Células madre mesenquimales: las «otras» células madre de la médula ósea
Las células madre mesenquimales (CMM) pueden dar lugar a varios tipos de células de los tejidos esqueléticos, como el cartílago, el hueso y la grasa. Los científicos están investigando cómo pueden utilizarse las CMM para tratar enfermedades del cartílago y el hueso. Algunas investigaciones con CMM están explorando terapias para otras enfermedades, pero las bases científicas para estas aplicaciones no están todavía definidas o ampliamente aceptadas.
Las células madre mesenquimales (CMM) son células madre multipotentes que se encuentran en la médula ósea y son importantes para fabricar y reparar tejido esquelético, como el cartílago, el hueso y la grasa de la médula ósea. No deben confundirse con las células madre hematopoyéticas (de la sangre) que también se encuentran en la médula ósea y fabrican la sangre.
Las CMM constituyen una fracción muy pequeña de todas las células de nuestra médula ósea, pero los investigadores han sido capaces de aislarlas para estudiarlas.
Estudios recientes sugieren que las CMM son importantes para crear un nicho o un «hogar» para las células madre de la médula ósea.
Se están desarrollando tratamientos con CMM para ayudar a reparar el hueso y el cartílago, por ejemplo, en lesiones de menisco de la rodilla o en lesiones no tratadas durante mucho tiempo y que derivan en osteoartritis.
Existen estudios que siguen investigando los informes que demuestran que las CMM ayudan a formar nuevos vasos sanguíneos en el tejido dañado. Estos estudios podrían tener mayores repercusiones en la reparación de tejido dañado en los infartos de miocardio y en las enfermedades cardíacas.
Los investigadores también están examinando la capacidad de las CMM para reducir la inflamación, ralentizar la progresión de las enfermedades autoinmunes y evitar el rechazo de trasplantes.
La investigación de las células madre es compleja, minuciosa, lenta y difícil. Los resultados contradictorios de las primeras investigaciones (y de las investigaciones actuales) sobre las CMM no hacen más que constatar que se necesita tiempo para dar con los resultados correctos en la investigación de las células madre.
Aún se desconoce cómo transportar con éxito las CMM a los tejidos dañados del cuerpo.
A menudo, las CMM trasplantadas se eliminan rápidamente del cuerpo, lo que dificulta que puedan ser utilizadas en tratamientos. Los investigadores están trabajando para desarrollar nuevas formas de mantener las CMM en el lugar al que hayan sido transportadas y a estimularlas para que desarrollen cartílago o hueso nuevo.
Las células madre mesenquimales (CMM) son un ejemplo de células madre de tejido o de células madre “adultas”. Son multipotentes, lo que significa que pueden dar lugar a más de un tipo de célula especializada del cuerpo, pero no a todos los tipos. Las CMM dan lugar a las distintas células especializadas que se encuentran en el tejido esquelético. Por ejemplo, pueden diferenciarse –o especializarse– en células cartilaginosas (condrocitos), células óseas (osteoblastos) y células grasas (adipocitos). Cada uno de estos tipos de células especializadas tienen su forma, estructura y función características, y cada uno pertenece a un tejido en particular.
Algunos estudios iniciales sugerían que las CMM también podrían dar lugar a varios tipos de células diferentes que no pertenecían al tejido esquelético, como células nerviosas, células del músculo cardíaco, células hepáticas y células endoteliales, estas últimas forman la capa interna de los vasos sanguíneos. Sin embargo, estos resultados no fueron confirmados por estudios posteriores. En algunos casos, parecía que las CMM podrían estar fusionándose con células especializadas, lo que conduce a falsas conclusiones acerca de la habilidad de las CMM de producir ciertos tipos de células. En otros casos, los resultados fueron efectos artificiales causados por las sustancias químicas utilizadas en el laboratorio para el cultivo de las células.
Las CMM se encontraron originariamente en la médula ósea.Desde entonces, se ha afirmado en repetidas ocasiones que también existe en una amplia variedad de otros tejidos, como la sangre del cordón umbilical, el tejido adiposo (grasa) y el músculo. Sin embargo, no se ha establecido todavía si las células extraídas de estos otros tejidos son realmente las mismas o similares a las células madre mesenquimales de la médula ósea.
La médula ósea contiene muchos tipos diferentes de células. Entre ellos se encuentran las células madre de la sangre (también llamadas células madre hematopoyéticas o CMH) y una variedad de diferentes tipos de células pertenecientes al grupo llamado células “mesenquimales”. Solamente el 0,001-0,01 % de las células en la médula ósea son células madre mesenquimales.
Es bastante sencillo obtener una mezcla de diferentes tipos de células mesenquimales de la médula ósea adulta para utilizarlas en investigación. Pero el aislamiento de la pequeña fracción de células madre mesenquimales es más complicado. Algunas de las células de la mezcla podrían dar lugar a tejido óseo o adiposo, por ejemplo, pero aun así no tienen todas las características de las células madre mesenquimales.
El reto es identificar y seleccionar las células capaces tanto de autorrenovación (generar más células como ellas mismas) como de diferenciación en los tres tipos celulares –hueso, cartílago y grasa. Se han hecho importantes avances en esta dirección. Curiosamente, por primera vez, estudios hechos en humanos han allanado el camino a estudios similares en ratones. Ambos tipos de estudios han coincidido en identificar las células madre no-hematopoyéticas (de la sangre) de la médula ósea (generalmente llamadas células madre “mesenquimales”) como células madre “del esqueleto”. Este término es mejor, porque, de hecho, todas las células que este tipo de células puede generar se encuentran en el tejido que en conjunto forma el esqueleto (hueso, cartílago y grasa en la cavidad de la médula ósea de los huesos). Una investigación muy interesante señala que las células madre “del esqueleto” parecen proporcionar un “nicho” u hogar a otro tipo de células madre, las células madre hematopoyéticas (de la sangre). Ambos tipos de células conviven en contacto unas con otras, cerca de los vasos sanguíneos de la médula ósea.
Todavía no hay tratamientos disponibles con CMM. Sin embargo, actualmente se están explorando varias posibilidades para su uso en la clínica.
Reparación de hueso y cartílago
La capacidad de las CMM de diferenciarse en células óseas llamadas osteoblastos ha llevado a su uso en ensayos iniciales que investigan la seguridad de un posible método de reparación del hueso. Estos estudios están considerando posibles tratamientos para tratar defectos esqueléticos localizados (daño en un lugar determinado del hueso).
Otras investigaciones se centran en el uso de CMM para reparar cartílago. El cartílago recubre la parte final de los huesos y permite a un hueso deslizarse sobre otro en las articulaciones. Puede dañarse por una lesión repentina, como una caída, o por una afección crónica como la osteoartritis, una enfermedad muy dolorosa de las articulaciones. El cartílago no puede repararse bien tras sufrir una lesión. El mejor tratamiento disponible para un daño grave en el cartílago es la cirugía para sustituir la articulación dañada por una artificial. Como las CMM se pueden diferenciar en células del cartílago denominadas condrocitos, los científicos tienen la esperanza de poder inyectar CMM en pacientes para reparar y mantener el cartílago de sus articulaciones. Los investigadores están también estudiando la posibilidad de que las CMM trasplantadas secreten sustancias que induzcan a las propias células del paciente a reparar el daño.
Todavía quedan muchos obstáculos que superar antes de que un tratamiento así sea una realidad. Por ejemplo, cuando se trasplantan CMM la mayor parte de ellas son eliminadas rápidamente del cuerpo. Los investigadores están trabajando en nuevas técnicas para trasplantar las células, tales como el desarrollo de estructuras tridimensionales o armazones que simulen las condiciones de la parte del cuerpo donde se necesitan las células. Estos armazones sostendrán las células y las estimularán a diferenciarse en el tipo celular deseado.
Reparación del corazón y de los vasos sanguíneos
Algunos estudios en ratones sugieren que las CMM pueden promover la formación de nuevos vasos sanguíneos en un proceso llamado neovascularización. Las CMM no crean nuevos vasos sanguíneos por sí mismas, pero puede que ayuden en la neovascularización de varias maneras. Por ejemplo, puede que liberen proteínas que estimulan el crecimiento de otras células denominadas precursores endoteliales –células que se desarrollarán para formar la capa interna de los vasos sanguíneos. También pueden “guiar” el ensamblaje de nuevos vasos sanguíneos con células endoteliales ya existentes (aquellas que bordean el vaso sanguíneo). Este tipo de estudios en animales ha llevado a los investigadores a tener la esperanza de que las CMM puedan ayudar a reparar el daño en los vasos sanguíneos ligado a ataques cardíacos o a enfermedades como la isquemia severa en las extremidades. Actualmente, un número de ensayos clínicos en fase inicial están utilizando CMM con pacientes, pero todavía no está claro si los tratamientos serán eficaces.
Enfermedades inflamatorias y autoinmunes
En varias ocasiones se ha afirmado que las CMM son capaces de evitar la detección por el sistema inmune y que pueden ser trasplantadas de un paciente a otro sin riesgo de un rechazo por parte del cuerpo. Sin embargo, estas afirmaciones no han sido confirmadas por otros estudios. Las CMM son rechazadas como cualquier otro tipo celular “extraño”. También se ha sugerido que puede que las CMM sean capaces de ralentizar la multiplicación de las células del sistema inmune del cuerpo para reducir la inflamación y ayudar así a tratar el rechazo de los trasplantes o las enfermedades autoinmunes. De nuevo, eso no ha podido demostrarse y son necesarias muchas más evidencias para establecer si las CMM realmente se pueden utilizar para este tipo de aplicación.
La investigación de terapias con CMM está todavía en sus fases iniciales. Es necesario muchísimo más trabajo para que este tipo de terapias puedan utilizarse en pacientes de manera rutinaria. En principio, estas terapias pueden aprovechar tanto la capacidad de estas células de generar tejidos esqueléticos como la de dirigir la función de células hematopoyéticas y vasculares. Todavía quedan cuestiones acerca de cómo pueden controlarse estas células, cómo se van a comportar una vez trasplantadas en el cuerpo, cómo se van a introducir en el lugar adecuado para que puedan hacer su efecto de modo eficiente, etc. Al estudiar cómo actúan estas células y cómo se comportan en el interior del cuerpo, los investigadores esperan poder desarrollar nuevos tratamientos seguros y efectivos en el futuro.
Esta ficha informativa ha sido creada por Clara Sanz Nogués y Mikey Creane y revisada por Paolo Bianco.
Traducido al español por María Climent.
Imagen de CMM humanas (imagen principal) de Marc Healy, NUI Galway. Diagramas y fotografía de CMM humanas por Clara Sanz, NUI Galway. Imágenes de tinciones de CMM indiferenciadas y diferenciadas reproducidas de células madre mesenquimales: Clinical applications and biological characterization, Int J Biochem Cell Biol (2004) 36 (4): 568-584 con el permiso de los autores y de Elsevier.