Básicamente, las células madre son capaces de dirigirse a diferentes tejidos por muchos factores importantes de proteínas responsables de la formación de diferentes órganos y tejidos … como una bola que cae y se voltea en diferentes regiones de una máquina de pinball.
Biotecnología de la naturaleza
Hay muchos tipos diferentes de células madre. Discutiré los más “poderosos” aquí. Se llaman células madre pluripotentes (CPP). Las células madre pluripotentes son las células maestras que básicamente pueden convertirse en células, tejidos u órganos del cuerpo humano (como el corazón o el cerebro). También tienen el poder de autorrenovarse infinitamente, lo que significa que podemos hacer billones de copias de ellos en el laboratorio. Las células madre pluripotentes se utilizan actualmente en programas de investigación en muchos laboratorios de todo el mundo.
Existen principalmente 4 tipos de células madre pluripotentes humanas:
Células madre embrionarias humanas (hESCs) de embriones humanos (típicamente de donaciones de embriones o de embriones descartados en clínicas de FIV)
¿Cuál es la diferencia entre leucocitos y células asesinas frente a los glóbulos blancos?
¿Qué es un diagrama de anafase?
¿La célula generadora es haploide o diploide?
¿Cómo se estructuran los cromosomas en las células animales?
¿Cuál es la función de las moléculas de colesterol en una membrana celular?
ESCs hechos de transferencia nuclear de células somáticas
ESCs hechas de huevos no fecundados (CES de partenogénesis)
Células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) creadas mediante la conversión (reprogramación) de células adultas (somáticas) fácilmente obtenibles a pluripotencia.
De estos n. ° 1 y n. ° 4 se utilizan más ampliamente y actualmente se encuentran en investigación. Obviamente, los iPSCs humanos están libres de todas las controversias éticas que rodean a las células ES humanas. Esto se debe a iPSCs (ahora una tecnología de hace una década), donde podemos tomar las células de un adulto o un joven de la piel, la sangre o el cabello y luego volver a programarlas en el tiempo a un “estado embrionario”. Vea a Shinya Yamanaka la investigación de células madre ganadora del Premio Nobel que descubrió las células iPS. Esta es una tecnología increíble por muchas razones y voy a enumerar algunas de las principales:
Terapia de reemplazo celular: al tomar nuestra propia célula y reprogramarla en el tiempo a las iPSC, ahora podemos generar de manera fácil y eficiente grandes cantidades de estas poderosas células iPS (similares a las células madre embrionarias). Esto significa que podemos usar nuestras propias células iPS y hacer una réplica de nuestro propio corazón o célula cerebral (o incluso ensamblar un órgano completo). Estas células nos permiten capturar un código genético (ADN) de individuos específicos, lo que nos permite hacer nuestra propia réplica viva de células cardíacas o cerebrales. Esto se llama terapia celular autóloga, es decir, tomar autocélulas y crear órganos propios que (posiblemente) no serán rechazados por nuestro propio cuerpo. La viabilidad económica de tal enfoque es aún insostenible. Sin embargo, el enfoque alogénico es actualmente un enfoque más factible. En esto podemos tomar una célula de un individuo emparejado con ADN (comúnmente llamado también halpotype match) (sangre / piel) y crear un panel de iPSCs comunes. Esperamos que en otra década podamos tener lista la biblioteca de las líneas de iPSC listas para usar. Tal vez el donante de la línea iPSC ideal del prescriptor podría ser un individuo que sea un hermano saludable emparentado con ADN o un pariente.
Modelos para estudiar la patogénesis de las enfermedades humanas. Muchos laboratorios de investigación, incluido el mío, actualmente usan iPSCs específicos para pacientes y sus células derivadas, como cerebro y corazón, para aprender sobre la génesis de una enfermedad específica. Cuándo y por qué ocurrió específicamente para el paciente individual, y qué causa la variación en los síntomas clínicos observados en muchos pacientes afectados por la misma enfermedad. Esto nos permite aprender mejor acerca de los mecanismos humanos específicos (porque los humanos no son ratones) y luego probar medicamentos para bloquear esos mecanismos que causan enfermedades.
Descubriendo nuevas drogas. Use iPSCs como una fuente relevante de células humanas en grandes plataformas de investigación farmacológica y biotecnológica para probar nuevas drogas contra enfermedades cerebrales y cardíacas degenerativas / del desarrollo. Las plataformas existentes de células tumorales / inmortalizadas eventualmente se volverán irrelevantes y se eliminarán gradualmente de los programas de descubrimiento de fármacos. Este enfoque a veces se clasifica bajo medicina de precisión o medicina personalizada.
Diagnóstico / descubrimiento de biomarcadores. Las células humanas relevantes derivadas de células madre, de muchos individuos con diferentes genotipos, género, raza y etnia, son ideales para descubrir biomarcadores para el diagnóstico precoz de la enfermedad.
Pruebas toxicológicas. Del mismo modo, espero que nuestras agencias ambientales como la EPA adopten derivados relevantes de estas células madre humanas para probar y evitar que los químicos tóxicos penetrantes se filtren en nuestra sociedad.
Derivando corazón, células cerebrales u otras células de células madre pluripotentes.
El proceso de tomar células madre y convertirlas en un corazón o células cerebrales se llama diferenciación. Muchos factores se usan de una manera gradual y muy controlada para convertir las células madre pluripotentes en subtipos específicos de células cerebrales o cardíacas. En resumen, las células madre PUEDEN formar células cardíacas o cerebrales. El formato principal para crear y aplicar tales células diferenciadas es:
Células “2D”. En una placa de Petri, las PSC pueden guiarse cuidadosamente para crear células cerebrales y cardíacas específicas que forman componentes de los órganos completos. Una vez que podamos hacer todas estas partes, esperamos juntarlas en las proporciones correctas con las conexiones y orientaciones apropiadas.
Mini organoides “3D”. En lugar de utilizar el método de ensamblaje de componentes y persuadir a los PSC en cada vuelta y cada paso del proceso de diferenciación, algunos investigadores utilizan el principio de autoorganización al diferenciar los PSC para crear mini órganos humanos, denominados organoides. Los investigadores permiten que los PSC hagan su trabajo, como lo harían en la naturaleza durante el desarrollo embrionario humano que conduce a la formación de órganos. Proporcionamos algunos indicios externos para ayudar gentilmente en este proceso, pero no tan “invasivo” como el método 2D. Luego, estas PSCs con el tiempo se convierten en mini organoides de cerebro y corazón. Típicamente, el proceso para hacer un mini corazón o organoide cerebral toma de 3 a 6 meses en el laboratorio. Lea un comentario científico sobre esto aquí.
Bioimpresión 3D En los próximos años, esperamos tomar las células 2D humanas hechas en el plato y bioimprimirlas en andamios sintéticos o de sustrato natural para crear órganos completamente nuevos. Lea un comentario científico sobre esto aquí. Esta tecnología es simplemente increíble y algún día podría ayudar en la escasez de órganos de donantes para trasplantes. Artículo de Wikipedia sobre bioimpresión en 3D.
También existe otro método floreciente para crear células cardíacas o cerebrales que no requieren células madre. Una discusión más amplia sobre esto está fuera del alcance de esta respuesta. Este método se llama transdiferenciación donde puedes tomar las células adultas somáticas y convertirlas directamente en el tipo de célula objetivo (¡es alquimia!). El principal inconveniente es que necesitaremos un gran número de células fuente de partida (piel / sangre) para convertir y producir un número suficiente de células cardíacas o cerebrales, de modo que puedan ser útiles en terapias celulares de traslación.
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