Células Madre Embrionarias

Las células madre embrionarias, como su nombre indica, se derivan de embriones. La mayoría de las células madre embrionarias se derivan de embriones que se desarrollaron a partir de huevos que han sido fertilizados in vitro en una clínica de fertilización in vitro y luego donados con fines de investigación con el consentimiento informado de los donantes. No se derivan de los huevos fertilizados en el cuerpo de una mujer.

 ¿Cómo se cultivan las células madre embrionarias en el laboratorio?

El proceso de desarrollo y crecimiento de células en el laboratorio se conoce como cultivo celular. Las células madre embrionarias son generadas por la transferencia de células de un embrión en etapas preimplantatoria a una caja de Petri que contiene un caldo nutritivo conocido como medio de cultivo.

Las células se dividen y se extienden sobre la superficie del plato. La superficie interior de la placa de cultivo es típicamente revestida con células embrionarias de la piel  de ratones que han sido tratadas para que no se dividan. Esta capa de revestimiento de las células se denomina capa de alimentación. Las células de ratón en la parte inferior de la placa de cultivo de las células proporcionan una superficie pegajosa a la que se pueden adjuntar las nuevas células.

Además, las células alimentadoras tienen la capacidad de liberar nutrientes en el medio de cultivo. Los investigadores han ideado maneras de hacer crecer las células madre embrionarias sin la necesidad de utilizar las células alimentadoras de ratón. Este es un avance científico significativo debido al potencial riesgo de que virus u otras macromoléculas potencialmente presentes en las células de ratón puedan ser transmitidos a las células humanas

El proceso de generación de una línea de células madre embrionarias es algo ineficaz, por lo que las líneas no se producen cada vez que células del embrión en etapas de preimplantación se colocan en un plato de cultivo. Sin embargo, si las células cultivadas en la placa logran sobrevivir, se dividen y multiplican lo suficiente como para llenar el plato, posteriormente se retiran con cuidado y se siembran nuevamente en varias placas de cultivo.

El proceso de re-siembra o subcultivo de las células se repite muchas veces y durante muchos meses. Cada ciclo de subcultivo de las células se conoce como un pasaje. Una vez que la línea celular se ha establecido, las células originales pueden producir millones de células madre embrionarias. Las células madre embrionarias que han proliferado en el cultivo de células por un período prolongado de tiempo sin hacer diferenciación en tejidos específicos, son pluripotentes, y si no han desarrollado anormalidades genéticas se conocen como una línea de células madre embrionarias.

En cualquier etapa en el proceso, los lotes de células pueden ser congelados y enviados a otros laboratorios para el cultivo y experimentación.


¿Qué pruebas de laboratorio se utilizan para identificar las células madre embrionarias?

En varios momentos durante el proceso para generar líneas de células madre embrionarias, los científicos analizan las células para ver si presentan las características fundamentales que las definen como células madre embrionarias. Este proceso se denomina caracterización.

Los científicos que estudian las células madre embrionarias todavía no han acordado una batería de pruebas estándar que midan las propiedades fundamentales  de las células. Sin embargo, los laboratorios que crecen las líneas embrionarias humanas de células madre emplean varios tipos de pruebas, incluyendo:

  • Crecimiento y subcultivo de las células madre durante muchos meses. Esto asegura que las células son capaces de crecimiento a largo plazo y auto-renovación. Los científicos inspeccionan los cultivos a través de un microscopio para ver que las células se vean sanas y se mantengan indiferenciadas (que no se conviertan en células de algún tejido especifíco).

  • Utilizando técnicas específicas para determinar la presencia de factores de transcripción que son típicamente producidas por las células no diferenciadas. Dos de los factores de transcripción más importantes son Oct4 y Nanog. Los factores de transcripción ayudan a activar  y desactivar los genes en el momento adecuado, que es una parte importante de los procesos de diferenciación celular y el desarrollo embrionario. En este caso, tanto Oct4 y Nanog están asociados con el mantenimiento de las células madre en un estado indiferenciado, capaces de auto-renovación.

  • Utilizando técnicas específicas para determinar la presencia de marcadores de  superficie celular que son típicamente producidas por las células no diferenciadas.

  • Examinando los cromosomas bajo un microscopio. Este es un método para evaluar si los cromosomas están dañados o si el número de cromosomas ha cambiado. No detecta mutaciones genéticas en las células.

  • Comprobar si las células pueden volver a crecer, o se subcultivan, después de la congelación, descongelación, y re-sembrado en nuevos platos de cultivo.

  • Comprobar si las células humanas embrionarias son pluripotentes por 1) permitir que las células se diferencian espontáneamente en cultivo celular, 2) la manipulación de las células de modo que se diferencian para formar células característicos de las tres capas germinales, o 3) inyectando las células en un ratón con un sistema inmunitario debilitado para detectar la formación de un tumor benigno llamado teratoma. Dado que el sistema inmune del ratón se suprime, las células madre humanas inyectadas no son rechazadas por el sistema inmune del ratón y los científicos pueden observar el crecimiento y la diferenciación de las células madre humanas. Los teratomas generalmente contienen una mezcla de muchas células diferenciadas o diferenciados en parte, esto es indicación de que las células madre embrionarias son capaces de diferenciarse en múltiples tipos de células.

¿Cómo son estimuladas las células madre embrionarias para diferenciarse?

Mientras que las células madre embrionarias en cultivo crecen bajo condiciones apropiadas, pueden permanecer indiferenciada (no especializada). Pero si a las células se les permite agruparse para formar cuerpos embrionarios, comienzan a diferenciarse espontáneamente. Se pueden formar células musculares, células nerviosas, y muchos otros tipos de células. Aunque la diferenciación espontánea es una buena indicación de que un cultivo de células madre embrionarias es saludable, no es una forma eficiente de producir cultivos de tipos celulares específicos.

Por lo tanto, para generar cultivos de tipos de células diferenciadas determinados, como células musculares del corazón, células de la sangre, o células nerviosas, por ejemplo, los científicos tratan de controlar la diferenciación de células madre embrionarias. Se cambia la composición química del medio de cultivo, se altera la superficie de la placa de cultivo, o se modifican las células mediante la inserción de genes específicos. A través de años de experimentación, los científicos han establecido unos protocolos básicos para la diferenciación directa de células madre embrionarias en algunos tipos de células específicas

Si los científicos pueden dirigir de forma fiable la diferenciación de las células madre embrionarias en tipos celulares específicos, pueden ser capaces de utilizar las células resultantes y diferenciadas para el tratamiento de ciertas enfermedades en el futuro. Las enfermedades que pueden ser tratadas mediante el trasplante de células generadas a partir de células madre embrionarias humanas incluyen la enfermedad de Parkinson, la diabetes, lesión traumática de la médula espinal, distrofia muscular de Duchenne, enfermedad cardíaca, y enfermedades de la visión y pérdida de la audición.

Fuente
Los Institutos Nacionales de Salud
NIH Stem Cell Information 
Recursos para la Investigación de Células Madre

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