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La Nueva Biología de Células Madre (Algo para todos)

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La nueva biología de células madre: Algo para todos La capacidad de las células madre adultas multipotenciales para cruzar las fronteras linaje (transdiferenciarse) está causando actualmente un acalorado debate en la prensa científica. Los proponentes ver las células madre adultas como una alternativa atractiva al uso de células madre embrionarias en la medicina regenerativa (el tratamiento de la diabetes, la enfermedad de Parkinson, etc). Sin embargo, los opositores han puesto en duda la existe
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  La nueva biología de células madre: Algo para todos   La capacidad de las células madre adultas multipotenciales para cruzar las fronteras linaje (transdiferenciarse) está causando actualmente un acalorado debate en la prensa científica.   Los proponentes ver las células madre adultas como una alternativa atractiva al uso de células madre embrionarias en la medicina regenerativa (el tratamiento de la diabetes, la enfermedad de Parkinson, etc).   Sin embargo, los opositores han puesto en duda la existencia misma del proceso, alegando que la fusión celular es responsable del fenómeno.   Esta revisión tiene por objeto proporcionar una evaluación crítica de la literatura actual en el campo de las células madre adultas. En la actualidad existe un gran entusiasmo y expectación en la comunidad de células madre.   Esto se srcina en el descubrimiento de que las células madre pluripotentes se pueden cultivar a partir de tejido fetal humano y conservan su capacidad de dar lugar a una variedad de tipos de células diferenciadas que se encuentran en los tres germen embrionario layers.1 Estas células madre embrionarias (ES), aislado por primera vez en 1981, se derivan de la masa celular interna del blastocisto y el tejido gonadal fetal.   Aunque esto abre la posibilidad tentadora de tejido diseñador y la ingeniería de órganos, que se ve empañado por las cuestiones éticas que rodean el uso de estas células recolectadas a partir de embriones humanos tempranos. Aquellos que creen que la clonación terapéutica sea inmoral han promovido un importante hito reciente, a saber, la plasticidad de células madre adultas de la constatación de que las células madre adultas no son, de hecho, linaje restringido.   Ahora se cree que estas células son capaces de dar lugar a otros tipos de células en una nueva ubicación, no presentar normalmente en su órgano de srcen, además de su progenie habitual en su órgano de residencia.   Algunos han afirmado que debido a las células madre adultas pueden ser inducidas a diferenciarse en varios linajes celulares, ya no se necesitan células madre embrionarias de blastocistos y de fetos abortados.   El concepto de plasticidad también plantea la posibilidad de la reparación de órganos en su defecto de un individuo mediante el trasplante de-por ejemplo, las células madre de médula ósea autólogos para reemplazar su hígado enfermo.   Aunque esto se ha demostrado que es Posible en el modelo amouse, 2 hay un largo camino por recorrer antes de que esta tecnología puede ser aplicada a los seres humanos. Algunas células madre adultas multipotenciales pueden cruzar los límites de linaje (transdiferenciarse) cuando han sido reubicados, que hacen otras células especializadas apropiadas a su nuevo nicho.   Las células madre de la médula ósea son particularmente flexibles y son capaces de contribuir de manera útil a varios órganos receptores, en particular el hígado y el miocardio, rescatando animales de defectos genéticos y daño al órgano.   Algunos han argumentado que el fenómeno debería ocurrir naturalmente en los órganos en buen estado antes de aceptar la plasticidad de células madre.   Un argumento en contra es que el daño de órganos es esencial para permitir transdiferenciación que se produzca en los niveles reconocibles: es en gran medida en el contexto clínico de daño orgánico grave que cabría prever células madre explotan con transdifferentiating potencial.   Varios estudios han cuestionado el concepto de plasticidad de células madre.   Cuestiones han incluido la imposibilidad de reproducir los datos y, más notoriamente, la sugerencia de que algunas células adultas reprogramadas podrían parecer realmente células injertadas fusión con células en su nueva ubicación.   Esto se basa en la co-cultivo de la médula ósea con células altamente volátiles ES, células madre no adultos, y observando las células tetraploides ocasionales resultantes de la fusión de los dos tipos de células.   No hay evidencia de los experimentos in vivo que se produce la fusión de células, por otra parte, los datos impresionantes están surgiendo ahora que las células de médula ósea seleccionadas son extremadamente maleables y pueden ser inducidas in vitro en muchos tejidos.   Estos son los primeros días en el campo de las células madre adultas de plasticidad experimentación, y aunque muchos de los datos no han demostrado que las células injertadas son  clonogenic y producen descendencia funcional en su nueva ubicación, un creciente cuerpo de evidencia indica que ciertas células madre hematopoyéticas tienen considerable potencial en el tratamiento y la reparación de varios órganos vitales. Esta revisión resume el campo de rápido desarrollo de la investigación con células madre, prestando especial atención a frenar la plasticidad celular y algunas de las posibles funciones clínicas de la enfermedad, tanto malignas y no malignas. ¿CUÁLES SON LAS CÉLULAS MADRE?   Las células madre deberán poseer dos rasgos característicos: en primer lugar, que debe ser capaz de renovarse y, en segundo lugar, deben tener la capacidad de diferenciación multilinaje, como lo demuestran los estudios con marcadores clonales.   Sin embargo, las células madre tienen diferentes grados de potencial.   Esto va desde la totipotencia (capacidad de formar el embrión y el trofoblasto de la placenta) del oocito fertilizado (el cigoto), a la (capacidad de diferenciarse en casi todas las células que surgen de las tres capas germinales) pluripotencia de las células ES, a la pluripotencialidad (capacidad de producir una gama limitada de linajes de células diferenciadas adecuadas para su ubicación) de la mayoría de las células madre de tejidos basados en, y por último a la unipotentiality (sólo es capaz de generar un tipo de células) de las células tales como las células madre epidérmicas y la espermatogonias de los testículos.   Entre la célula madre y su progenie de terminal por lo general hay varias células intermedias de aumentar el compromiso.   Éstos se conocen como células de amplificación de tránsito.   Las células madre son relativamente indiferenciada, y en la mayoría de los tejidos no son capaces de llevar a cabo las funciones especializadas de la descendencia a la que dan lugar.   Las primeras investigaciones se concentró en las células madre hematopoyéticas (HSC) de la médula ósea, y éstos están bien caracterizadas, pero las células madre son conocidos ahora que existen en la mayoría de los órganos del cuerpo, con la posible excepción del corazón.   En la mayoría de los tejidos, las células madre forman una población minoritaria, por lo general sólo 1-2% o menos de la celularidad total. Auto renovación es necesaria si un órgano o tejido es sobrevivir continuo insulto de célula sencilla arrojar a los gustos de la lesión isquémica y xenobióticos.   Se necesitan muchos tipos diferentes de células madre para sobrevivir el curso de la vida de un animal.   A través de las divisiones asimétricas, las células madre adultas son capaces de producir sólo el número correcto de células diferenciadas, en adición a las células madre hija, con propiedades idénticas a la célula de la que fueron derived.Within una población, el número de células madre se mantienen por una probabilidad de auto renovación del 50% (figura 1).   Esto podría lograrse por cada célula madre siempre someterse a la división asimétrica.   En condiciones de exceso de estrés no las células madre son el ciclismo lento, y en la médula ósea sólo el 10% están en el ciclo celular al mismo tiempo.   Esto actúa como un mecanismo para proteger las células de los errores que son propensas a producirse en el proceso de la síntesis de ADN.   Otros mecanismos parecen estar presentes en las células madre intestinales: se ha informado de que algunos de su ADN está presente en hebras inmortales (es decir, la misma plantilla de hebras de ADN permanecen juntos a través de divisiones sucesivas), evitando por lo tanto la acumulación de errores de replicación en el detener genoma de la célula. EL NICHO STEM CELL   Se han propuesto varias teorías para explicar los métodos de determinación de linaje: extrínseca (a través de factores de crecimiento, estroma, o influencias externas), intrínseca (por ejemplo, factores nucleares), o ambos.   Actualmente se está poniendo mucho énfasis en el medio ambiente en el que se coloca una célula madre su nicho .   Un nicho es un subconjunto de células de tejido y sustratos extracelulares, que in vivo favorece la existencia de la célula madre en el estado indiferenciado.   Las tres dimensiones de medio ambiente en el que reside la célula apoya y controla su auto-renovación y la  producción de progenie.   Interacción con otros tipos de células y los componentes de la matriz extracelular se cree que influyen en la supervivencia y el desarrollo de las células comprometidas.   Uno de los receptores más estudiados en la matriz extracelular es b1 integrina, la alta expresión de lo que podría ser necesaria para mantener las células madre epidérmicas.   Las integrinas mantienen las células en su lugar, y en sus células ausencia dejan el nicho ya sea a través de diferenciación o apoptosis.7-9 Parece que en última instancia la capacidad de una célula para permanecer en el estado indiferenciado, proliferar, o diferenciar depende de la expresión de varios factores de transcripción dentro de ella.   Estas pueden surgir ya sea de fuentes intrínsecas o extrínsecas o, más probablemente, una combinación de los dos (es decir, múltiples señales positivas y negativas recibidas a través de citoquinas y otros receptores de estabilización una vía en particular). En última instancia la capacidad de una célula para permanecer en el estado indiferenciado, proliferar, o diferenciar depende de la expresión de varios factores de transcripción dentro de ella Un buen ejemplo de un lugar es en las pequeñas criptas intestinales y de colon (fig. 2), donde se requiere un flujo constante y fundamentalmente unidireccional de células procedentes de cerca de la base de las criptas.   El nicho está formado por la base de la propia cripta y los alrededores, aplicado como muy estrechamente células mesenquimales-los miofibroblastos pericryptal.   Hay una comunicación entre los miofibroblastos y las células epiteliales de las criptas.   Varios genes de factores de crecimiento se expresan por las células del estroma, aunque los receptores de los factores de crecimiento codificados están situadas en las células epiteliales (por ejemplo, factor de crecimiento de queratinocitos (KGF) y el factor de crecimiento de hepatocitos).   En promedio, se cree que cuatro y cincuenta y seis células madre a residir cerca de la base de cada cripta.   Se ha demostrado que los ratones que carecen de los alelos para el cuadro de factor de transcripción de HMG (grupo de alta movilidad) Tcf-4 no pueden mantener una población proliferatively competente de pequeñas criptas intestinales.   Esto demuestra la necesidad para la señalización positiva en el mantenimiento del fenotipo de células madre durante las primeras etapas de desarrollo de células madre. La familia de proteínas de señalización de Wnt también es conocido por ser importante en la regulación de la determinación del destino celular y la proliferación celular, especialmente durante el desarrollo embrionario.   La vía Wnt utiliza una proteína secretada de señalización, una proteína transmembrana, y la maquinaria intracelular compleja para retransmitir señales de la superficie celular al núcleo.   La señalización es dependiente de la presencia o ausencia de la proteína intracelular b-catenina.   Cuando la señal está ausente, el complejo de la destrucción (compuesto por axin, APC (la proteína supresora de tumores codificada por el gen de la poliposis adenomatosa), y el glucógeno sintasa quinasa 3b) Marcas de b-catenina para la destrucción.   Cuando la señal está presente, el complejo de destrucción se desactiva, las concentraciones de b-catenina a continuación, se elevan y b-catenina entra en el núcleo y, a través de una proteína de unión a ADN, activa la expresión de casetes de genes diana específicos. A lo largo de la vida, el número de nichos tiene que aumentar para mantenerse al día con las crecientes demandas de tanto el desarrollo como factores de estrés ambientales.   Algunas, como las criptas del intestino, hacer esto ramificación y la fisión, mientras que otros tienen la capacidad para la producción de novo.   Los nichos son capaces de hacer frente a la demanda después de la pérdida de tipos de células particulares. STEM plasticidad de las células   Hasta hace poco, se creía que las células madre específicas de órganos fueron linaje restringido.   El trabajo reciente ha cuestionado esta, y propuesto que las células madre adultas pueden tener capacidades de diferenciación mucho más amplias (fig 3).   Uno de los primeros de estos mostraron que  las células derivadas de médula ósea podrían apuntar y diferenciarse en músculo.   Otros demostraron aparente transdiferenciación de médula ósea en el hígado, los riñones, los cardiomiocitos, linajes de células neuronales, y el intestino.   En contradicción con algunas de las bases de la embriología, el fenómeno no se limita a la srcen de una célula en el tricapa embriológico, como se muestra por la reconstitución de médula ósea a partir de cultivos de neuroesferas.   La mayor parte de este trabajo se ha basado en la aparición de células positivas de cromosoma Y en una hembra receptora de un trasplante de médula ósea en animales machos y humanos. Marcadores tales como LacZ y la proteína verde fluorescente también se han utilizado, por lo general en combinación con marcadores de linaje, a ilustrar el interruptor en el destino (transdiferenciación) de las células trasplantadas. Sin embargo, ha habido un cierto escepticismo sobre la validez de varias de estas técnicas.   El estándar de oro sería para mostrar que una célula madre en circulación no sólo injertado en otro órgano y asume los rasgos fenotípicos de las células residentes, sino también poseía el mismo potencial multilinaje y actividad funcional como ellos.   La funcionalidad ha sido el atributo más difícil de demostrar, pero se ha demostrado más convincente por el rescate de los ratones con una enfermedad metabólica del hígado potencialmente fatal.   Aquí, después de un trasplante de médula ósea en el hígado fue repoblada con células derivadas del trasplante. Anderson y sus colegas han argumentado que las reclamaciones por la plasticidad de células madre sólo se pueden hacer si el proceso se puede demostrar que producen de forma natural el uso de células que no han sido manipuladas ex vivo antes del trasplante de órganos que no han sido dañados.   Esto sería muy difícil de hacer, ya que cualquier manipulación de cualquier anfitrión, el donante, o las propias células sería visto como natural .   El daño grave de órganos que está presente en gran parte de este trabajo puede ser de especial importancia cuando se ve en un contexto clínico. Basado en co-cultivo de células ES con cualquiera de hueso células madre neurales o de médula, dos publicaciones recientes han sugerido que las observaciones experimentales anteriores de adulto transdiferenciación de células madre como resultado de la fusión de las células de médula ósea con las células diferenciadas del nuevo órgano.   Su conflicto especulaciones con las observaciones de, por ejemplo, la tiroiditis posparto: una paciente de haber tenido un hijo varón tenía grupos de células foliculares tiroideas totalmente diferenciadas que llevan un cromosoma X y un cromosoma Y (fig 4).   Aceptando que la fuente de las células transdiferenciadas era del feto y no un trasplante deliberada, no hay células foliculares estaban XXXY, lo que sugiere la fusión de células no era responsable del fenómeno.   Otro argumento contra la fusión de ser responsable de transdiferenciación aparente proviene de la reciente trabajo in vitro por Jiang Ellos demostraron que la única, la médula ósea euploide derivan las células progenitoras adultas multipotentes podrían diferenciarse en células de las tres capas germinales.   Estas células nunca habían sido co-cultivadas con células madre embrionarias o células madre específicas de tejido, por lo que no era posible para la fusión de haber sido responsable de la transición. Dos publicaciones recientes han sugerido que las observaciones experimentales anteriores de adulto transdiferenciación de células madre como resultado de la fusión de las células de médula ósea con las células diferenciadas de la nueva órgano La médula ósea   La médula ósea es un tejido derivado del mesodermo que consiste en un componente celular hematopoyética complejo con el apoyo de un microambiente compuesto de células estromales embebidas en una matriz extracelular compleja.   Contiene células madre HSCs y mesenquimales (MSC), que pueden ser tanto derivan de una célula de explosión-como común primitiva.
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