¿Qué son las células madre? Tipos y funciones

Las células madre constituyen uno de los campos más activos de la investigación biomédica actual. Se trata de células indiferenciadas con capacidad de autorrenovación y de diferenciación hacia tipos celulares especializados. Gracias a estas propiedades, la ciencia ha identificado aplicaciones que abarcan desde la medicina regenerativa hasta la oncología.

A día de hoy, el conocimiento sobre las células madre continúa expandiéndose. Aunque se han logrado avances significativos, quedan numerosas incógnitas por resolver. Si te interesan los temas científicos relacionados con el ámbito de la salud, a continuación encontrarás una guía actualizada sobre qué son las células madre, qué tipos existen y cuáles son sus aplicaciones reales.

¿Qué son las células madre?

El cuerpo humano está compuesto por más de 200 tipos celulares diferentes. Cada uno de ellos desempeña funciones específicas en función de su localización en el organismo.

Así, las células de la piel, las de la sangre, las del hueso y las del cerebro son muy distintas tanto desde el punto de vista estructural como funcional, ya que conforman tejidos y órganos con cometidos concretos.

Todas estas células especializadas no surgen de la nada: provienen de células indiferenciadas que, mediante una serie de procesos de diferenciación, se convierten en el tipo celular específico que se necesita en cada tejido u órgano. Estas células precursoras son lo que denominamos células madre (en inglés, stem cells).

Dicho de forma más sencilla, las células madre son la materia prima del organismo. A partir de ellas se generan todas las demás células con funciones especializadas.

Bajo las condiciones adecuadas, ya sea en el propio cuerpo o de forma artificial en un laboratorio, las células madre se dividen y originan las denominadas células hijas. Estas pueden dar lugar tanto a nuevas células madre (autorrenovación) como a células diferenciadas. Hasta la fecha, no se conoce ningún otro tipo celular en el organismo con esta doble capacidad.

¿Dónde se encuentran las células madre?

Las células madre están presentes en múltiples tejidos del organismo, ya que son las encargadas de mantener la renovación celular a lo largo de la vida.

Se localizan tanto en la médula ósea como en la piel, el hígado, los riñones, el intestino, los testículos, los ovarios y otros órganos, en regiones específicas conocidas como nichos de células madre.

Tipos de células madre según su origen

Según su procedencia, se distinguen los siguientes tipos:

• Células madre embrionarias: se obtienen del blastocisto (embrión de 5-6 días tras la fecundación), concretamente de la masa celular interna. Son pluripotentes, lo que significa que pueden diferenciarse en prácticamente cualquier tipo celular del organismo. Por su enorme potencial, son unas de las más estudiadas. No obstante, su obtención implica la destrucción del embrión, lo que plantea importantes consideraciones éticas que han dado lugar a un intenso debate social y legislativo en numerosos países.
• Células madre adultas (somáticas): se encuentran en los tejidos del organismo ya desarrollado, independientemente de la edad o el sexo de la persona. Permanecen en estado de quiescencia en sus nichos hasta que son activadas para renovar las células del tejido en el que residen. Son generalmente multipotentes: pueden dar lugar a varios tipos celulares, pero dentro de un linaje más restringido que las embrionarias. El ejemplo más conocido son las células hematopoyéticas de la médula ósea, que originan todos los tipos de células sanguíneas.
• Células madre de cordón umbilical: se subdividen en dos categorías. Las procedentes de la sangre del cordón son células hematopoyéticas, capaces de generar los distintos tipos de células sanguíneas. Las del tejido del cordón (gelatina de Wharton) son células mesenquimales, con capacidad para regenerar y reparar tejidos conectivos.
• Células madre amnióticas: se encuentran en el líquido amniótico. Poseen buena capacidad proliferativa, aunque su potencial de diferenciación es inferior al de las embrionarias.
• Células madre pluripotentes inducidas (iPSC): descubiertas por el investigador Shinya Yamanaka en 2006, constituyen uno de los avances más relevantes en biología celular. Se obtienen a partir de células adultas ya diferenciadas (como las de la piel) que son reprogramadas genéticamente para recuperar un estado similar al de las células embrionarias. Presentan la ventaja de evitar los dilemas éticos asociados al uso de embriones, y abren la puerta a terapias personalizadas. El hallazgo le valió a Yamanaka el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2012.

Clasificación según su potencial de diferenciación

Según la variedad de tipos celulares que pueden generar, las células madre se clasifican en:

• Totipotentes: son capaces de originar un organismo completo, incluidos los tejidos extraembrionarios (como la placenta). Solo el cigoto y las células de las primeras divisiones embrionarias poseen esta capacidad.
• Pluripotentes: pueden dar lugar a células de las tres capas germinales (ectodermo, mesodermo y endodermo), es decir, a prácticamente cualquier tipo celular del organismo, pero no a tejidos extraembrionarios. Las células madre embrionarias y las iPSC pertenecen a esta categoría.
• Multipotentes: generan varios tipos celulares, pero limitados a un linaje concreto. Un ejemplo son las células madre hematopoyéticas, que producen todos los tipos de células sanguíneas pero no otros tejidos.
• Unipotentes: solo pueden diferenciarse en un único tipo celular. Un ejemplo son las células madre de la epidermis, que se renuevan de forma continua pero únicamente generan queratinocitos.

Funciones fisiológicas de las células madre

La función principal de las células madre es originar nuevas células diferenciadas que reemplacen a las que se pierden por envejecimiento, lesión o enfermedad. Este proceso de renovación es esencial para el mantenimiento de tejidos con alto recambio celular, como la sangre, la piel o el epitelio intestinal.

Aplicaciones clínicas y líneas de investigación

Es importante distinguir entre las terapias aprobadas y las líneas de investigación que aún se encuentran en fases experimentales:

Usos clínicos establecidos

• Trasplante de progenitores hematopoyéticos (trasplante de médula ósea): es la aplicación más consolidada de las células madre. Se utiliza desde hace décadas para tratar leucemias, linfomas, mielomas y otros trastornos hematológicos graves. Las células madre hematopoyéticas pueden proceder de la médula ósea, de sangre periférica movilizada o de sangre de cordón umbilical.
• Tratamiento de quemaduras extensas: se emplean cultivos de células madre epidérmicas para regenerar la piel en pacientes con quemaduras graves.

Líneas de investigación activas

• Comprensión de enfermedades: la observación de cómo maduran las células madre permite estudiar los mecanismos de enfermedades degenerativas y genéticas, lo que podría conducir a nuevos enfoques terapéuticos.
• Medicina regenerativa: se investiga el uso de células madre para generar células sanas en enfermedades como el párkinson, el alzhéimer, la esclerosis lateral amiotrófica, enfermedades cardíacas o la diabetes tipo 1. Muchos de estos enfoques se encuentran todavía en fases preclínicas o en ensayos clínicos iniciales.
• Desarrollo de fármacos: las células madre permiten crear modelos celulares para evaluar la seguridad y eficacia de nuevos medicamentos antes de realizar ensayos en personas.
• Oncología: las células madre están contribuyendo a comprender mejor los orígenes del cáncer. La investigación en este campo busca, además, desarrollar estrategias terapéuticas más dirigidas.

Precauciones

Conviene señalar que existen clínicas que ofrecen tratamientos con células madre para indicaciones no aprobadas por las agencias reguladoras. La Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS) y la Agencia Europea de Medicamentos (EMA) advierten de que estas terapias no reguladas pueden carecer de eficacia demostrada y entrañar riesgos para la salud.

Referencias

1. Zakrzewski, W., Dobrzyński, M., Szymonowicz, M. & Rybak, Z. (2019). Stem cells: past, present, and future. Stem Cell Research & Therapy, 10(1), 68. https://doi.org/10.1186/s13122-019-1165-5
2. Takahashi, K. & Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell, 126(4), 663-676. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.07.024
3. Biehl, J. K. & Russell, B. (2009). Introduction to stem cell therapy. The Journal of Cardiovascular Nursing, 24(2), 98-103. https://doi.org/10.1097/JCN.0b013e318197a6a5
4. National Institutes of Health (NIH). (2016). Stem Cell Information. https://stemcells.nih.gov/info/basics/stc-basics
5. Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS). (2023). Terapias avanzadas: información para ciudadanos. https://www.aemps.gob.es/medicamentos-de-uso-humano/terapias-avanzadas/
6. International Society for Stem Cell Research (ISSCR). (2016). Guidelines for Stem Cell Research and Clinical Translation. https://www.isscr.org/guidelines
7. Copelan, E. A. (2006). Hematopoietic stem-cell transplantation. The New England Journal of Medicine, 354(17), 1813-1826. https://doi.org/10.1056/NEJMra052638