el embrión y cuentan con el
potencial para diferenciarse en células embrionarias y en células extraembrionarias. Las
células madre totipotenciales poseen la capacidad de formar nuevos embriones, los cuales
serán capaces de transformarse en nuevos organismos.
Células Madre Pluripotenciales
Las células madre pluripotenciales poseen la capacidad de diferenciarse en casi la mayor
parte de las células que componen el cuerpo humano. Existen innumerables fuentes de
células madre pluripotenciales, pero las mismas casi siempre se relacionan con las células
madre embrionarias humanas:

Células madre embrionarias en fase de blastocisto: estas células madre
embrionarias se formarán siete días después de la fertilización, cuando el
embrión se encuentre en la fase de desarrollo conocida con el nombre de:
"blastocisto".
 Células madre fetales: estas células madre podrán ser obtenidas luego de ocho
semanas de desarrollo, momento en el que el embrión será considerado un feto.
Debido a que las células madre pluripotenciales poseen la capacidad de diferenciarse en
una amplia gama de células humanas, usualmente son consideradas de gran valor cuando
deben realizarse investigaciones sobre células madre.
Células Madre Multipotenciales
Las células madre multipotenciales poseen la capacidad de diferenciarse en un limitado
tipo de células que se encuentran en el organismo, y las cuales están estrechamente
relacionadas entre sí. Por ejemplo: las células madre hematopoyéticas, que producen
diferentes tipos de células sanguíneas, son consideradas células madre multipotenciales.
Las células madre multipotenciales pueden obtenerse de las siguientes fuentes:


Sangre del cordón umbilical.
Fuentes de células adultas, tales como: la médula ósea o la sangre periférica.
A diferencia de lo que sucede con las células madre embrionarias pluripotenciales, las
células madre multipotenciales no poseen la capacidad de transformarse en diferentes
tipos de células. No obstante, estos tipos de células madre son capaces de autoreplicarse,
a fin de poder reparar tejidos orgánicos específicos.
Estas células en sus primeras fases de desarrollo embrionario, se caracterizan ser vírgenes
y disponer de todo su potencial, es decir, tienen la capacidad de producir un ser vivo
completo y son capaces de dar origen a todos los tejidos o estructuras del nuevo
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individuo, incluidas las membranas extraembrionarias que forman la placenta, por eso se
les llama células madre totipotenciales. Después a medida que la gestación avanza van
perdiendo parte de este potencial porque cada vez están más especializadas, y en base a
sus posibilidades de transformación o diferenciación van recibiendo diferentes nombres:
Entendemos por células madre pluripotenciales, aquellas con capacidad para
transformarse en todos los tejidos que componen un ser vivo, excepto lo tejidos
extraembrionarios, (placenta).
Entendemos por células madre multipotenciales, aquellas que pueden diferenciarse o
transformarse en algunos tejidos, pero ya no en todos.
Y, por células madre unipotenciales, aquellas que pueden transformarse en un solo tipo
de tejido celular. Esto significa que si aprendemos como estimular, programar y
desprogramar estas células madre, en un futuro podremos generar a nivel mundial tejidos
terapéuticos, nuevas células que colonizarán y repararán los tejidos dañados o enfermos,
órganos de repuesto y nuevos medicamentos y proteínas terapéuticas.
Que si logramos desarrollar nuevos métodos de ingeniería genética con fines de terapia
génica, podremos corregir los errores genéticos de las células madre antes de su
diferenciación a tejidos u órganos específicos, con lo cual evitaremos enfermedades o
malformaciones.
Que si además esto lo conseguimos con las células madre que posee cada ser humano en
sus tejidos, podremos reparar y colonizar todos los tejidos u órganos dañados con las
células del mismo individuo, con lo cual el problema actual del rechazo inmunológico con
las células de donante y largas listas de espera para el trasplante de órganos habrá
concluido, al igual que la venta ilegal de los mismos en mercados negros.
¿Todas las células madre son iguales o hay de diferentes tipos?
Hay tres tipos diferentes en base al momento en que se pueden obtener.
1.- Las células madre embrionarias.
2.- Las células madre embrionarias germinales.
3.- Las células madre adultas o somáticas.
¿En qué se distinguen?
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1.- Básicamente en la capacidad potencial (totipotencial, pluripotencial, multipotencial,
unipotencial) que posee cada una de ellas para transformarse en los diferentes tipos de
células o tejidos que componen nuestro cuerpo.
2.- Su diferente capacidad para autorenovarse (producir nuevas copias de si mismas).
¿ De donde podemos obtener CÉLULAS MADRE para investigar?
A partir de:
Si de entre todas las células madre disponibles actualmente nos planteamos cuáles son las
mejores para nuestros propósitos, en este momento la respuesta NO existe.
1.- Estamos en un momento en el que hay más preguntas que respuestas. No olvidemos
que la biología del desarrollo y la ingeniería tisular son ciencias en sus inicios de las que
todavía nos queda mucho por aprender.
2.- Nadie sabe a ciencia cierta cuál será el potencial real de todas estas células cuando
estén sometidas a los estímulos apropiados.
3.- La defensa de cualquier tipo celular específico está lleno de intereses privados por
parte de quienes lo defienden independientemente del medio o sistema que utilicen.
4.- Estás células pueden ser muy útiles en muchas líneas de investigación, y unas pueden
funcionar mejor que otras.
NIH Stem Cell Information - Report on Stem Cells (Executive Summary) - Resumen sobre
células madre, página en inglés.
COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES Brussels, 3.4.2003 SEC (página en inglés)
Por lo cual lo más prudente en este momento tal vez sea escuchar, valorar y respetar
todas las opiniones, e investigar en todos los campos para ir en busca de la verdad.
Y una vez sepamos donde estamos decidir el camino a seguir, sin olvidar que la aplicación
de todas las técnicas científicas disponibles siempre debe ser correcta desde el punto de
vista ético y que esto se cumpla es responsabilidad de TODOS.
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En este momento la utilización de embriones está enfrentando a debate diversas
comunidades religiosas, científicas y políticas, pues desde el punto de vista moral "la
utilización del embrión supone su destrucción", y la utilización de los tejidos fetales, hace
temer que muchas mujeres sean inducidas al aborto de fetos sanos con la intención de
obtener este tipo de material.
Lo que sí debe quedar claro es que durante este periodo de aprendizaje y su posterior
aplicación debemos ser muy cautos ante el enorme potencial de estas tecnologías, pues la
trilogía "ensayo-error, ensayo-acierto, medidas correctivas", puede llegar a tener
consecuencias impredecibles para la humanidad afectándonos a todos de muchas
maneras.
El límite de estas técnicas y su uso deberán ser estrictamente regulado por las leyes bajo
el consentimiento de una población general bien informada y sensibilizada ante el tema.
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BIBLIOGRAFIA
 http://neofronteras.com/especiales/?p=34
 www.ejournal.unam.mx/rfm/no49-6/RFM049000603.pdf
 http://www.abciencia.com.ar/medicina/el-cordon-umbilical-al-tacho-o-al-freezer
 espanol.pregnancy-info.net/tipos_de_celulas_madre.html
 http://www.lagenetica.info/clonacion/index2.es.html
 http://www.elergonomista.com/patologia/fisio.html
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