Diapositiva 1

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Células troncales humanas (stem cells) o células
madre o estaminales ? Células capaces de
originar otras células (hijas) especializadas en
algún tipo tisular ? Se encuentran en -
estadios embrionarios - tejidos fetales (cordón
umbilical, placenta) - órganos adultos ? Poseen
dos propiedades fundamentales - Se dividen dando
lugar a otras células troncales
auto-perpetuación - Son capaces en determinadas
circunstancias de convertirse (diferenciarse) en
otros tipos de células más especializadas las
que forman los órganos de nuestro cuerpo. Esta
segunda característica es la que las hace
interesantes para la regeneración (reconstrucción
/ reparación) de tejidos dañados por enfermedad o
accidente (piel, sangre, huesos, etc.) ? No
todas las células troncales tienen igual
capacidad de diferenciación, es decir no todas
están en lo que llamamos estadio de
pluripotencia. Las pluripotentes, es decir que en
principio pueden dar origen a cualquier tejido,
son las embrionarias. Las presentes en tejidos
adultos parecen tener una capacidad de
especialización más limitada (no obstante, la
capacidad de originar distintos tejidos por parte
de células que no son pluripotentes está en plena
investigación)
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? En los organismos pluricelulares existen a)
células germinales son las encargadas de
producir células gaméticas mediante las que se
transmite la información genética a la
descendencia del sujeto portador de esas
células b) células somáticas son las encargadas
de producir el soma o cuerpo del individuo
portador de las mismas ? Por consiguiente,
distinguimos dos tipos de células
fundamentales a) células troncales germinales
o células madre embrionarias Derivan de i)
MCI del Blastocisto ii) primordio germinal
estructura embrionaria presente en las crestas
gonadales que dará lugar a las gónadas
(testículos y ovarios). En embriones humanos este
proceso ocurre entre la quinta y novena semana
(35-63 días) post-fertilización iii)
teratocarcinomas procesos neoplásicos que
aparecen en la gónadas de adultos, aunque
mayoritariamente en individuos de sexo masculino,
que constituyen un crecimiento incontrolado y
desorganizado de células de la línea germinal que
se empiezan a dividir y diferenciar sin control
en todos los linajes celulares del organismo
dando origen a un tumor b) células troncales
somáticas o células madre adultas Derivan
de - cordón umbilical, placenta, tejidos,
órganos de adultos
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(No Transcript)
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Célula totipotente célula troncal que tiene la
capacidad de diferenciarse en el embrión y
membranas extraembrionarias (ej., la placenta), y
en todos los órganos y tejidos postembrionarios.
Las células totipotentes contribuyen a todos los
tipos celulares de un organismo adulto. La
totipotencia es la capacidad funcional de una
célula de dar lugar a un individuo completo tras
un proceso de desarrollo normal. Aunque la
totipotencia de células de embriones
preimplantatorios de mamíferos previas al estadio
de blastocisto está experimentalmente demostrada,
recientes investigaciones han demostrado que las
células de embriones de 2, 4 y 8 células tienen
una cierta diferenciación o polaridad que
determina el tipo de células o tejidos que van a
dar posteriormente. En el embrión humano, parece
ser que solamente son totipotentes los
blastómeros hasta el estadio de mórula de 16
células (hasta cuándo las células conservan su
totipotencia es un dato discutido) Célula
pluripotente célula troncal presente en los
estadios tempranos de desarrollo embrionario que
puede generar todos los tipos de células en el
feto y en el adulto y es capaz de
autorrenovación. Las células pluripotentes, sin
embargo, no son capaces de desarrollarse en un
organismo completo. La pluripotencia es la
capacidad funcional de una célula de dar lugar a
varios linajes celulares o tejidos diferentes.
Las células troncales embrionarias presentes en
la masa celular interna del blastocisto humano
son pluripotentes, pero no totipotentes es
decir, pueden originar distintos tejidos u
órganos pero no dar lugar al desarrollo completo
de un embrión porque no pueden producir las
membranas y tejidos extraembriónicos necesarios
para el proceso de gestación.
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No obstante, podría ocurrir que una célula
pluripotente de la masa celular interna se
convirtiera en totipotente. La pluripotencia
aparece en el estadío de blastocisto (6-7
días). Célula multipotente célula troncal
presente en los tejidos u órganos adultos
(somáticos) que tiene una capacidad limitada de
reactivar su programa genético como respuesta a
determinados estímulos que le permiten dar lugar
a algunos, pero no todos, los linajes celulares
diferenciados. En principio, su repertorio de
tipos celulares se restringe a los tipos que
habitualmente conforman un tejido u órgano
determinado. El ejemplo más claro son la
hematopoiéticas están en la médula ósea y dan
lugar a todos los tipos celulares presentes en la
sangre. La multipotencia es la capacidad
funcional de una célula de dar lugar a alguno,
pero no todos, los linajes celulares. Algunas
células troncales presentes en tejidos u órganos
adultos son multipotentes. A veces se utiliza el
término plasticidad como equivalente a
multipotencia. Aunque los prefijos latinos
"pluri" y "multi" son equivalentes, sin embargo
conceptualmente en el presente contexto
científico el primero se considera mayor que el
segundo es decir, la pluripotencia supone mayor
grado de plasticidad que la multipotencia.
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(No Transcript)
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Fases iniciales en el desarrollo del embrión de
un mamífero La vida prenatal se divide en tres
períodos 1. Fertilización o pre-implantación
hasta la 2a semana 2. Embrionario desde la 3a
hasta la 8a semana 3. Fetal desde la 9ª semana
hasta el nacimiento. En los animales vertebrados
la embriogénesis (embrión génesis complejo
proceso generativo que conduce a la formación de
un organismo pluricelular a partir del zigoto) se
divide en cuatro grandes fases secuenciales 1)
segmentación, 2) gastrulación, 3) neurulación y
4) organogénesis 1) Segmentación el zigoto se
divide por mitosis sucesivas hasta alcanzar el
estado de blastocisto. Se denomina segmentación o
clivaje al proceso embriológico temprano que
consiste en una serie de divisiones celulares
(mitosis) del óvulo fecundado (zigoto) que se
producen antes de la gastrulación. Las células
resultantes de la división del zigoto se
denominan blastómeros y forman una masa compacta
llamada mórula. A partir de ésta se forma la
blástula y posteriormente la gástrula. Esta fase
(segmentación) ocurre en la 1ª semana
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2) Gastrulación Es una etapa del desarrollo
embrionario que ocurre después de la formación de
la blástula, esto es que sigue a la etapa de
segmentación o clivaje y tiene por objeto la
formación de las capas fundamentales del embrión
(capas germinales). Esta formación acontece entre
los días 15 y 18 (inicio de la 3a
semana) Ectodermo la capa más externa de
células que rodea al embrión Mesodermo células
que forman la parte superior de la capa que
creció hacia el interior en la blástula Endodermo
capa de células más interna 3) Neurulación
neurula es el nombre que recibe un embrión
después de concluir la etapa de gastrulación y se
caracteriza principalmente por la formación de
los esbozos embrionarios (tubo neural y las
crestas neurales) que darán lugar al sistema
nervioso médula espinal y encéfalo. Esta fase
ocurre en la 4ª semana
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• 4) Organogénesis (O) 4a a 8a semana del
  desarrollo
• ? Proceso que comprende la formación de los
  diferentes órganos del embrión por la
  diferenciación y maduración de los diversos
  tejidos. Las 3 capas embrionarias ectodermo,
  mesodermo y endodermo se transforman en los
  diferentes órganos. Antes de la (O) ocurre la
  formación de órganos rudimentarios, es decir sin
  forma ni tamaño definido. La (O) permite la
  ordenación y formación de las diferentes
  estructuras corporales, más específicamente la
  formación de los órganos
• Primero se produce (3ª semana) el paso de
  embrión bilaminar a trilaminar (2 hojas del disco
  embrionario a tres hojas gastrulación) dando
  lugar a el ectodermo, el mesodermo y el endodermo
  embrionario. Éstos a su vez, en la siguientes
  semanas, se diferenciarán y especializarán dando
  lugar a los diferentes órganos del cuerpo, cuyos
  esbozos quedarán conformados antes del tercer mes
  de gestación
• ? En la (O) existen varios factores que surgen
  del tejido embrionario. Del ectodermo, se deriva
  la piel, del endodermo el endotelio y el
  mesotelio del mesodermo se deriva los organos
  del aparato digestivo y del respiratorio. Es el
  momento de la organogénesis (formación de los
  distintos órganos internos), es el período más
  delicado y en el que las influencias externas van
  a producir mayores consecuencias adversas

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Períodos de la vida prenatal
pre-implantación embrionario
fetal (semanas 1-2)
(semanas 3-8)
(semanas 9) 4 Fases 1) Segmentación (semana
1) 2) Gastrulación (semana 3) 3) Neurulación
(semana 3-4) 4) Organogénesis (semanas 4 a 8)
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Fecundación (fertilización del oocito óvulo)
por el espermatozoide
Espermatozoides sobre la pelúcida del ovocito
Espermatozoides rumbo al ovocito
Degradación y penetración de la zona pelúcida
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Fecundación Los dos pronúcleos antes de su
singamia (aún con la cubierta pelúcida)
? El espermatozoide (E) activa la finalización de
la división meiótica en el óvulo y genera su
núcleo gamético (pronúcleo) que junto con el del
(E) e se fusiona dando origen al primer núcleo
del embrión de una célula (cigoto) con los pares
de cromosomas propios de la especie (23) ? A las
36 horas el cigoto se dividirá en 2 células y
continuará su división en forma exponencial 4,
8, 16, 32, 64, 128, 512, 1024, etc.
Cuerpos polares la entrada del (E) se reactiva
la 2 división meiótica y se expulsa el segundo
corpúsculo polar. El ovocito está preparado con
la mitad de los cromosomas para unirse al
pronúcleo del (E) que lleva la otra mitad
Pronúcleos masculino y femenino
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Fecundación La fecundación es la secuencia de
fenómenos coordinados que se inicia cuando entran
en contacto ambos gametos (óvulo y
espermatozoide) y dura 24 horas. Si la primera
división celular o singamia se produce a las 36
horas, entonces tenemos la siguiente secuencia
Relación sexual fecundante (hora 0) ? Penetración
en la zona pelúcida (hora 12) ? Primera división
celular (hora 36). Entre la relación sexual
fecundante (RSF) y la penetración en la zona
pelúcida median 12 horas. Entre la penetración en
la zona pelúcida y la singamia median 24 horas.
Entre la RSF y la singamia median 36 horas Una
vez fecundado el óvulo (23 cromosomas) por el
espermatozoide (23 cromosomas) y producida la
singamia o primera división celular (unas 36
horas después de la relación sexual fecundante),
las dos células iniciales ya cuentan con 46
cromosomas Según Omar Fança Tarragó (UCU), esta
primera división celular es la que propiamente
debería llamarse concepción del cigoto puesto que
recién ahí está completamente organizado, como un
todo, el nuevo cuerpo de 46 cromosomas
articulados con sus respectivos genes
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Fase Temprana de la embriogénesis
Embrión humano de 4 células llamadas blastómeros
(células más pequeñas con igual volumen
complexivo del embrión)
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Fase temprana del desarrollo embrionario Embrión
de 8 células
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Fase Temprana de la embriogénesis Embrión de 12
células
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Fase Temprana de la embriogénesis Mórula
agregación celular que parece una mora en el
microscopio (16 células)
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Fase temprana de la embriogénesis Embrión de 12
a 16 células (entre el 3 y 4 día)
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Fase Temprana de la embriogénesis
Blastocisto en expansión
La mórula se convierte en blastocisto (días
6º-7º) 100 células
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Fase Temprana de la embriogénesis
Células embrionales pluripotentes
Trofoblastos
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Blastocisto El embrión en estado de blastocisto
alcanza aproximadamente un centenar de células y
en él ocurre la primera gran diferenciación o
diversificación celular. Aparecen dos clases de
células - en el exterior los trofoblastos
(forman una cubierta protectora) - en el
interior grupo de células llamado la masa
celular interna (MCI) situado asimétricamente y
delimitando una cavidad o blastocelle. Este grupo
de células está constituido fundamentalmente por
células embrionales pluripotentes (stem
cells) Desde el embrión de dos células o
blastómeros y durante el estadío de mórula (hasta
16 células según Ramón Lacadena) cada una de las
células constituyentes del embrión
preimplantatorio tiene características
totipotentes pudiendo cada una, en principio, dar
lugar a la gestación de un embrión completo,
incluidas las membranas extraembrionarias y la
placenta. Cuando el embrión llega a la fase de
blastocisto pierden la totipotencia y pasan a ser
pluripotentes
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Células madre embrionales
Zigoto (óvulo fecundado)
Mórula (varios blastómeros)
Blastocisto (masa celular interna)
Masa Celular A partir de la tercera mitosis
migra a la pluripotencia
Masa Celular Pluripotente
Célula Totipotente
Células madre embrionales
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Clonación Terapéutica reconstrucción de
embriones mediante transferencia nuclear
(viabilidad no demostrada)
Ingeniería de Tejidos y Terapias Celulares
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(No Transcript)
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Fuentes de células madre embrionales
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Células Madre adultas
Fuentes Proveedoras
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Células Madre adultas
Fenómeno de Transdiferenciación
Concepto Plasticidad de las células madre de
adultos que permite que las células precursoras
de un linaje, en condiciones determinadas, den
origen a células de otros linajes

• Rompería las restricciones preexistentes en el
  desarrollo de las Terapias Celulares y de la
  Ingeniería de Tejidos
• Ampliaría las potenciales fuentes y usos de las
  Células Madre Adultas

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Células Madre adultas Fenómeno de
Transdiferenciación
Se ha observado en diferentes experimentos
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• Fenómeno de la transdiferenciación
• Son las células multipotentes adultas también
  pluripotentes?
• Distinguir los hechos de su explicación
  científica
• 2) Margaret Godell demostró que las células madre
  adulta musculares con aparente capacidad
  hematopoiética eran ya en el origen
  hematopoiéticas y no musculares (a pesar de
  hallarse en el músculo esquelético)
• 3) Sólo en un caso se demostró la plasticidad de
  células madre presentes en la médula ósea
  (células mesenquimales). Se denominan células
  MAPC Mesenchymal Adult Pluripotent Cells

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Células Madre
Ingeniería de Tejidos y Órganos
Pretende lograr estructuras tridimensionales
organizadas

• Reconstrucción de vejigas
• Arterias funcionales artificiales
• Prótesis óseas biológicas

• Células encapsuladas que liberan sustancias
  terapéuticas

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Células troncales embrionarias Ventajas
pluripotencia, inmortalidad, facilidad de
aislamiento y de cultivo Desventajas
direccionabilidad, tumorogenicidad, posible
desdiferenciación, identidad inmunológica
(histocompatibilidad), problemas éticos con el
embrión (partenogénesis?) Células troncales
adultas Ventajas no requieren embriones,
transdiferenciación (?), compatibilidad
inmunológica Desventajas difíciles de aislar y
cultivar, adopción de nuevos fenotipos mediante
fusiones celulares