Definición de células madre: son aquellas células dotadas simultáneamente de la capacidad de autorrenovación (es decir, producir más células madre) y de originar células hijas comprometidas en determinadas rutas de desarrollo, que se convertirán finalmente por diferenciación en tipos celulares especializados.
En el contexto de la actual investigación, se pretende obtener células madre que se mantengan como tales en cultivo en el laboratorio, y que bajo determinados estímulos puedan conducir a poblaciones de células diferenciadas.
El zigoto (óvulo fertilizado) es una célula totipotente, capaz de dar origen a todo el organismo. Durante las primeras divisiones el embrión es una esfera compacta (mórula), en la que todas las células son totipotentes, y de hecho esto se refleja de modo natural en los gemelos monozigóticos. A los pocos días comienza una primera especialización, de modo que se produce un blastocisto, con una capa superficial que dará origen al trofoblasto, del que deriva la placenta, y una cavidad casi “hueca” (rellena de fluido) en la que está la masa celular interna (m.c.i.). (Ir a fotos de estas primeras fases embrionarias humanas)
Las células de esta m.c.i. son pluritotentes, porque aunque por sí solas no pueden dar origen al feto completo (necesitan el trofoblasto), son el origen de todos los tejidos y tipos celulares del adulto.
Hay que aclarar un punto: aunque las células de la masa celular interna del blastocisto son pluripotentes, no son en sí mismas células madre dentro del embrión, porque no se mantienen indefinidamente como tales in vivo, sino que se diferencian sucesivamente en los diversos tipos celulares durante la fase intrauterina. Lo que ocurre es que cuando se extraen del embrión y se cultivan in vitro bajo ciertas condiciones, se convierten en células “inmortales” dotadas de esas dos propiedades de las que hablábamos: autorrenovación y pluripotencia.
Obtención en ratón de células madre embrionarias: desde inicios de los años 80. Actualmente, en casi cualquier raza de ratón es posible separar blastómeros de m.c.i. del blastocisto, y cultivarlos de modo que las células resultantes (células madre o troncales, stem cells) presentan dos notables propiedades: pluripotencia y capacidad de contribuir a la línea germinal:
Pluripotencia: Las células madre pueden diferenciarse in vivo e in vitro en una gran diversidad de tipos celulares.
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In vivo dicha multipotencia se manifiesta cuando al incorporar células madre en blastocistos pueden dar origen a cualquier tejido u órgano,
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In vitro pueden contribuir igualmente, con las señales adecuadas, a diferentes líneas celulares de las tres capas embrionarias (ecto-, meso- y endodermo). Este es el campo donde más se está investigando actualmente, por su relevancia para la clonación terapéutica, como veremos.
Contribución a la línea germinal: Las células madre embrionarias de ratón pueden contribuir a la línea germinal de ratones quiméricos. Si inyectamos células madre cultivadas de una raza de ratón en el interior de un embrión normal (blastocisto) de otra raza, dichas células madre pueden dar origen a cualquier tipo de tejido del adulto. Lo interesante aquí es que en algunos casos sirven de fuente para las células germinales (espermatozoides u óvulos). Estos ratones en los que hay tejidos procedentes de dos razas distintas se denominan quimeras, y en algunas quimeras las células reproductivas proceden de las células madres introducidas en el blastocisto, de modo que su constitución genética se puede distinguir de la de las células somáticas.
Si manipulamos células madre por ingeniería genética, y las transferimos a un blastocisto, podemos obtener ratones quimeras en los que parte de los tejidos están alterados genéticamente. Si las células madre manipuladas contribuyen a la línea germinal, el rasgo genético modificado en el ratón quimera se transmite a la descendencia, constituyéndose entonces una línea de ratones transgénicos. Los ratones transgénicos, incluidos los denominados K.O. (noquedados genéticamente, es decir, con un gen mutante introducido por recomibinación homóloga) son actualmente una herramienta valiosísima en biología y en diseño de modelos de enfermedades humanas.
Otras células madre:
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Células madre germinales (EG): se aislan de fetos, a partir de la cresta germinal, donde se está produciendo la diferenciación de la línea germinal.
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Células madre de adulto (AS): El caso paradigmático es la célula madre hematopoyética (HSC), que genera todos los tipos de células sanguíneas y del sistema inmunitario, y que reside en la médula ósea (aunque en la fase fetal se encuentra en hígago y bazo).
