¿Qué son las células madre embrionarias y sus principales características?

Las células madre embrionarias son células especiales que se encuentran en los embriones en sus primeras etapas. Estas células presentan tres características principales: pluripotencia, autorrenovación y pueden transformarse en cualquier tipo de célula. Pueden generar tejidos a partir de las capas de ectodermo, mesodermo y endodermo. Las células madre embrionarias son diferentes de las células madre adultas: pueden replicarse a sí mismas sin interrupción. También pueden transformarse en todo tipo de células corporales. Los científicos consideran que estas células son importantes para la medicina y la investigación.

Origen de las células madre embrionarias

Fuente del blastocisto

Tallo embrionario Las células se forman muy temprano en la vida humana. Los científicos obtienen estas células del interior de un blastocisto. El blastocisto se forma cinco o seis días después de la fecundación. En ese momento, el embrión es una esfera hueca con unas 50 células. La parte interior se convertirá en el feto. Las células externas formarán la placenta. Esto ocurre antes de que el embrión se adhiera al útero.

La mayoría de los embriones para investigación provienen de embriones sobrantes generados durante la FIV. Las parejas suelen tener embriones sobrantes después de los tratamientos de fertilidad. Si no los necesitan, pueden donarlos para investigación. Los investigadores prefieren usar embriones congelados. Esto ayuda a evitar problemas éticos y da tiempo a las familias para elegir. En ocasiones, también se donan embriones que no pueden utilizarse para el embarazo después de las pruebas.

Nota: Las familias deben estar de acuerdo antes de utilizar embriones para investigación. Esto protege sus derechos y decisiones.

Derivación in vitro

Los científicos utilizan diferentes métodos para obtener la masa celular interna del blastocisto.

La inmunocirugía utiliza anticuerpos especiales para eliminar las células externas.
La disección mecánica utiliza pequeñas agujas para separar la masa interna.
La disección láser utiliza una luz enfocada para cortar la masa interna.
La siembra directa coloca todo el blastocisto sobre células alimentadoras sin eliminar la masa interna.

Tras obtener la masa celular interna, se coloca en capas de alimentación, a menudo de células de ratón, y se cultiva en medios especiales. Los pasos son los siguientes:

Cultivar embriones congelados hasta que se conviertan en blastocistos.
Utilice microcirugía para obtener la masa celular interna.
Coloque la masa celular interna sobre células alimentadoras con nutrientes.
Deje que las células crezcan y formen colonias.
Traslada las colonias a nuevos platos para seguir creciendo.
Comprueba si el Las células pueden convertirse en diferentes tipos de células.

Aproximadamente el 12,81 TP3T de los embriones donados dan lugar a nuevos líneas de células madre embrionariasTanto los embriones de buena calidad como los de menor calidad pueden funcionar. Este cuidadoso proceso ayuda a los científicos a crear líneas celulares estables para la investigación y la medicina.

Características principales

Pluripotencia

La pluripotencia es lo más importante células madre embrionariasEsto significa que una célula puede convertirse en cualquier célula del cuerpo. Los científicos llaman a estas células pluripotentes porque pueden producir tejidos a partir de las tres capas germinales. El ectodermo produce el sistema nervioso y la piel. El mesodermo produce músculos, huesos y sangre. El endodermo produce el intestino, el hígado y los pulmones. Los investigadores han demostrado que las células madre pluripotentes pueden convertirse en estos tipos de células buscando marcadores genéticos especiales. Por ejemplo, NES, SOX1 y PAX6 muestran neuroectodermo. FOXA2, SOX17 y GATA6 muestran endodermo. Los científicos también utilizan pruebas de proteínas para verificar si estas células pueden convertirse en las tres capas germinales.

La pluripotencia permite que las células madre embrionarias sean fuente de cualquier tipo celular en el organismo. Esta capacidad especial las hace útiles para la investigación y la medicina.

Los investigadores utilizan diferentes experimentos para demostrar la pluripotencia: 1. Injertan células pluripotentes en ratones y observan si producen teratomas, que son tumores con tejidos de las tres capas germinales. 2. Cultivan cuerpos embrionarios en el laboratorio, que son grupos de células que muestran características pluripotentes. 3. En estudios con ratones, los científicos introducen estas células en blastocistos y verifican si contribuyen a la formación de todas las partes del embrión.

A continuación se muestra una tabla que muestra algunas formas comunes en que los científicos prueban la pluripotencia:

Tipo de prueba	Lo que muestra
Formación de teratomas en ratones	Las células pueden crear tejidos a partir de las tres capas germinales.
Formación del cuerpo embrioide	Las células forman tipos de células mixtos en el laboratorio.
Contribución de la quimera de la línea germinal (ratones)	Las células ayudan a construir todas las partes de un ratón en desarrollo.
Expresión de genes marcadores	Las células muestran genes vinculados a la pluripotencia y los pierden al madurar

Auto-renovación

La autorrenovación significa que las células madre embrionarias pueden replicarse durante mucho tiempo sin sufrir cambios. Esto las mantiene jóvenes y sanas. En el laboratorio, los científicos cultivan estas células durante meses o años. Las células se siguen dividiendo y no pierden sus características especiales. Las células madre embrionarias de ratón necesitan una señal llamada LIF para mantener la autorrenovación. LIF activa una vía llamada JAK-STAT3, que ayuda a las células a mantenerse pluripotentes. Las células madre embrionarias humanas necesitan otras señales y células alimentadoras especiales para facilitar la autorrenovación.

Los investigadores comprueban la autorrenovación mediante la búsqueda de ciertos marcadores, como Oct-4, Nanog y Sox-2. Si las células conservan estos marcadores, permanecen indiferenciadas y pluripotentes. Los científicos también utilizan la citometría de flujo para contar cuántas células aún conservan estos marcadores después de muchas divisiones.

La autorrenovación permite que las células madre embrionarias proporcionen un suministro constante de células pluripotentes para la investigación y la terapia.

Diferenciación

Las células madre embrionarias comienzan como células no especializadas. Al principio, no desempeñan ninguna función en el organismo. Pero con las señales adecuadas, estas células pueden convertirse en células especiales, como células nerviosas, musculares o sanguíneas. Esto se denomina diferenciación. Los científicos guían la diferenciación modificando las señales y los nutrientes del cultivo celular. A medida que las células cambian, pierden pluripotencia y adquieren nuevos marcadores que indican su nueva función.

Algunos marcadores principales de embriones indiferenciados células madre son:

Nanog
4 de octubre
Medias Rojas-2
SSEA-3 y SSEA-4
TRA-1-60 y TRA-1-81

Cuando las células comienzan a diferenciarse, pierden estos marcadores y adquieren otros nuevos que coinciden con su nuevo tipo celular. Esta capacidad de pasar de no especializada a especializada hace que los embriones... célula madreEs ideal para estudiar el desarrollo y la enfermedad.

Las características de las células madre embrionarias (pluripotencia, autorrenovación y capacidad de diferenciarse) las hacen diferentes de otros tipos de células.

Células madre embrionarias humanas y de ratón

Células madre embrionarias humanas

Células madre embrionarias humanas Provienen de la masa celular interna. Esta parte se encuentra dentro de un blastocisto humano. Los científicos cultivan estas células en laboratorios con especial cuidado. Utilizan activina A y FGF2 para mantener las células "preparadas". Preparadas significa que las células pueden convertirse en muchas células del cuerpo. Sin embargo, no son tan flexibles como las células "vírgenes" en algunos animales. Cuando estas células crecen, se ven planas en la placa. Requieren un manejo cuidadoso porque son sensibles al dividirse en células individuales.

Los investigadores utilizan estas células para estudiar el crecimiento del cuerpo. También prueban nuevos medicamentos con ellas. Estas células ayudan a los científicos a comprender mejor las enfermedades y a encontrar maneras de reparar los tejidos dañados. Las células madre embrionarias humanas son muy similares a las células madre del epiblasto de ratón. Ambas reaccionan a las señales de crecimiento de forma similar. Ambas necesitan activina A y FGF2 para mantenerse pluripotentes.

Las células madre embrionarias humanas no utilizan la señal LIF como las células madre embrionarias de ratón. Utilizan otros métodos para conservar sus habilidades especiales.

Células madre embrionarias de ratón

Células madre embrionarias de ratón También provienen de la masa celular interna. Pero son diferentes de las células madre embrionarias humanas. Los científicos mantienen células madre embrionarias de ratón en un estado "natural". Utilizan LIF y dos sustancias llamadas 2i. Esto ayuda a que las células permanezcan indiferenciadas y puedan convertirse en cualquier tipo celular. Las células madre embrionarias de ratón crecen en grupos con forma de cúpula en placas de cultivo. Pueden dividirse en células individuales y conservar sus capacidades.

La siguiente tabla muestra en qué se parecen y se diferencian las células madre embrionarias humanas y de ratón:

Característica/Marcador	Células madre embrionarias de ratón	Células madre embrionarias humanas
Estado de pluripotencia	Ingenuo	Preparado
Dependencia del factor de crecimiento	LIF/2i	Activina A, FGF2
Morfología de las colonias	En forma de cúpula	Departamento
Sensibilidad a la disociación de células individuales	Insensible	Sensible
Habilidad de formación de quimeras	Alto	No es típico

Las células madre embrionarias de ratón necesitan la vía LIF para su autorrenovación. Las células madre embrionarias humanas no utilizan esta vía. Estas diferencias demuestran por qué los científicos utilizan métodos distintos para cultivar y estudiar estas células en cada especie.

Aplicaciones

Medicina regenerativa

La medicina regenerativa utiliza células madre embrionarias para reparar o reemplazar tejidos dañados. Estas células son especiales porque pueden transformarse en cualquier tipo de célula. Médicos y científicos las utilizan en diversas áreas, como la atención oftalmológica, la reparación de nervios, los problemas cardíacos y la diabetes. Por ejemplo, los médicos han utilizado estas células para ayudar a personas con... lesiones de la médula espinalTambién han ayudado a personas con enfermedades oculares a ver mejor. Estas células pueden ayudar al corazón a sanar después de una lesión. También se utilizan para producir nuevo tejido hepático y cartilaginoso. De esta manera, se ayuda al cuerpo a generar nuevos tejidos y puede ayudar a personas con lesiones o enfermedades crónicas.

La siguiente tabla enumera algunas formas en que se utilizan las células madre embrionarias en medicina regenerativa:

Campo clínico	Condición tratada	Tipo de célula utilizada
Neurología	Médula espinal lesiones	Células neuronales derivadas de células madre embrionarias
Oftalmología	Degeneración macular, glaucoma	Células retinianas derivadas de células madre embrionarias
Cardiología	Cardiopatía	cardiomiocitos derivados de ESC
Endocrinología	Diabetes	Células pancreáticas derivadas de células madre embrionarias
Ortopedía	Osteoartritis	condrocitos derivados de células madre embrionarias

Los médicos introducen estas células en el cuerpo mediante inyección o cirugía. En ocasiones, utilizan soportes especiales llamados bioandamios para ayudar a que las células crezcan en el lugar adecuado. La medicina regenerativa ofrece esperanza para el tratamiento de enfermedades que antes se creían incurables. Sin embargo, aún existen normas importantes y cuestiones éticas en la investigación con células madre.

Investigación y pruebas de drogas

Las células madre embrionarias son importantes para la investigación y el análisis de fármacos. Los científicos utilizan estas células para crear modelos de tejidos humanos. Esto les ayuda a estudiar enfermedades y probar nuevos medicamentos. Por ejemplo, cultivan células cardíacas y nerviosas a partir de células madre embrionarias. Esto les permite comprobar si los nuevos fármacos son seguros y eficaces. Estos modelos muestran cómo los fármacos afectan a las células humanas reales. Esto mejora las pruebas de seguridad y reduce la necesidad de realizar ensayos con animales.

Los científicos utilizan células madre embrionarias para probar si los medicamentos son seguros para el corazón y el cerebro.
Fabrican miniórganos, llamados organoides, para estudiar enfermedades y efectos de medicamentos.
Los científicos pueden crear células para modelar enfermedades como la ELA y el Parkinson.
La investigación con células madre embrionarias permite a los científicos cambiar genes para encontrar nuevos objetivos farmacológicos.

Este trabajo demuestra cómo las células madre embrionarias pueden ayudar a tratar enfermedades. La investigación con estas células continúa contribuyendo a la reparación de tejidos y podría ayudar a muchos pacientes.

Ética

Preocupaciones éticas

Preocupaciones éticas Son importantes en la investigación con células madre embrionarias. A muchas personas les preocupa el destino de los embriones. Algunos creen que la vida comienza en la concepción y consideran incorrecto destruir embriones para la investigación. Otros creen que la investigación puede ayudar a muchas personas. Apoyan el uso de embriones con fines científicos. Cada religión y cultura tiene sus propias creencias sobre cuándo comienza la vida y qué es correcto.

A continuación se presentan algunas de las principales preocupaciones éticas:

La destrucción de embriones para obtener células hace que la gente cuestione el valor de la vida humana temprana.
Algunas personas piensan que utilizar embriones para investigaciones no respeta sus derechos.
Los donantes deben dar su consentimiento informado. Necesitan saber cómo se utilizarán sus embriones.
A algunos les preocupa que las mujeres en tratamientos de fertilidad puedan perder el control sobre sus embriones.
En algunos lugares se permite utilizar embriones extra de la FIV, pero en otros no.

Las preocupaciones éticas también implican la necesidad de normas claras y la aprobación de los comités de ética. Estos grupos garantizan que la investigación proteja a los donantes y respete sus decisiones. Muchos científicos intentan ahora utilizar otras fuentes, como las células madre adultas, para evitar estos problemas.

Las personas en distintos países tienen opiniones diferentes sobre la investigación con células madre embrionarias. En Estados Unidos, fuertes convicciones morales y religiosas influyen en el debate. En Europa y Canadá, la gente suele preocuparse más por ayudar a la sociedad. Algunos países apoyan la donación si ayuda a tratar enfermedades. En otros lugares, la gente desconfía del proceso o no cuenta con suficiente información, por lo que no lo apoyan tanto.

Regulación

Las normas para la investigación con células madre embrionarias varían según el país. En Europa, no existe una ley única para todos los países. Algunos permiten la investigación, pero otros la prohíben. La Unión Europea tiene normas que limitan los fondos destinados a la producción de embriones exclusivamente para investigación. Cada país decide su grado de rigor o transparencia. Grupos de ética y leyes especiales ayudan a orientar estas decisiones.

En Estados Unidos, las normas no son las mismas en todas partes. Algunos estados, como California, otorgan fondos y apoyo a la investigación con células madre. Otros estados tienen límites o prohibiciones estrictas. Las leyes federales suelen limitar los fondos para la investigación que destruye embriones. Los estados pueden establecer sus propias normas, por lo que el sistema es complejo.

Región	Reglas y políticas principales	Puntos clave
Europa	La UE limita la financiación para la creación de embriones; cada país establece sus propias leyes	No existe una ley única; algunos países lo permiten, otros lo prohíben; grupos éticos orientan las decisiones
Estados Unidos	Las normas estatales y federales difieren: algunos estados financian la investigación, otros la restringen o la prohíben.	La financiación federal suele ser limitada; los estados cubren las lagunas; las normas pueden cambiar con nuevas leyes o líderes

Estas normas muestran cómo las preocupaciones éticas y los valores locales influyen en la investigación con células madre. Los científicos deben cumplir las leyes locales y nacionales para realizar su trabajo.

Las células madre embrionarias tienen características especiales. Pueden convertirse en cualquier tipo de célula. También pueden replicarse. Los científicos utilizan estas células para realizar grandes descubrimientos. Por ejemplo, han creado células cardíacas que laten. También las utilizan para estudiar enfermedades. Las células madre embrionarias humanas nos ayudan a comprender cómo crece el cuerpo y a probar nuevos tratamientos. Aún se debate sobre la ética del uso de embriones. El futuro de la ciencia de las células madre aún está en debate.

Se están descubriendo nuevos tratamientos, pero aún existen cuestiones éticas. El campo evoluciona constantemente a medida que se debaten estos temas.

Preguntas frecuentes

¿Qué hace que las células madre embrionarias sean diferentes de las células madre adultas?

Las células madre embrionarias pueden transformarse en cualquier célula del cuerpo. Las células madre adultas solo pueden transformarse en unos pocos tipos de células. Los científicos prefieren las células madre embrionarias porque son más flexibles para la investigación.

¿Pueden las células madre embrionarias curar enfermedades?

Los investigadores creen que las células madre embrionarias podrían ayudar a tratar algunas enfermedades, como la diabetes, las cardiopatías y las lesiones de la médula espinal. Pueden reemplazar las células dañadas. Los médicos aún están evaluando si estos tratamientos son seguros y eficaces.

¿Es seguro utilizar células madre embrionarias en medicina?

Los científicos analizan las células madre embrionarias en laboratorios y ensayos clínicos. Buscan problemas como tumores o reacciones del sistema inmunitario. Los médicos realizan comprobaciones de seguridad antes de usar estas células en personas.

¿Cómo obtienen los científicos células madre embrionarias?

Los científicos obtienen células madre embrionarias de la masa celular interna de los blastocistos. Estos blastocistos provienen de embriones donados tras la fecundación in vitro. Los donantes deben dar su consentimiento antes de que se utilicen sus embriones.

¿Por qué la gente debate el uso de células madre embrionarias?

A algunas personas les preocupa la destrucción de embriones para la investigación. Otras creen que esta investigación puede salvar vidas. Personas de diferentes culturas y religiones tienen sus propias opiniones. Las leyes y normas determinan cómo los científicos utilizan estas células.