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C A P Í TU L O 2 • OBSTETRICIA
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CÉLULAS MADRE. ¿LA NUEVA FRONTERA DE LA
MEDICINA?
Dr. Alberto Costoya A.
Profesor Asociado. Escuela de Medicina. Facultad de Ciencias Médicas. Universidad de Santiago de Chile.
Past President Federación Latinoamericana de Sociedades de Esterilidad y Fertilidad.
acostoya@mail.vtr.net
INTRODUCCIÓN
El National Institute of Health de Estados Unidos
(NIH) define a las células madre (CM) como aquellas
que poseen ciertas características fundamentales
que las diferencian de los otros tipos de células. En
primer lugar, son células no especializadas, que se
auto renuevan durante largos períodos de tiempo
mediante división celular, sin tener ninguna función. La
segunda característica es que, bajo ciertas condiciones
fisiológicas o experimentales, ellas pueden ser
inducidas a transformarse o diferenciarse en células
con funciones especiales o específicas tan diferentes
como neuronas, cardiomiocitos, o células pancreáticas
productoras de insulina; esta capacidad o característica
se denomina plasticidad. Los conceptos de células no
especializadas, potencialmente “inmortales” así como
su plasticidad, han alimentado la esperanza de que las
CM puedan jugar un rol protagónico en el tratamiento
de una gran cantidad de enfermedades consideradas
hasta hoy incurables, desatando un tremendo interés
en el mundo médico-científico y en el público general.
Prestigiosas entidades médicas, universitarias y
científicas se han referido a estas maravillosas células
con términos tales como la “nueva frontera de la
medicina”, “la bala de plata de la medicina” y otras
denominaciones que traducen la esperanza de poder
llegar a trasplantarlas para reparar tejidos dañados,
e incluso obtener órganos nuevos a través de ellas.
De alguna manera, y desde esta nueva perspectiva,
la salud puede entonces ser considerada como un
balance entre la muerte y degeneración celular y la
regeneración o reemplazo de células enfermas por
otras nuevas, originadas a partir de las CM(1).
ORIGEN Y TIPOS DE CÉLULAS MADRE
Las células madre también han sido denominadas
células troncales, células primordiales, células
estaminales y también se conocen genéricamente por
su nombre en inglés: stem cells.
Se han identificado y aislado muchos tipos de
CM tanto in vivo como in vitro, las que básicamente
se han dividido según su origen en células madre
adultas, de cordón umbilical, embrionarias y fetales
(Figura 1).
En realidad las primeras CM son las blastómeras,
las que aparecen en el desarrollo del embrión en sus
primeros días de evolución. Éstas son CM totipotentes,
pues cada una de ellas puede duplicarse en otra idéntica,
Figura 1. Clasificación de
las células madre según su
origen.
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capaz de llegar a producir un organismo completo. Al
llegar a la etapa de blastocisto expandido, alrededor de
los 5-6 días, y junto con la diferenciación del macizo
celular interno y del trofoectodermo, las células que
conforman el embrión pierden su capacidad totipotencial
de producir un organismo idéntico y completo. Las
células del macizo celular interno sin embargo, son
capaces de producir los derivados de las tres capas
embrionarias, es decir el ectodermo, el mesodermo y el
endodermo; estas células madre embrionarias (CME)
son llamadas pluripotentes. Pueden entonces dar origen
a muchos tipos de células de distintos sistemas, pero
no un organismo o individuo completo. Más adelante
en el desarrollo embrionario aparecerán las células
madre multipotentes, que serán aquellas que van a
dar origen a células de un sistema específico como
por ejemplo el sistema linfo hematopoyético, pero
no a todas las células que conforman otros órganos
o sistemas(1).
Algunos científicos han optado por líneas
de investigación principalmente en CME por las
posibilidades derivadas de la gran plasticidad y
pluripotencialidad que ellas poseen, pero muchos
otros han desarrollado este tipo de estudios en CM
madre adultas y de cordón umbilical o también fetales
(provenientes de abortos), las que no tienen los reparos
éticos expresados desde distintas sensibilidades, y que
han sido utilizadas en terapias específicas en clínica
humana. Es muy probable sin embargo, que en el
futuro el conocimiento científico proveniente de ambas
líneas de investigación sea no sólo complementario
sino que sumatorio.
El avance en el conocimiento de las CM debiera
necesariamente llegar a contestar en forma precisa
dos preguntas fundamentales: la primera es conocer,
cuáles y cómo actúan los factores que hacen que las
CM permanezcan dividiéndose y no especializadas,
y la segunda es identificar cuáles son las señales y
mecanismos que causan que ellas abandonen ese estado
y den origen a células especializadas y con funciones
específicas. El conocimiento de ambos mecanismos es
imprescindible para poder multiplicar CM en cultivo
y despues poder “dirigirlas” hacia células y tejidos
específicos(2).
CLASIFICACIÓN, FUENTES Y PROPIEDADES
DE LAS CÉLULAS MADRE
A) CÉLULAS MADRE ADULTAS
Las más conocidas son las células madre
hematopoyéticas, que incluyen las provenientes de la
Capítulo 2 - Obstetricia
médula ósea y también las de sangre periférica. Estas
células han sido utilizadas desde hace más de treinta años
en miles de trasplantes autólogos (células provenientes
del mismo paciente) o alogénicos (provenientes de un
donante compatible) con el objeto de regenerar médula
ósea en el tratamiento de patologías oncológicas. Hay
evidencias sin embargo, de que estas células no sólo
pueden regenerar elementos hematopoyéticos sino que
también poseen una plasticidad que ha demostrado
poder dar origen a varias estirpes celulares diferentes,
tanto in vitro como in vivo(3).
En el estroma de la médula ósea se encuentran
también las células madre mesenquimales, que son
diferentes a las hematopoyéticas. Se han descrito
también CM mesenquimales en el periostio, piel y
grasa. Este tipo de células son multipotentes, capaces
de diferenciarse en cartílago, grasa, músculo, hueso,
etc. Pero también se han encontrado algunas escasas
poblaciones de CM mesenquimáticas capaces de
dar origen a células no solamente mesodérmicas,
sino que también endodérmicas, lo que expresa una
capacidad pluripotencial. Aunque los dos tipos y
orígenes anteriores son los accesos más fáciles y los
más reportados en la literatura, existen varios otros
tejidos en los que se han encontrado CM adultas.
Entre ellas encontramos las CM intestinales, que son
las responsables de una renovación permanente del
epitelio gastrointestinal. Estas células multipotentes
se ubican en las criptas de Lieberhahn, y constituyen
también un modelo en vivo para la investigación
del comportamiento de las CM al disponer de una
ubicación precisa donde encontrarlas. En los últimos
años, y a raíz de la constatación referente a la gran
capacidad regenerativa del hígado, se ha observado con
interés la existencia de CM hepáticas, no derivada de
médula ósea ante la posibilidad de poder trasplantar
pacientes con ellas. A nivel del ojo, también se han
encontrado células madre retinales, incluyendo neuronas
bipolares, fotorreceptores y glías. Junto a estas células
nerviosas, se han encontrado también células madre
neurales en ratas, contrariando el concepto de que no
se producen nuevas neuronas en el cerebro después
del nacimiento(4-8).
Otro tipo de células madre que tienen un inmenso
interés son las células madre pancreáticas, por sus
implicancias en lo relativo a poder tratar la diabetes
mellitus en el futuro. Aunque ha existido controversia
sobre si realmente el páncreas contiene este tipo de
células o simplemente las células β (ya especializadas)
se duplican, recientemente se han podido identificar
claramente estas CM en los ductos del páncreas
humano(9).
Células madre. ¿La nueva frontera de la medicina?
Las CM madre mesenquimales de médula ósea
pueden diferenciarse a células cartilaginosas y óseas
bajo condiciones adecuadas. Sin embargo, aunque
el hueso ha demostrado poseer CM y también
osteoprogenitoras “dedicadas” (una etapa intermedia
entre CM y células especializadas), no está claro sin
embargo, que el cartílago articular posea CM, y de
hecho in vivo el cartílago tiene una escasa capacidad
de regeneración(10).
Se han encontrado células madre en los folículos
pilosos, que dan origen a la continua regeneración de
piel y pelos, así como también CM en tejido graso. En
este último caso, en modelos animales, se ha logrado
constatar células con características pluripotentes,
capaces de dar origen a varias líneas celulares, entre
ellas células adiposas y también osteoblastos, capaces
de producir formación de hueso(11).
B) CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Como se ha expresado anteriormente, las CM
de origen embrionario son las que tienen la mayor
plasticidad, al poder dar origen a cualquier tipo de
célula, e incluso a un individuo completo como es el
caso de las blastómeras de la mórula temprana. Sin
embargo, muchos investigadores piensan que son las
células embrionarias provenientes de blastocistos
expandidos, capaces de dar origen teóricamente a
cualquier linaje celular (aunque no a un individuo
completo), la gran fuente de CM pluripotenciales para
la medicina regenerativa del futuro. La primera línea
de células madre embrionarias obtenidas a partir de
un blastocisto humano fueron reportadas en 1993 a
partir de embriones después de una fertilización in
vitro(12). Actualmente, las posibles fuentes de estos
blastocistos son tres:
1. Embriones llamados “sobrantes” de fertilización
in vitro.
2. Embriones creados específicamente para este
propósito mediante técnicas de reproducción
asistida.
3. Embriones provenientes de una clonación: ello a
través de un procedimiento de transferencia del
núcleo de una célula somática en el citoplasma
de un óvulo.
Es evidente que todas estas fuentes de blastocistos
han suscitado reparos éticos dependiendo de las
distintas culturas, filosofías, religiones y sensibilidades.
Sin embargo, en varios países, que representan en
conjunto más de 2.700 millones de habitantes, existe
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una política “permisiva” frente a la investigación en CM
embrionarias, incluyendo clonación por transferencia
nuclear. Otros países que suman un total de más
de 700 millones de habitantes, tienen una política
llamada “flexible” para investigar en células madre
provenientes de donación de embriones congelados
“sobrantes” de clínicas de fertilidad, frecuentemente
bajo ciertas restricciones, guías, o reglamentos. Sin
embargo, todos estos estados se oponen a la clonación
reproductiva. El resto de los países tiene una política
nacional restrictiva o ninguna política establecida(13).
La Santa Sede ha expresado oficialmente su fuerte
oposición a la clonación humana de cualquier tipo,
por ser incompatible con la dignidad humana; al
mismo tiempo declara su apoyo a la investigación
con CM adultas y de cordón umbilical, la que en su
opinión no presenta ningún reparo ético y debe ser
francamente estimulada(14). En nuestro país, mientras
tanto, se encuentra en discusión final el proyecto
de ley que regula la investigación científica en el
ser humano y su genoma, y prohíbe la clonación
humana terapéutica o reproductiva así como también
la destrucción de embriones humanos para obtener
células troncales(15).
Aparte de los reparos éticos antes comentados,
existen dos escollos mayores a vencer antes de que las
CM de origen embrionario puedan ser utilizadas en
clínica. El primero es lograr que estas células dirigidas
y “purificadas” deben demostrar ser absolutamente
seguras para su empleo en usos clínicos; el segundo
paso es lograr que ellas puedan ser expandidas, es
decir multiplicadas muchas veces en forma estable
en los cultivos, de manera de tener un número
suficiente y necesario para poder aplicarlas en forma
terapéutica.
Existen dos métodos para lograr separar y cultivar
las CM provenientes del macizo celular interno de un
blastocisto proveniente de una fertilización in vitro
o una clonación:
El método llamado “copiar y pegar”, que consiste
en colocar estas células (separadas mecánicamente
después de digerir la zona pelúcida), en placas de cultivo
sobre una capa de fibroblastos murinos o de células
tubarias humanas irradiadas. Este fue el primer método
empleado en la obtención de CM madre embrionarias.
La técnica puede significar largos períodos de tiempo
para obtener un número importante de CM después
de varios cambios de cultivo(12).
El método del “bulto” consiste en cultivar
directamente cúmulos de estas células cortados
mecánicamente, transferirlos inicialmente a capas
de células alimentadoras (fibroblastos murinos
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irradiados), para después químicamente desagregarlos
y “sembrarlos” en capas de fibroblastos tratadas con
mitomicina C. De estas células desagregadas surgen
luego “brotes” de CM embrionarias, las que pueden
ser replicadas, habiéndose publicado recientemente la
obtención de 17 líneas celulares diferentes(16).
Con cualquier método empleado, las CM de origen
embrionario se diferencian espontáneamente cuando
se aíslan de su colonia original, cuando exceden un
cierto tiempo de crecimiento en cultivo, o también
cuando no existe una capa de células alimentadoras
adecuadas. De las tres capas celulares fundamentales,
actualmente se han logrado sistemas de diferenciación
experimental para vías ectodérmicas que resultan en
células neurales y gliales, así como mesodérmicas
resultantes en células cardíacas y varias otras que
incluyen células hematopoyéticas y endoteliales. El
direccionamiento hacia endodermo y sus derivados
parece haber sido más dificultoso. Existen reportes
de cultivos ricos en keratinocitos, células de cresta
neural, epitelio retinal pigmentado, neuronas motoras,
progenitores hepáticos. Células que contienen algunos
marcadores de tejido intestinal, y células que contienen
marcadores del tipo pancreático. Las posibilidades en
relación al uso futuro de células madre embrionarias
son significativas, y existe optimismo en cuanto a su
posible utilización en medicina regenerativa(17).
Ya que la mayoría de las CM embrionarias han
provenido de embriones “sobrantes” de fertilización in
vitro, existe preocupación que aunque se puedan obtener
líneas celulares estables, los tejidos resultantes de su
aplicación pudiesen tener un rechazo después de su uso
en terapia celular. Y aunque existen varias maneras
teóricas de disminuir esta histo incompatibilidad, ya
sea modificando los antígenos celulares de superficie,
o teniendo al igual que en los trasplantes de médula
ósea (células madre hematopoyéticas) una especie
de banco con células clasificadas de acuerdo a los
antígenos HLA, lo cierto es que recientemente se ha
descrito que estas células son privilegiadas desde el
punto de vista inmunológico, y que inyectadas en ratas,
son incapaces de inducir una respuesta inmune, del
mismo modo como sucede cuando se transfiere un
embrión humano donado a una receptora(18).
Las estrategias de diferenciación, de manera de
producir células que adquieran propiedades de células
diferenciadas desde su condición de no especializadas,
en el caso de las CM embrionarias, están en plena
etapa de investigación. De hecho, en cultivos con alta
densidad, o en condiciones sub óptimas, estas células
tienden a diferenciarse espontáneamente en varios
tipos celulares diferentes, con una cierta tendencia
Capítulo 2 - Obstetricia
hacia células de tipo neuronal o cardiomiocitos.
Después de algún tiempo en cultivo, de hecho se
forman células que representan las tres líneas básicas
de endo, meso y ectodermo. Pero la inducción de
diferenciación deseada debiera ser obtenida mediante
técnicas específicas, únicas o confluyentes, tales como
separación mecánica, tratamiento con factores de
crecimiento específicos (por ejemplo ácido retinoico
para producir neuronas), co cultivos con células fetales
del tipo requerido, con la esperanza de que estos tejidos
acompañantes produzcan estos factores, o también con
procedimientos de transfección génica que “dirijan”
a las CM hacia el tipo específico deseado. En teoría,
las células pluripotenciales embrionarias debieran
poder producir la totalidad de los 210 tipos de células
diferentes del organismo humano(19).
En resumen, y aunque este tipo de células
troncales embrionarias son las que tienen una mayor
pluripotencialidad, son inmensos los escollos a salvar
y los conocimientos que deberán ser adquiridos
antes de llegar a utilizarlas en terapias celulares para
la producción de tejidos, y más aún de órganos, con
sistemas seguros y reproducibles. Además de adquirir
el conocimiento para “direccionarlas” o diferenciarlas,
existen otros escollos a vencer como son la obtención
de CM embrionarias libres de proteínas extrañas
en cocultivos, la expansión de estas líneas, el testeo
cromosómico y de defectos genéticos, su caracterización
fenotípica, genómica y proteómica, tests adecuados de
pluripotencialidad, adecuada evaluación morfológica, de
antígenos de superficie, y cultivos libres de infección con
chequeos periódicos. Además se deberán lograr análisis
detallados respecto a la expresión génica y proteica,
tests de actividad biológica in vitro con caracterización
específica de líneas celulares progenitoras; pruebas en
animales, demostración de eficiencia y eficacia, testeo
de rechazo, seguridad en relación a la formación de
tumores benignos o malignos, para finalmente llegar
a los ensayos clínicos fase I(20).
Por último, y no menos importante, cabe hacer
notar que también se ha publicado la utilización
de embriones que han detenido completamente su
desarrollo in vitro, pero que poseen algunas células
viables de las que se pueden obtener células troncales
embrionarias. Lo anterior evitaría caer en los reparos
éticos que representa la utilización de las células madre
embrionarias obtenidas de blastocistos vivos(21).
C) CÉLULAS MADRE FETALES
En general se denomina así a las CM provenientes
de fetos y de embriones post implantacionales.
Células madre. ¿La nueva frontera de la medicina?
También aquéllas obtenidas del líquido amniótico y
la placenta, donde también es posible recuperarlas.
La evidencia de existencia de células troncales en
el líquido amniótico es reciente; estas CM exhiben
propiedades similares a las células mesenquimáticas
adultas y a varios tipos de células neurales, algunas
con liberación de dopamina, lo que ha hecho surgir
esperanzas para su eventual uso en enfermedades
neurodegenerativas(22).
Más interesante aún, un reciente estudio
experimental reafirma acerca de las fascinantes
posibilidades de neurorregeneración y neuroprotección
que podrían brindar en el futuro los trasplantes con
CM mesenquimales con propiedades neurogénicas,
obtenidas de tejido placentario. Por otra parte, se
han aislado varios tipos de CM a partir de abortos
espontáneos, tales como progenitoras de islotes
pancreáticos, CM hematopoyéticas, y también CM
neurales con capacidad de diferenciarse en neuronas
y células gliales. En una elegante y muy reciente
publicación, investigadores del Instituto de Células
Madre del Hospital Universitario de Lund, Suecia,
han demostrado que las CM neurales derivadas de la
corteza y el stratium de embriones humanos abortados
(6-9 semanas post concepcionales), y diferenciadas in
vitro durante cuatro semanas, produjeron marcadores
neuronales y neuro transmisores específicos; una vez
injertadas en cerebros de ratas recién nacidas, estas
células fueron capaces de sobrevivir, migrar, exhibir
diferenciación regional específica, y formar neuronas
maduras, las que se multiplicaron muchas veces en un
período de cuatro meses después del trasplante. Lo
anterior abre un campo insospechado para el posible
tratamiento de daños cerebrales, especialmente en
prematuros, y afirma la esperanza de poder usarlas en
enfermedades neurodegenerativas en el futuro(23-27).
D) CÉLULAS MADRE DE SANGRE DE CORDÓN
UMBILICAL
En los últimos años, la sangre del cordón umbilical
ha sido objeto de especial atención, ya que contiene
una gran cantidad de células madre, las que tienen usos
terapéuticos actuales y futuros. Su empleo actual en
trasplantes de células madre hematopoyéticas con el
objeto de repoblar la médula ósea es una alternativa
establecida frente a la utilización de CM adultas
provenientes de este último sitio. Los trasplantes de
CM hematopoyéticas, son empleados en conjunto
con tratamientos mieloablativos en enfermedades
malignas, principalmente linfo hematopoyéticas, y
también en patologías metabólicas y hereditarias; esta
39
indicación se revisará extensamente más adelante
en este mismo capítulo (28-31).
Al mismo tiempo, sin embargo, y en forma
progresiva, se publican otras aplicaciones que
prometen un esperanzador futuro para su uso en
medicina regenerativa, ya que se ha evidenciado que
la sangre de cordón no sólo contiene células troncales
multipotentes sino también una sub población de
células pluripotentes, parecidas a las células troncales
embrionarias. Recientemente, Kögler y cols, en una
publicación conjunta de las Universidades de Nevada,
USA, y Dusseldorf, Alemania, describen células
pluripotenciales del cordón capaces de diferenciarse
en cardiomiocitos, osteoblastos, condroblastos,
neuronas, astrocitos, hepatocitos, y adipocitos, las
que son capaces de reconstituir tejidos en modelos
animales. La gran ventaja de las CM de cordón es
obviamente su facilidad de obtención, ya que no se
requiere de ningún método invasivo para su recolección,
y se utiliza material biológico que hasta ahora se
había desechado luego del parto. Las técnicas de
separación de las CM por gradientes de densidad y
centrifugación, en condiciones de asepsia estricta, son
de una complejidad y sofisticación moderada, y por lo
tanto factibles de replicar sin requerimientos humanos
o materiales extremos. Su identificación se obtiene a
través del conteo de un tipo de células mononucleares
que presentan un antígeno de superficie “marcador”
de CM llamado CD 34, el que se cuantifica a través
de una citometría de flujo. Normalmente, alrededor
de 1 a 2% de las células monucleadas obtenidas
después de la separación por gradientes de densidad
resultan ser CM. La bolsa de almacenaje, que contiene
alrededor de 25 ml de concentrado mononuclear y
criopreservante, es sometida en un bio freezer a un
programa computacional que desciende gradualmente
la temperatura en un estricto protocolo hasta -80°C,
para luego depositarla finalmente en un estanque
con nitrógeno líquido a -196°C. Este proceso permite
obtener al momento de la descongelación, alrededor
de un 90% de CM viables(32-35).
ESTADO ACTUAL DEL USO DE CÉLULAS
MADRE
Las células madre provenientes de la médula ósea
son utilizadas exitosamente para regenerar médula
ósea desde hace más de treinta años. El procedimiento,
antes llamado trasplante de médula ósea, actualmente
se denomina más correctamente trasplante de células
hematopoyéticas, y consiste en una infusión endovenosa
del concentrado de CM, después de un régimen mielo
40
ablativo de mayor o menor intensidad dependiendo de
las indicaciones. Se estima que cada año se realizan
entre 45.000 y 50.000 de estos procedimientos en el
mundo, constituyendo la mayor parte de las veces el
único procedimiento terapéutico para salvar la vida
de un paciente(28).
Existen básicamente dos tipos de trasplantes de
este tipo: los autólogos, provenientes de células del
mismo paciente extraídas previamente a la terapia
mieloablativa, las que se criopreservan para ser
utilizadas posteriormente y así colonizar la médula
destruida por la terapia antineoplásica. El segundo
tipo de trasplante es el denominado alogénico, a partir
de CM hematopoyéticas donadas en programas que
conservan un detallado registro de miles de donantes
y sus respectivos antígenos de histocompatibilidad
(HLA), con el objeto de disponer de la mayor diversidad
de individuos y así algunos resulten compatibles con
el receptor para evitar una enfermedad de huésped
contra injerto (rechazo). Actualmente existen entidades
como el National Marrow Donor Program en Estados
Unidos (NMDP) que disponen de más de 6.000.000
de donantes registrados, y una red internacional
mediante la cual se puede acceder a 4.000.000 de
donantes adicionales provenientes de centros en 35
países. Lo anterior resulta en que alrededor de 40%
de los trasplantes provenientes del NMDP son de un
paciente norteamericano que recibe estas células de un
donante internacional, o de un paciente internacional
que recibe células de un donante norteamericano(29).
Esta misma entidad entrega el siguiente listado de
enfermedades tratables actualmente con un trasplante
de células madre hematopoyéticas:
Leucemias y linfomas, incluyendo:
• Leucemia mielógena aguda
• Leucemia linfocítica aguda
• Leucemia mieloide crónica
• Leucemia linfocítica crónica
• Leucemia monomielocítica juvenil
• Linfoma de Hodgkin
• Linfoma no Hodgkin
Mieloma múltiple y otros de células plasmáticas
Anemia aplástica severa y otras fallas medulares:
•Anemia aplástica severa
•Anemia de Fanconi
•Hemoglobinuria paroxística nocturna
•Aplasia pura de células rojas
•A mega ca r iocitosis / t h rombocitope n ia
congenita
Inmunodeficiencias y otros desórdenes hereditarios,
incluyendo:
• Inmunodeficiencia hereditaria
Capítulo 2 - Obstetricia
• Síndrome de Wiskott-Aldrich
Hemoglobinopatías, incluyendo:
• Beta talasemia mayor
• Anemia de células falciformes
Síndromes metabólicos heredados, incluyendo:
• Síndrome de Hurler
• Adrenoleucodistrofia
• Leukoeucodistrofia metacromática
Síndromes mielo displásticos y mielo proliferativos,
incluyendo:
• Varios tipos de anemias refractarias
• Leucemia crónica mielo monocítica
• Mielo fibrosis
Linfohistocitiosis eritrofagocítica familiar y otros
desórdenes histiocíticos.
Diversos tipos de patologías que requieren un
tratamiento quimioterápico o radio terápico en altas
dosis y que requieren regeneración medular.
En general, la obtención de CM hematopoyéticas
adultas ha ido cambiando desde un proceso de aspiración
de médula ósea desde la cresta ilíaca, practicado con
anestesia, hacia procesos de estimulación medular y
recuperación posterior en sangre periférica. Casi 60% de
los trasplantes son autólogos, utilizados principalmente
en los mielomas múltiples y linfomas, y por lo tanto en
pacientes generalmente mayores de veinte años. Los
trasplantes alogénicos son utilizados mayoritariamente
en leucemias y en enfermedades hereditarias, y con una
distribución etárea del recipiente en que la mayoría de
los pacientes son menores de cuarenta años. Para este
tipo de trasplantes obviamente se prefieren donantes
compatibles relacionados. Un problema grave es la
mortalidad relacionada al tratamiento, la que puede
superar el 30% en los trasplantes alogénicos con
donante no relacionado, para disminuir progresivamente
cuando éste es efectuado con uno relacionado, y con
donante hermano compatible. Por lo tanto, cabe tener
presente que en los trasplantes alogénicos las principales
causas de muerte posterior son las complicaciones
tales como la enfermedad injerto contra huésped,
además de las infecciones y órgano toxicidad; como
causa de muerte posterior a un trasplante alogénico,
la recurrencia abarca alrededor de 1/3 de los casos.
En los trasplantes autólogos, en cambio, la principal
causa de muerte es la recurrencia, la que puede llegar al
75% de los casos dependiendo de la patología tratada,
pero la mortalidad relacionada al tratamiento cae al
2%. En los trasplantes alogénicos la posibilidad de
encontrar un donante de CM de médula o sangre
periférica compatible ha aumentado desde un 55%
en 1993 a un 84% en 2003, debido al gran aumento
Células madre. ¿La nueva frontera de la medicina?
de posibles donantes registrados en el NMDP de
Estados Unidos(29).
La Utilización de la Sangre de Cordón Umbilical
como Alternativa al Trasplante de Médula Ósea
Desde hace casi una década que se practican
trasplantes de CM hematopoyéticas a partir de
sangre de cordón umbilical, los que comenzaron
fundamentalmente en niños; su número ha aumentado
progresivamente, incorporando cada vez más su uso en
adultos. NETCORD, que es la mayor red internacional de
bancos públicos de sangre de cordón umbilical, publica
un registro de inventario que alcanza a casi 125.000
muestras a Octubre de 2006 con 4.934 trasplantes
efectuados, 2.898 a niños y 2.079 a adultos(30).
Las ventajas de trasplantar con CM de cordón en
vez de médula ósea o sangre periférica de acuerdo a
NMDP, y al Parents Guide to Cord Banks(29, 34), son:
• La recuperación de CM desde médula requiere de
anestesia general para el donante (el que está expuesto
a infección), y desde sangre periférica necesita de
una estimulación medular. La recuperación de la
sangre de cordón en cambio no posee ningún rasgo
invasivo, y prácticamente no tiene riesgo ni para
la madre ni para el niño.
• La sangre de cordón puede ser guardada en freezers
criogénicos luego de ser tipificada, y por lo tanto está
lista para ser utilizada de inmediato. Normalmente
está disponible antes de un mes de requerida a una
red de bancos públicos, y de inmediato si se ha
recurrido a un banco privado para uso familiar o
propio. La búsqueda de un donante no relacionado
compatible para un trasplante alogénico de médula
o sangre periférica puede en cambio demorar varios
meses.
• Los trasplantes de CM de médula o sangre periférica
necesitan una histocompatibilidad de al menos
5 de 6 antígenos. Los de sangre de cordón sólo
necesitan 4 de 6 HLA compatibles. Esto último
significa que alrededor del 95% de los receptores
pueden encontrar un cordón compatible.
• La incidencia de enfermedad de injerto contra
huésped es menor en el caso de las CM de cordón
umbilical. Tanto así, que la incidencia de esta
temida complicación es similar cuando la muestra
de cordón tiene compatibilidad 4/6 a cuando la
médula ósea tiene histocompatibilidad 6/6.
Las desventajas del trasplante con CM de cordón
son:
• El tiempo que demora en “prender” un trasplante
41
de CM hematopoyéticas provenientes de sangre
de cordón es más prolongado que con médula o
sangre periférica (alrededor de siete días más),
dejando al paciente vulnerable a una infección
fatal al estar éste inmunodeprimido por la terapia
mieloablativa.
• La cantidad de CM puede alcanzar para trasplantar
sólo a un niño o un adulto pequeño. Ello puede ser
contrarrestado trasplantando más de una unidad
compatible, y en el futuro con una “amplificación” en
laboratorio, tema que será tratado más adelante.
• En caso de necesitar un segundo trasplante, la
muestra donada no será la misma, aunque pueden
encontrarse otras unidades de sangre de cordón
con idénticos HLA.
LA CONTROVERSIA RESPECTO A LOS
BANCOS PRIVADOS DE SANGRE DE CORDÓN
UMBILICAL
La apertura de bancos privados, destinados a
guardar sangre de cordón umbilical como un seguro
para uso propio, en caso de que el niño o un pariente
cercano lo necesite en el futuro, ha generado una
intensa controversia, con opiniones negativas de
algunas sociedades científicas y similares(36, 37). Estas
opiniones contrarias están basadas en:
• La poca probabilidad de usar la sangre de cordón
críopreservada como una especie de “seguro
biológico”.
• La contraindicación para su uso en enfermedades
hematológicas tales como las leucemias, que pueden
ya contener agentes o células “pro leucémicas” al
momento del nacimiento.
• La utilidad del efecto injerto contra leucemia en
esta última patología.
• La limitante en cuanto a que la sangre de cordón sólo
sirve para trasplantar a un niño o un adulto pequeño
(limitante del número de CM recuperadas) en caso
de alternativa al trasplante de médula ósea.
• Un concepto de poca utilidad real dado que la
medicina regenerativa está dando recién sus
primeros pasos.
• No menor, es el aspecto ético por los alcances
comerciales acerca del almacenaje de esta sangre
para uso propio.
• La afirmación de que en el futuro se podrán obtener
CM casi de cualquier tejido, lo que haría inútil
guardar las del cordón.
Al respecto, se deben tener las siguientes consideraciones:
42
Los reparos referentes a la escasa probabilidad de uso
propio de las CM de cordón provienen exclusivamente
de consideraciones relativas a la posibilidad de un
trasplante hematopoyético en individuos jóvenes. Es
así como la probabilidad de uso antólogo para regenerar
médula ósea hasta los veinte años ha sido calculada en
4 en 10.000 (0.04%). Sin embargo, y considerando el
crecimiento de las indicaciones de trasplantes autólogos
de CM hematoyéticas en individuos hasta setenta
años, la posibilidad real de un trasplante autólogo es
de 1 en 450 (0.23%), y la posibilidad de trasplante de
material biológico para uno mismo o proveniente de
un hermano con fines hematológicos, es de (0.46%)
o 1 en 220(38,39).
Lo referente a la contraindicación de trasplantar
CM hematopoyéticas autólogas es cierto, pero sólo
en la mayoría de los individuos jóvenes y sólo en
enfermedades hereditarias y algunos tipos de leucemias.
Sin embargo los reportes del NMDP indican claramente
que los trasplantes autólogos son de hecho mucho más
frecuentes que los alogénicos ya que la mayoría de
los trasplantes se hacen en enfermedades tales como
linfomas y mielomas, que ocurren en mayores de veinte
años, y que a nivel celular son cánceres completamente
diferentes a los de los individuos más jóvenes. Hay
que recordar que los trasplantes alogénicos pueden
llegar a una mortalidad relacionada al tratamiento
cercana al 30%, versus 2% de la observada en los
autólogos(29).
La posibilidad de que la sangre de cordón no
alcance para un trasplante de CM hematopoyéticas
no considera la amplificación, es decir el cultivo y
replicación de estas células en laboratorio, aspecto
en el que hay importantes avances, aprovechando
la capacidad de auto replicación de estas células en
condiciones de cultivo especiales, así como en sistemas
de producción celular automatizados (biorreactores).
Recientemente, autores franceses, mediante una
extensa amplificación, pudieron obtener casi dos
millones de glóbulos rojos por cada célula madre.
Bastaría amplificar una vez la recolección original
de CM de cordón para tener células suficientes para
la gran mayoría de los pacientes beneficiarios de un
trasplante de CM linfohematopoyéticas(40,41).
Referente al tema comercial, los bancos privados
tienen en general un costo de alrededor de 1.000 dólares
americanos para el procedimiento de separación y
críopreservación y de 100 dólares anuales a partir del
segundo año de conservación. Los bancos públicos
en cambio reciben gratis las muestras donadas, pero
debido a sus costos de operación, la liberación de
una muestra para su uso implica para el usuario que
Capítulo 2 - Obstetricia
la requiere, seguro de salud o el estado cancelar un
valor superior a los 20.000 dólares(34). Por lo tanto
“público” no quiere decir “gratis”, ya que la donación
es altruista, pero no así la liberación de la muestra. Por
otra parte, la criopreservación de la sangre de cordón
es un acto voluntario, generalmente visto como un
seguro biológico (excepto en los casos de uso en un
familiar). La necesidad de conseguir el financiamiento
para la liberación de la muestra en un banco público
(sea institucional o propia) ocurre generalmente en
momentos de gran angustia y urgencia, y no tiene
carácter de “voluntario”.
En relación a la multiciplidad de fuentes de CM
es cierto, como se ha descrito anteriormente, que hay
varios tejidos desde donde pueden extraerse células
madre, pero la verdad es que en la gran mayoría de
ellos se necesita algún tipo de conducta invasiva, o
bien la posibilidad de lograr un número suficiente de
CM es demasiado baja.
En cuanto a la poca utilidad real de la medicina
regenerativa y lo incierto de su futuro, la afirmación no
considera la contundente evidencia experimental que
hoy día tiene la terapia celular, que aunque está en sus
primeros pasos en clínica humana, y como se verá más
extensamente, es extraordinariamente prometedora en
base a las evidencias experimentales y a los primeros
reportes de su uso en infartos, melanomas metastásicos
e injuria raquimedular entre otros usos(41-53).
Por último cabe preguntarse: ¿si es que la separación
y la conservación de CM de cordón fuese gratuita,
habría alguna razón para no criopreservarlas y descartar
esta fuente de células troncales en un procedimiento
inocuo, no invasivo y sin los reparos éticos de las
fuentes embrionarias?
Los bancos públicos de cordón umbilical, destinados
a servir como fuente de células madre en pacientes que
presenten adecuada compatibilidad con el donante,
no se oponen con los bancos para uso propio, sino
que tienen un fin diferente, y toda mujer embarazada
debiera tener el derecho de elegir entre descartar la
sangre del cordón umbilical del bebé luego del parto,
donarla a un banco anónimo, si ello es posible, o
preservarla como “seguro biológico”, para uso propio
o de algún familiar en el futuro.
PERSPECTIVAS DE USO TERAPÉUTICO NO
ONCOHEMATOLÓGICO DE LAS CÉLULAS
MADRE. MEDICINA REGENERATIVA
El hallazgo y demostración de CM provenientes de
la médula ósea o del cordón umbilical con capacidad
pluripotencial están bien establecidos. En la figura
43
Células madre. ¿La nueva frontera de la medicina?
2 puede encontrarse un resumen de la capacidad de
plasticidad publicada para las CM provenientes de
médula ósea y cordón umbilical.
Para la utilización clínica de la terapia celular
o medicina regenerativa la investigación deberá
resolver los siguientes problemas respecto a las células
troncales:
• Lograr que éstas proliferen extensamente y generen
suficiente cantidad de tejido.
• Controlar la diferenciación hacia el o los tipos
celulares deseados.
• Sobrevivir en el huésped después del trasplante.
• Integrarse y “comunicarse” adecuadamente con
los tejidos circundantes.
• Funcionar adecuadamente durante el resto de la
vida del recipiente.
• No producir ningún daño en el huésped.
Desde el punto de vista clínico, uno de los usos
en plena fase de investigación y desarrollo es el
tratamiento del infarto cardíaco mediante la infiltración
directa de CM en el músculo cardíaco, transferencia
a través de catéteres intracoronarios, o incluso vía
vascular periférica. Desde la publicación del estudio
BOOST, en 2004, una investigación prospectiva y
randomizada en que se utilizó este tipo de terapia
mediante transferencia intracoronaria, existen
numerosos artículos en la literatura médica que avalan
la mejoría estadísticamente significativa de la función
ventricular resultante después de este procedimiento;
una revisión en Medline realizada en enero de 2007
revela 640 artículos relacionados a este tema, 187 de
ellos publicados el último año. Es interesante señalar
que por una parte la investigación en modelos animales
sugiere que la mejoría de la función ventricular se
debe la transdiferenciación de CM de médula ósea en
cardiomiocitos que repoblan el músculo dañado, pero
también por angioneogénesis debida a diferenciación
de CM hacia células endoteliales. Por otra parte, en
clínica humana los pacientes que sufren un infarto
del miocardio exhiben una correlación positiva entre
el número de células madre movilizadas después del
evento y la fracción de eyección ventricular izquierda,
así como una correlación negativa con los marcadores
de necrosis miocárdica(42-47).
Aunque la fuente de células troncales en terapias
del infarto cardíaco normalmente ha sido la médula
ósea, existe creciente evidencia experimental de que
la sangre de cordón umbilical también podría ser
una fuente útil para estos fines. Del mismo modo,
también se ha publicado evidencia experimental
acerca del tratamiento del infarto agudo mediante CM
embrionarias en animales en que se indujo la isquemia
mediante ligaduras coronarias. Con todo, el tratamiento
de infarto miocárdico a través de la movilización de
CM con factores estimulantes de la médula ósea, en
conjunto con la angioplastía coronaria, puede tener
resultados similares a la inyección directa o infusión
intracoronaria de CM(47-50).
Figura 2. Células y tejidos obtenidos a partir de células madre de médula ósea y de cordón umbilical.
44
La terapia celular de la injuria raquimedular,
por otra parte, tiene bases experimentales sólidas,
con demostración que tanto las CM originadas de
médula ósea como del cordón umbilical son capaces
de promover la recuperación de la función motora
causada por una injuria traumática. Recientemente
se ha publicado el primer caso clínico en que una
mujer de 37 años, con una paraplejia de 19 años de
evolución resultante de un trauma raquimedular, fue
sometida a un trasplante de CM obtenidas a partir
de sangre de cordón umbilical. En este caso las CM
fueron inyectadas directamente en el espacio intra y
extradural después de una laminectomía. Previamente
estas CM fueron inducidas a transformarse en células
neuronales en cultivos con medios de crecimiento
neurogénicos por más de dos semanas. Estas células
fueron capaces de expresar proteínas cito esqueléticas
de neuronas y astrocitos. Una vez efectuado el
trasplante, se pudo comprobar recuperación motora
y sensorial progresiva a contar del día siete y hasta
el día 41 post operatorio en los territorios distales
al daño medular. La recuperación fue documentada
por electromiografía, y los potenciales evocados de
los dermátomos sómato sensoriales demostraron
recuperación desde T 11 y T 12 hasta L 2 en ambas
piernas, respectivamente. Las imágenes de tomografía
axial computarizada y resonancia magnética pre y post
trasplante, corroboraron la regeneración raquimedular
en la paciente(51-53).
El hecho de que las células troncales o progenitoras
neurales in vitro den origen a neuronas, astrocitos y
oligodendrocitos tiene una gran importancia, pues en
condiciones adecuadas, este tipo de CM son capaces
de ser amplificadas hasta cuarenta transferencias de
medio de cultivo, con un tiempo de duplicación de
aproximadamente dos días, por lo que con la actual
tecnología, el cultivo in vitro permite mantenerlas
indemnes por un período considerable de tiempo(54).
Por otra parte, la inducción de la diferenciación hacia
tipos específicos de neuronas ofrece una firme línea de
investigación. Bajo condiciones de cultivo adecuadas
y definidas químicamente, Zhang y colaboradores
han podido dirigir células neuroepiteliales derivadas
de CM embrionarias hacia la formación de neuronas
dopaminérgicas, con una gran implicancia potencial
para el tratamiento del Mal de Parkinson(55).
Pero no sólo las CM embrionarias son capaces
de dar origen a células neurales. Hemos revisado la
evidencia en el caso de CM de sangre de cordón al
respecto; pero la evidencia sugiere también que las CM
adultas, provenientes de médula ósea son capaces de
transformarse en neuronas. Una impactante publicación
Capítulo 2 - Obstetricia
de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos
muestra que, en cuatro mujeres en las que se practicó
una autopsia después de fallecer a consecuencia de
enfermedades oncológicas, y que habían sido tratadas
con un trasplante de médula con donante masculino, el
análisis cerebral en búsqueda de células conteniendo
cromosomas Y demostró fehacientemente neuronas
con este cromosoma sexual. Lo anterior es una
confirmación de que las CM adultas de médula ósea
se transdiferencian a neuronas in vivo(56).
En publicaciones recientes se ha analizado el
tratamiento de infartos cerebrales mediante terapia
celular. A nivel experimental en animales, el trasplante
de CM de sangre de cordón resulta en angioneogénesis
en la periferia del tejido cerebral afectado, y ya sea por
una estimulación de neurogénesis a partir de neuroblastos
locales o transdiferenciación de células pluripotentes
del cordón in vivo, se produce reconstitución de
tejido neural en la zona de la injuria. Por otra parte,
modernas técnicas de mapeo con medios de contraste
específicos han permitido seguir la migración de las
CM progenitoras neurales, confirmando que ellas son
“atraídas” hacia el sitio de lesión isquémica cerebral.
A fines de 2006, además, autores británicos confirman
la excelente tolerancia en la administración de factores
estimulantes de granulocitos y la liberación de CM
al torrente circulatorio, en un estudio destinado a
determinar el efecto de reparación celular mediante
angioneogénesis y neurogénesis en un grupo de
36 pacientes que sufrieron un accidente vascular
cerebral. Esta nueva manera de lograr llegar con CM
al sitio de isquemia continúa en plena y promisoria
investigación(57-59).
Otras enfermedades neurológicas han sido
también tratadas con éxitos notables. La esclerosis
múltiple progresiva, por ejemplo, ha demostrado
tener una mejoría hasta en un 59% y estabilización
en 18% después de trasplantes autólogos con CM de
médula ósea en pacientes refractarias a tratamientos
habituales(60).
La aplicación de una terapia celular también ha sido
publicada como una forma de lograr una esperanza
en enfermedades devastadoras tales como la artritis
juvenil y otras enfermedades auto inmunes. En esta
patología, el trasplante autólogo ha demostrado una
remisión que alcanza al 53% de los casos seguidos
entre 12 y 60 meses(61).
Finalmente, existe una larga lista de tratamientos
experimentales con CM que abarcan las siguientes
patologías, según lo publicado en una reciente revisión
del Parent´s Cord Blood Guide(31):
• Artritis reumatoide
45
Células madre. ¿La nueva frontera de la medicina?
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Enfermedad de Crohn
Diabetes tipo I
Síndrome de Evan
Esclerodermia
Lupus sistémico
Esclerosis lateral amiotrófica
Enfermedad de Alzheimer
Enfermedad de Parkinson
Injurias traumáticas y quemaduras
La terapia génica, es decir el trasplante de CM
genéticamente alteradas ha sido también motivo
de tratamientos experimentales en:
• Anemia de Fanconi
• Diversos desórdenes metabólicos hereditarios
• Enfermedad de Parkinson
Por último, y tal como se ha enunciado anteriormente,
a principios de 2007 autores estadounidenses publican
el aislamiento, cultivo y amplificación de células madre
derivadas de líquido amniótico, tanto en humanos como
en roedores, capaces de diferenciarse en múltiples
líneas celulares. Estas últimas fueron el resultado
de inducir la diferenciación de CM, resultando en la
producción de células adipogénicas, osteogénicas,
miogénicas, endoteliales, neuronales y hepáticas. Varias
de ellas expresaron funciones especializadas, tales
como producción del neurotransmisor L glutamato
en el caso de las neuronas, producción de urea en el
caso de las líneas hepáticas, o modelación de hueso
en el caso de las osteogénicas. Lo anterior se suma
a la obtención de células pluripotentes a partir de
sangre de cordón umbilical, con capacidad también de
reconstitución de tejidos tales como hígado, cartílago
y hueso. La gran diferencia de las múltiples líneas
celulares obtenidas a partir de CM pluripotentes
tanto de cordón como de líquido amniótico es que no
forman células tumorales, a diferencia de lo observado
en CM de origen embrionario. Todo lo anterior hace
que actualmente se tenga una gran esperanza de
poder contar con una fuente de CM libre de problemas
éticos, y a su vez con un tremendo potencial de poder
establecer líneas celulares estables que permitan una
terapia celular estandarizada en múltiples patologías
en el futuro(33, 62 ).
Es muy probable que en el futuro veamos notables
avances de esta medicina basada en la reparación
celular. No en vano, durante las últimas elecciones
presidenciales en los Estados Unidos, California votó
la proposición 71, destinando sólo en ese estado 3.000
millones de dólares para la investigación en células
madre y creando el Instituto de Medicina Regenerativa
de California. New Jersey, ha aprobado 270 millones
de dólares. En varios países de Europa, los gobiernos
y entes estatales también han iniciado un fuerte apoyo
financiero a la investigación en este campo(63-65).
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