Medicina regenerativa

Tratamiento con Células Madres (Stem Cells)

La ingeniería tisular puede definirse, como la utilización combinada de células, biomateriales y factores bioquímicos para reparar tejidos lesionados o enfermos.

Es un campo multidisciplinar, que aplica los principios de la ingeniería y de la biología para el desarrollo de sustitutos biológicos que restauren, mantengan o mejoren la función tisular.

Actualmente la ingeniería tisular combina el aporte de células, indiferenciadas o diferenciadas, que se colocan sobre una matriz, a la cual se pueden añadir factores, que aceleren su proliferación e indiferenciación, para ser trasplantadas a la estructura dañada y conseguir su regeneración.

Estas células se deben combinar con un molde que reproduzca la estructura tridimensional tisular, funcional y semejante al tejido que debe reemplazar.

El primer componente son las células troncales pluripontenciales (o CSM, células “Stem” mesenquimales, del inglés Mesenchymal Stem Cells).

Las CSM se caracterizan por tres propiedades: autorrenovación, capacidad de desarrollarse en múltiples líneas celulares y el potencial de proliferar sin límite.

Las CSM poseen una gran capacidad para la autorrenovación y la capacidad de migrar a distintas partes del cuerpo, sobrevivir e incluso establecer nuevas colonias. Son células indiferenciadas, que por mecanismos externos pueden dirigirse, por diferentes vías, hacia distintas líneas celulares.

¿Qué son las Células Madres?

Una célula madre (también denominada célula stem) se define como aquella que tiene las siguientes tres características:

  • Capacidad de autorrenovación o de formar durante su división al menos una copia idéntica de la célula inicial, con las mismas características y propiedades biológicas.
  • Capacidad de diferenciación hacia una (o varias) células maduras con función especializada.
  • Capacidad de proliferación a largo plazo.

¿Cuáles son las características de las Células Madres?

En la actualidad, no se conoce ningún marcador específico que defina a las CSM.

Por este motivo, y para evitar la dificultad a la hora de comparar diferentes trabajos sobre las CSM, la sociedad internacional de terapia celular (ISCT, del inglés “Internacional Society for Cellular Therapy”) propone unos criterios mínimos para definir una CSM

Estos criterios son:

 

  1. Las CSM deben tener capacidad de adherencia al plástico, cuando se mantienen en condiciones estándar de cultivo.
  2. Deben expresar determinados marcadores (CD105, CD73 y CD 90) y no expresar otros marcadores específicos de diversas líneas hematopoyéticas, como CD45 (panleucocitario), CD34 (células progenitoras hematopoyéticas), CD14 o CD11b (monocitos), CD79 alfa o CD19 (linfocitos B), ni tampoco expresar moléculas de clase II del complejo mayor de histocompatibilidad mayor (HLA-DR).
  3. Las CSM deben mostrar capacidad de diferenciarse in vitro, hacia osteoblasto, adipocito y condroblasto.

¿De dónde se obtienen las Células Madres?

En cuanto a las localizaciones, como es esperable por su fácil accesibilidad, la fuente mejor estudiada es la médula ósea, aun sabiendo que su presencia en dicho tejido representa solamente 0,01-0,0001% de las células nucleadas de una medula ósea humana, en función de la edad del paciente.

Una pequeña proporción de CSM puede también ser aislada de sangre procedente del cordón umbilical, de sangre periférica del adulto y de mujeres sanas durante el embarazo.

Las muestras fetales se obtienen durante el primer trimestre de embarazo tanto sanguíneas, como de hígado o médula ósea, pulmón fetal, de las vellosidades coriogénicas de la placenta y del fluido amniótico.

Las CSM del adulto tienen ventajas y son más utilizadas que las embrionarias pues, no plantean ningún problema ético ya que se encuentran en muchos puntos del organismo, son relativamente fáciles de obtener, no tienen problemas inmunológicos y han demostrado una efectividad superior a la de las células embrionarias, sin observarse tumores de nueva aparición relacionados con las células embrionarias.

Además, las células embrionarias, tienen el peligro de rechazo. Se les supone, por tanto, una capacidad de diferenciación similar al de las células embrionarias que permanecen en el esqueleto después del nacimiento, en diversas localizaciones, como la médula ósea, tejido adiposo, paredes venosas, sangre periférica, placenta fetal y materna, ligamento periodontal, periostio y hueso trabecular.

En los aspirados medulares a pesar de obtener una población heterogénea, el proceso es doloroso, la fracción total de CSM presente en la médula es baja (0,001-0,01% o, aproximadamente, 1 CSM por 105 células estromales adherentes) y precisan ser cultivadas un tiempo largo in vitro antes de disponer de las suficientes células.

Comparadas con las CSM de la médula ósea, las células adiposas son más fáciles de obtener, con anestesia local, sin provocar dolor al paciente, mínima morbilidad y se disponen en gran número, aproximadamente 4 x 107 células/100 cm3 de los aspirados grasos frente a 1 x 105 células/30 cm3 de los aspirados de médula ósea.

Disponer de mayor cantidad de CSM en la obtención reduce la cantidad de tejido necesario y reduce o elimina el coste y una larga expansión de las células.

Biomateriales en terapia celular.

Los biomateriales (BM) son esenciales en la terapia celular, ya que son componentes básicos para formar una matriz de sostén y juegan un papel importante en la regeneración tisular.

Constituyen la estructura tridimensional para alojar las células y los factores biológicos que generarán los nuevos tejidos.

El BM ideal para la terapia celular sería el que presentara las propiedades de biodegradación y absorción, pero sin generar una respuesta inflamatoria que interfiera con la función celular y de los tejidos.

Los BM incompatibles generan respuesta inflamatoria y una respuesta de cuerpo extraño que conlleva a su expulsión o necrosis.

Los BM deben tener una adecuada integridad mecánica para soportar la formación de tejido.

Estos materiales requieren tres factores en la terapia celular, que son biocompatibilidad, biodegradación, estabilidad estructural y mecánica.

Una microestructura porosa de los BM es considerada como requisito esencial ya que las células lo necesitan para poder activar los factores de crecimiento, oxigenación y nutrición, usando cada BM según las propiedades del nuevo tejido que se piensa generar.

El colágeno es la proteína más abundante en el cuerpo y ha sido utilizado en muchas aplicaciones de la terapia celular.

El colágeno contiene dominios de adhesión celular, que sirven para la interacción celular, es biocompatible y presenta mínima respuesta inflamatoria y antigénica, degradándose por lisosomas.

La adición de moléculas bioactivas como enzimas, proteínas, secuencias peptídicas y antibióticos añaden funciones a los materiales.

Modificar la superficie de los BM consigue aumentar la especificidad de afinidad y el control de la motilidad.

Moléculas bioactivas como citocinas y factores de crecimiento son potentes reguladores de la función biológica, como es la migración, proliferación y diferenciación celular.

Los BM pretenden similar la matriz extracelular, por eso es muy importante conocer la estructura primaria de la matriz extracelular nativa.

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