CÈL·LULES MARE: TIPUS, APLICACIONS I ON ES TROBEN - NEUROPSICOLOGIA - 2025

Les cèl·lules mare són un tipus de cèl·lules que es troben de manera natural en tots els éssers vius multicel·lulars. Es caracteritzen per la propietat de diferenciar-se en qualsevol tipus de cèl·lula i dividir-se per produir més cèl·lules mare.

Aquest tipus de cèl·lula és molt important des d'abans del naixement, ja que als pocs dies d'unir-se els dos gàmetes comencen a dividir-se i multiplicar-se creant cèl·lules mare que s'especialitzaran i donaran lloc als diferents òrgans i teixits de el cos de l'embrió.

Il·lustració de cèl·lula mare

La importància de les cèl·lules mares recau en la seva sorprenent potencial per desenvolupar-se i formar gairebé qualsevol tipus de cèl·lula. Aquesta habilitat pot usar-se per reparar i reposar les cèl·lules danyades o destruïdes.

Actualment s'està investigant l'aplicació clínica de les cèl·lules mare en múltiples malalties com el Parkinson, l'Alzheimer o algunes afeccions congènites. A més, ja hi ha productes basats en cèl·lules mare que han començat a usar-se internacionalment en la medicina ortopèdica.

Hi ha cèl·lules mare en adults o només en nens?

En els individus adults segueixen existint cèl·lules mare, encara que en menor quantitat i amb menys potencial que en l'etapa embrionària.

Aquestes cèl·lules mare són presents en certes estructures com la medul·la òssia, els músculs i el cervell; gràcies a elles poden reemplaçar les cèl·lules danyades i els òrgans poden seguir funcionant amb normalitat.

Quines diferències tenen amb altres tipus de cèl·lules?

En general, podria dir-se que les cèl·lules mares tenen tres propietats principals que les diferencien de la resta de cèl·lules:

• Poden reproduir-se durant llargs períodes de temps.
• No estan especialitzades.
• Poden especialitzar-se en qualsevol tipus de cèl·lula.

Aquestes propietats les fan potencialment beneficioses per tractar algunes malalties causades pel desgast o la degeneració d'algunes cèl·lules com les malalties neurodegenrativas.

Aquestes increïbles propietats de les cèl·lules mares van ser investigades per primera vegada fa només 35 anys, el 1981, quan un grup d'investigadors va descobrir que era possible extreure cèl·lules mare d'un embrió de ratolí.

No va ser fins a 1998 quan els estudis realitzats amb ratolins van poder extrapolar-se a humans, quan es van extreure les primeres cèl·lules mare d'embrions humans i es van conrear in vitro per estudiar el seu funcionament i les seves propietats. Aquestes cèl·lules mare són anomenades cèl·lules mare embrionàries.

El 2006 va passar una altra fita dins la història de l'estudi de les cèl·lules mare, un grup d'investigadors va descobrir com podien reprogramar genèticament algunes cèl·lules adultes per donar lloc a cèl·lules mares que poden especialitzar-se en alguns tipus de cèl·lules. Aquest tipus de cèl·lules mare és denominat cèl·lula mare pluripotent induïda (iPS).

Encara que en aquests 35 anys s'ha avançat molt en la investigació amb cèl·lules mare, encara fan falta més estudis per conèixer-les millor i poder utilitzar-les en la creació de noves teràpies i en l'estudi de el desenvolupament normatiu humà.

Tipus de cèl·lules mare

Les cèl·lules mare es poden categoritzar de manera general, segons el seu nivell de maduració en cèl·lules mare embrionàries, fetals, adultes i cèl·lules mare pluripotents induïdes.

A més, no totes les cèl·lules mare tenen el mateix potencial per diferenciar-se en qualsevol tipus de cèl·lula. Depenent de l'tipus de cèl·lules en què es pugui diferenciar les cèl·lules mare poden ser:

Totipotents (o omnipotents)

Mòrula, cèl·lula totipotent. Font: Pidalka44 Poden diferenciar-se en qualsevol tipus de cèl·lula. Aquestes cèl·lules només poden trobar-se en la mòrula (el conjunt de cèl·lules que es dóna després de la unió dels dos gàmetes) i, teòricament, en els embrions, tot i que encara no s'ha aconseguit que les cèl·lules mare embrionàries es desarrolllen i creuen tots els tipus de cèl·lules.

pluripotents

Colònia de cèl·lules mare embrionàries humanes. Font: Public domain

Són el següent pas de les cèl·lules mare totipotents i poden diferenciar-se en gairebé qualsevol tipus de cèl·lules. Els cultius de cèl·lules embrionàries i les cèl·lules mare induïdes són pluripotents.

multipotents

Micrografia confocal de cèl·lules precursores neurals positives per GFP (verd) en el bulb olfactiu de rata. Font: Oleg Tsupykov Poden diferenciar-se en una àmplia varietat de cèl·lules, però només les que pertanyen a un grup de cèl·lules relacionades. Per exemple, les cèl·lules multipotents de cor només podran diferenciar-se en teixits que formen aquest òrgan. Aquestes cèl·lules poden extreure dels fetus.

oligopotents

Cèl·lules dendrítiques mieloides (oligopotents) immadures Font: Josef Neumuller, Sylvia Emanuela Neumuller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger and Thomas Wagner Poden diferenciar-se en diversos tipus de cèl·lules, per exemple, per formar un mateix teixit. Les cèl·lules mare adultes són oligopotents.

unipotents

Hematocitos tipus de hepatolastos fetals (cèl·lules mare unipotente). Font: Department of Histology, Jagiellonian University Medical College Només poden diferenciar-se en un tipus de cèl·lules. Aquestes cèl·lules mare es diferencien de les cèl·lules normals adultes en que mantenen la seva propietat de reproducció durant un ampli període de temps (abans de diferenciar-). Aquest tipus de cèl·lules mare pot trobar-se per exemple en alguns músculs.

Cèl·lules mare embrionàries

Cèl·lules mare embrionàries d'un ratolí. Font: National Science Foundation

Les cèl·lules mare embrionàries són extretes d'embrions. La majoria provenen de gàmetes que han estat fertilitzats in vitro i no de dones embarassades de manera natural. En teoria, són totipotents, és a dir, poden donar lloc a qualsevol tipus de cèl·lules, encara que en el laboratori de moment només poden conrear alguns tipus de cèl·lules.

Un cop són extretes les cèl·lules mare, es realitza un cultiu en el qual s'introdueixen les cèl·lules i material nutritiu (medi de cultiu) en una placa de laboratori. En el cultiu les cèl·lules creixen i comencen a dividir-se creat una fina capa que s'estén per tota la superfície de la placa.

Cèl·lules mare fetals

Cèl·lula mare fetal. Font: Teixeira, J., Rueda, BR, and Pru, JK, Uterine Stem cells (September 30, 2008), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, Les cèl·lules mare fetals s'obtenen de fetus (a partir de la 10a setmana de gestació). Aquestes cèl·lules poden trobar-se en la majoria dels teixits de l'fetus.

Aquestes cèl·lules mare són multipotents, és a dir, poden diferenciar-se en alguns tipus de cèl·lules que estan relacionats, per exemple, en diversos teixits semblants per formar el mateix òrgan.

Cèl·lules mare adultes

Micrografia d'una cèl·lula mare d'adult que mostra característiques ultraestructurals típiques. Font: Robert M. Hunt, Creative Commons Attribution

En alguns teixits adults, com la pell, els músculs, l'intestí i la medul·la òssia, hi ha cèl·lules mare adultes que poden proliferar i diferenciar-se en cèl·lules de el mateix teixit per reemplaçar les cèl·lules mortes o danyades, de manera que són oligopoentes. Les cèl·lules mare adultes també poden trobar-se en la sang de cordó umbilical.

Per exemple, en la medul·la òssia hi ha cèl·lules mare sanguínies que maduren i es converteixen en cèl·lules sanguínies madures (glòbuls vermells, glòbuls blancs o plaquetes).

La investigació amb aquest tipus de cèl·lules està molt avançada i actualment es realitzen trasplantaments de cèl·lules mare adultes de la medul·la òssia o de la sang de cordó umbilical per tractar malalties de la sang com les síndromes mielodisplàsiques i mieloproliferatives.

Actualment s'està investigant el potencial terapèutic d'altres cèl·lules mare adultes com les mesenquimals, que produeixen cèl·lules dels ossos, cartílags i el greix per tractar malalties com l'artritis.

Cèl·lules mare pluripotents induïdes

Cèl·lules mare pluripotents induïdes. Font: Gepstein Laboratory

Les cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPS) són cèl·lules adultes ja especialitzades (per exemple, de la pell) que han estat reprogramades genèticament in vitro perquè tinguin les propietats de les cèl·lules mare embrionàries.

Per reprogramar les cèl·lules adultes, aquestes són extretes d'adults i cultivades en una placa, on s'insereixen virus creats al laboratori amb gens específics perquè s'integrin amb les cèl·lules i modifiquin la seva informació genètica.

Tot i que les cèl·lules iPS i les cèl·lules embrionàries comparteixen moltes característiques no són totalment iguals, actualment s'estan investigant aquestes diferències, així com nous procediments per a crear iPS.

Tot i que cal seguir investigant, les cèl·lules iPS s'estan utlizando ja per comprovar l'efecte d'alguns fàrmacs que es troben en assaigs clínics i en un futur proper es preveu que siguin útils per a realitzar trasplantaments.

Actualment no es realitzen trasplantaments de cèl·lules iPS perquè alguns estudis amb animals han donat lloc a formacions canceroses, possiblement a causa de la tècnica utilitzada per a reprogramar les cèl·lules.

Cultius de cèl·lules mare

Blastocist, internament posseeix cèl·lules mare. Font: Gnzlndrs

Els cultius de cèl·lules mare no són 100% efectius, hi ha ocasions en què les cèl·lules no creixen ni es divideixen. Però, quan sí que ha resultat eficaç el cultiu, es prenen grups de cèl·lules mare i es creen noves poblacions que van a seguir dividint-se i comencen a diferenciar-se. Les cèl·lules mare poden ser congelades i emmagatzemades en qualsevol moment de l'procés.

Durant el cultiu, les cèl·lules mare poden agrupar-se i especialitzar-se de forma espontània en qualsevol tipus de teixit (muscular, nerviós…). Que siguin capaços d'especialitzar és un senyal que les cèl·lules es conserven en bon estat, però l'ideal és que el procés d'especialització sigui controlat pels investigadors per crear poblacions de cèl·lules específiques.

Per controlar la diferenciació de les cèl·lules mare embrionàries, els investigadors modulen la composició química de l'medi de cultiu, la plaça o les pròpies cèl·lules inserint gens específics.

A través de múltiples estudis s'han creat protocols indicatius de quins paràmetres cal modificar i com fer-ho per a crear cultius de cèl·lules específiques.

De moment no es realitzen trasplantaments de cèl·lules mares embrionàries en humans perquè en alguns estudis amb animals, s'ha observat que poden donar lloc a el desenvolupament de càncers. Així i tot es segueix investigant i són molt prometedores per a futurs tractaments.

Tractaments amb cèl·lules mare

Actualment, l'ús clínic de les cèl·lules mare més estudiat i emprat en la pràctica és el trasplantament de cèl·lules mare sanguínies (hematopoètiques) de la medul·la òssia o el cordó umbilical. S'utilitzen per tractar problemes de la sang i de el sistema immune, així com per renovar les cèl·lules danyades després d'un tractament amb quimioteràpia o radioteràpia.

Cada any més de 26.000 persones són tractades a Europa amb un trasplantament de cèl·lules mare hemetapoyéticas cada any. Les malalties que actualment poden tractar-se amb un trasplantament són:

Leucèmies i linformas

• Leucèmia mielógena aguda.
• Leucèmia limfoblàstica aguda.
• Leucèmia mielógena crònica.
• Leucèmia limfoblàstica crònica.
• Leucèmia mielomonocítica juvenil.
• Limfoma de Hodgkin.
• Limfoma no Hodgkin.

Malalties relacionades amb la medul·la òssia

• Anèmia aplàstica severa.
• Anèmia de Fanconi.
• Hemoglobinúria paroxística nocturna.
• Aplàsia de glòbuls vermells pura.
• Trombocitopenia congènita / amegacariocitosis.
• Síndrome mieloproliferatives i mielodisplàsiques.
• Mieloma múltiple.

Malalties de sistema immune hereditàries

• Immunodeficiència combinada greu.
• Síndrome de Wiskott-Aldrich.

Hemoglobinopaties (malalties dels glòbuls vermells)

• Beta talassèmia major.
• Malaltia de cèl·lules falciformes.

Malalties metabòliques hereditàries

• Malaltia de Krabbe.
• Síndrome Hurler.
• Adrenoleucodistròfia.
• Leucodistròfia metacromàtica.

altres aplicacions

Una altra de les aplicacions dels trasplantaments de cèl·lules mare són els empelts de pell. Aquesta aplicació potser és la més antiga ja que es fa servir des d'abans de comprendre realment com funcionaven les cèl·lules mare.

Els empelts de pell solen realitzar només en casos extrems en què la persona té danyades àmplies zones de la pell, per exemple, per una cremada greu.

El primer empelt de pell es va realitzar en 1970 i des de llavors s'ha estat perfeccionant la tècnica, tot i que encara queda molt camí per recórrer, ja que, actualment la pell empeltada és incapaç de desenvolupar fulículos pilosos o glàndules sudorípares.

Holoclar

L'última aplicació de les cèl·lules mare que s'ha aprovat a Europa ha estat Holoclar, un tractament per reparar els danys que pugui haver patit la còrnia, ja siguin ferides o cremades.

El procediment consisteix a extreure una petita porció de cèl·lules limbars en bon estat, encarregades de reparar la còrnia, i cultivar-les al laboratori fins que formin una fina capa còrnia que pugui ser trasplantada a l'ull de l'pacient.

Regeneració de teixits

Altres possibles aplicacions de les cèl·lules mare estan sent investigades en assaigs clínics. Les principals aplicacions que es troben en recerca són la regeneració de teixits i òrgans, tractament de lesions, el tractament de malalties cardiovasculars i el tractament de malalties cerebrals.

L'ús de les cèl·lules mare per a la regeneració de teixits i òrgans és potser la seva aplicació més estudiada. Si es creen òrgans o teixits a partir de cèl·lules mare, aquests podran ser trasplantats a persones que els necessitin, de fet, ja ha estat creat el primer ronyó amb cèl·lules mare i els resultats són prometedors.

malalties cardiovasculars

Els resultats obtinguts en les investigacions sobre l'ús de les cèl·lules mare en el tractament de malalties cardiovasculars també són molt esperançadors.

En 2013, un grup d'investigadors de l'Hospital General de Massachusetts (Estats Units) va crear vasos sanguinis a parts de cèl·lules mare humanes que van ser implantades en ratolins i funcionaven correctament. Actualment la investigació segueix en curs i estan intentat aplicar sense risc a humans.

malalties cerebrals

L'ús de les cèl·lules mare per al tractament de malalties cerebrals com el Parkinson o l'Alzheimer està sent estudiat utilitzant cèl·lules mare embrionàries pel seu potencial de diferenciació. Els resultats semblen prometedors, encara que els estudis es troben encara en una fase molt primerenca.

L'estudi de les cèl·lules mare no només es realitza per tractar malalties, també són estudiades per conèixer el desenvolupament normal de cèl·lules sanes i entendre millor alguns processos com la divisió i la diferenciació cel·lular.

referències

1. De Lucca, M. (1 de setembre de 2015). What diseases and conditions can be treated with stem cells? Obtingut de EuroStemCell.
2. International Society for Stem Cell Research, ISSCR. (Sf). Types of Stem Cells. Recuperat el 20 de Juny de 2016, d'A Closer Look At Stem Cells.
3. Ministeri de Ciència, Tecnologia i Innovació Productiva de la República Argentina. (Sf). Recuperat el 20 de Juny de 2016, de INCUCAI.
4. National Institutes of Health. (5 de Març de 2015). Stem Cell Information. Obtingut de National Institutes of Health.
5. Schöler, HR (2007). The Potential of Stem Cells: An Inventory. En N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology es Social Challenge (pàg. 28). Ashgate Publishing.
6. Sobre Cèl·lules Mare. (Sf). Tractaments amb cèl·lules mare. Recuperat el 20 de Juny de 2016, de sobrecélulasmadre.com.
7. Terms of use Privacy policy EEO / Affirmative Action Employer. (Sf). Diseases treatable by Transplants. Recuperat el 20 de Juny de 2016, de Be the match.