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CÉLULAS MADRE
PASADO Y FUTURO
JUSTO AZNAR
DIRECTOR DEL INSTITUTO
DE CIENCIAS DE LA VIDA
ABRIL 2008
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CÉLULAS MADRE
PASADO Y
FUTURO
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CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO
PASADO FUTURO
Cultivan por primera
vez células madre
embrionarias
humanas
Obtienen célula...
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¿QUE SON LAS CÉLULAS MADRE?
Las células madre, también denominadas
células troncales, estaminales o en inglés
células st...
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TIPOS DE CÉLULAS MADRE
Pueden ser:
Totipotentes
Pluripotentes
Multipotentes
Unipotentes
Pueden
dar
lugar a
Capaces de fo...
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CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS
Las células madre embrionarias
son células derivadas de los
embriones, no las células
constit...
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cigoto
embriones de:
2 células 3 células 4 células
ser humano adulto
blastocisto
DESARROLLO EMBRIONARIO
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DESARROLLO EMBRIONARIO
J. Rossant
Cell 132, 527-531, 2008
CONSTITUCIÓN DE LA MASA CELULAR INTERNA
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De embriones:
• Sobrantes de fecundación in
vitro
• Obtenidos por transferencia
nuclear somática (clonación)
• Generados...
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¿QUÉ NÚMERO DE EMBRIONES CONGELADOS
HAY ACTUALMENTE?
Aproximadamente:
1. En España .................... 200.000
2. En E...
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OBTENCIÓN DE
CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS A
PARTIR DE
BLASTOCISTOS
GENERADOS POR
TRANSFERENCIA
NUCLEAR SOMÁTICA
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TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA
Ovocito Célula adulta
Enucleación Enucleación
ACTIVACIÓN
TRANSFERENCIA NUCLEAR
Cigoto hí...
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PARA OBTENERLAS ES
NECESARIO CLONAR UN
ANIMAL O UN INDIVIDUO
HUMANO
OBTENCIÓN DE
CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS
AUTÓLOGAS
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CLONACIÓN
ANIMAL
RESUMEN
HISTÓRICO
Heidi Ledford. Nature
445; 800-802, 2007
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Clonación de lobos
Investigadores de la
Universidad de Seúl publican en
marzo de 2007 la clonación de
dos lobos, Snuwol...
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• Se consigue por primera vez en el mundo
clonar primates (macacus rhesus)
• A partir de 304 ovocitos obtenidos de 14
h...
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No consiguieron obtener células madre de los blastocistos clonados
1. Cibelli JB. J Regener Med 2; 25, 20011
2. Chen ...
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¿SE HA CONCEGUIDO LA
CLONACIÓN HUMANA?
No parece que hasta ese momento
existiera evidencia de que se hubiera
logrado la...
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CLONACIÓN HUMANA
Sin embargo, existen
razones fundadas para creer
que se van a poder producir
clones humanos
X Yang y c...
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• Un equipo de la firma comercial Stemagen
Corporation de la Jolla, California, publica un
artículo en donde afirman qu...
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CLONACIÓN HUMANA
• Aunque hasta el momento no hay
evidencia de que se haya logrado
obtener líneas celulares embrionaria...
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POTENCIAL TERAPÉUTICO DE LAS
CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS HUMANAS...
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• A partir de células madre embrionarias
obtienen células de músculo esquelético.
• Cuando estas células se transfieren...
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APLICACIONES PRECLÍNICAS
Se describe por primera vez la
obtención de células similares a
los fotoreceptores de la retin...
25
No se han aplicado clínicamente por la
ineficiencia del proceso de clonación, por la
falta de conocimiento de los mecan...
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M. Enserink. Science 313; 160-163, 2006
“Nadie podría prometer hoy la
falsedad de que con células
madre embrionarias se...
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CÉLULAS
MADRE DE
TEJIDOS
ADULTOS
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¿DE DONDE SE OBTIENEN LAS
CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS
ADULTOS?
De:
• Diferentes tejidos adultos
• Cordón umbilical
• Place...
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• Fusionándose con las células del órgano lesionado
• Diferenciándose a células específicas de ese órgano
• Favoreciend...
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EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON
CÉLULAS MADRE ADULTAS
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OBJETIVAS EXPECTATIVAS
CLÍNICAS DERIVADAS DEL USO
DE CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS
ADULTOS
“Seguramente no hay un
precedente...
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ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE
ADULTAS APROBADOS POR LA FDA
En enero de 2007 había
ensayos clínicos aprobados por l...
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Updated 14/04/2007
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ESTUDIOS EN INFARTO DE
MIOCARDIO CON
CÉLULAS MADRE
ADULTAS
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ENSAYOS CLÍNICOS PARA TRATAR
EL INFARTO DE MIOCARDIO
Hasta ahora en los ensayos
clínicos promovidos para tratar el
infa...
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APLICACIONES CLÍNICAS DE LAS
CÉLULAS MADRE ADULTAS
En un interesante artículo del pasado febrero
se revisan los estudio...
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ENSAYOS CLÍNICOS CON
CÉLULAS MADRE ADULTAS
Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
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Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Acute Myocardial Infarction With
>=30...
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ENSAYOS CLÍNICOS EN INFARTO DE
MIOCARDIO AGUDO
VALORACIÓN
GLOBAL
• Se observa un modesto beneficio de la
fracción de ey...
40Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936, 2008
Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Chronic Myocardial
Ischemia and/or He...
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ENSAYOS CLÍNICOS EN ENFERMEDAD
ISQUÉMICA CORONARIA CRÓNICA
VALORACIÓN
GLOBAL
• Aumento de la perfusión regional
• Mejor...
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ACCIONES FUTURAS EN RELACIÓN CON EL INFARTO
DE MIOCARDIO
• En la mayoría de los estudios el número de miocardiocitos qu...
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TERAPIA CELULAR
• Terapia celular preparada de forma
individual para cada paciente
• Bancos universales de células madr...
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CREACIÓN DE ÓRGANOS
BIOARTIFICIALES.
INGENIERÍA DE ÓRGANOS
POSIBLES
ALTERNATIVAS AL
TRANSPLANTE DE
ÓRGANOS
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PROBLEMAS FUNDAMENTALES DEL
TRANSPLANTE DE ÓRGANOS
• Limitación de órganos
disponibles
• Necesidad de
inmunosupresión d...
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INGENIERÍA DE ÓRGANOS
Depositando cardiomiocitos sobre
delgadas láminas de material
biocompatible se ha conseguido
form...
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PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN
ARTIFICIAL
• El equipo de Doris A. Taylor, de
la Universidad de Minessota ha
conseguido por pr...
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PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN
ARTIFICIAL
METÓDICA PARA OBTENERLO
•Descelularización de corazones de cadáver de rata por perf...
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• A los 4 días de finalizar la reperfusión
celular la estructura cardiaca generada
se contrae
• A los 8 días adquiere l...
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• La misma técnica de descelularización se ha
utilizado con corazones de cerdo, de un
tamaño similar al humano
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DE TIPO EMBRIONARIO.DE TIP...
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ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS
MADRE EMBRIONARIAS
Para obtener células madre embrionarias hay
que destruir al embrión d...
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ALTERNATIVAS AL USO DE
CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Esta inquietud fue recogida por
el Consejo Asesor de Bioética
del pre...
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ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS
MADRE EMBRIONARIAS
Estas cuatro propuestas se han ampliado ocho:
• Embriones en fase muy...
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ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS
MADRE EMBRIONARIAS
• Por fusión de núcleos de células
somáticas adultas con células madr...
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS
MADRE A PARTIR DE
CÉLULAS DE EMBRIONES EN
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DESARROLLO
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE DE
EMBRIONES EN FASE MUY TEMPRANA
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Los primeros en proponer esta
técnica fueron...
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS TRONCALES
DE EMBRIONES EN FASE MUY
TEMPRANA DE DESARROLLO
Posteriormente Robert Lanza y colaborado...
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS TRONCALES
DE EMBRIONES EN FASE MUY
TEMPRANA DE DESARROLLO
• Los embriones donantes proceden de los...
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GENERACIÓN DE
ESTRUCTURAS BIOLÓGICAS
NO EMBRIONARIAS POR
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Célula de
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Célula genéticamente
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UTILIZACIÓN DE LA
TRANSFERENCIA NUCLEAR
SOMÁTICA ALTERADA (ANT)
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William B Hurlbut, de la
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UTILIZACIÓN DE LA TRANSFERENCIA
NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA (ANT)
La propuesta teórica de Hulburt fue llevada a la prácti...
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TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA
ALTERADA (ANT)
DIFICULTADES ÉTICAS DE LA TRANSFERENCIA
1. No se tiene la certeza de que ...
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CREACIÓN DE
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BIOLÓGICAS
PSEUDOEMBRIONARIAS
POR TRANSFERENCIA
NUCLEAR SOMÁTICA
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Resto celular
Núcleo
genéticamente
modificado
TRANSFERENCIA
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Ovocito
enucleado
Ente biológico
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CREACIÓN DE
ESTRUCTURAS
BIOLÓGICAS
PSEUDOEMBRIONARIAS
POR FUSIÓN DE LAS
CÉLULAS SOMÁTICAS
ADULTAS GENÉTICAMENTE
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FUSIÓN CON CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS
Para solventar el grave problema del uso de
ovocitos humanos que la ANT y la ANT-...
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EXPERIENCIAS DE COWAN Y COLABORADORES
Célula madre
embrionaria
Célula adulta
genéticamente
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FUSIÓN DE NÚCLEOS DE CÉLULAS ADULTAS
CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
Esta propuesta ha sido aplicada en humanos,
fusiona...
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DIFICULTADES TÉCNICAS
Dificultades técnicas:
• Por ser células tetraploides no podrían ser utilizadas con fines
terapéu...
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OBTENCIÓN DE
CÉLULAS MADRE A
PARTIR DE
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE
A PARTIR DE PSEUDOEMBRIONES
De embriones aneuploides
se pueden obtener células
madre de tipo...
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• Se consigue generar blastocistos a partir de
partenotes humanos
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CÉLULAS MADRE
SIMILARES A LAS
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PARTIR DE CÉLULAS
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SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR
DE CÉLULAS MADRE TESTICULARES
Se confirma la pluripote...
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Neuronal differentiation of maGSCs
Striated muscleNeural tissueCartilage
Epithelial cell/hepatocyte differentiation
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE
SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR
DE CÉLULAS MADRE TESTICULARES
A partir del estroma tes...
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS
MADRE SIMILARES A
LAS EMBRIONARIAS A
PARTIR DE OVOCITOS
NO ACTIVADOS
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BLASTOCISTO
CÉLULAS MADRE
SIMILARES A LAS
EMBRIONARIAS
HUMANAS
CÉLULAS DE
DIVERSOS
TEJIDOS
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85
Esta técnica también ha sido
utilizada en ratonas evitando
el rechazo inmunológico
K. Kim. Science 315; 482-486, 2007
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LIMITACIONES
OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES
A LAS EMBRIONARIASA PARTIR
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Se requiere utili...
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Para evitar el uso de ovocitos se
podrían utilizar ovocitos creados in
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partir de célu...
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OBTENCIÓN DE CÉLULAS
MADRE SIMILARES
A LAS CÉLULAS MADRE
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CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO
PASADO FUTURO
Cultivan por primera
vez células madre
embrionarias
humanas
Obtienen célul...
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Célula adulta
Célula pluripotente
Células de todo
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CÉLULAS ADULTAS
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REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS
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Célula somática
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REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS
ADULTAS ANIMALES
K. Okita y col. Nature 448; 313-317, 2007
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Confirman las experiencias realizadas en
animales por Takahashi y Yamanaka
M. Wernig y col. Nature; 318-324, 2007
REPRO...
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REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS
ADULTAS HUMANAS
Pero el paso de las experiencias animales a humanos
no parecía fácil
Así, Jan...
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REPROGRAMACIÓN DE
CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
EXPERIENCIAS DE LOS
GRUPOS DE SHINYA
YAMANAKA Y JAMES
THOMSON
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CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO
PASADO FUTURO
Cultivan por primera
vez células madre
embrionarias
humanas
Obtienen célul...
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CÉLULAS DE PIEL HUMANA
CÉLULAS
iPS
GENES
REPROGRAMADORES
CÉLULAS DE TODO TIPO
DE TEJIDOS
REPROGRAMACIÓN DE
CÉLULAS ADUL...
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REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS
ADULTAS HUMANAS
Takahashi y col. (grupo Yamanaka):
Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, c-Myc y ...
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Las células iPS generadas muestran
expresión genética y modelos de
metilación muy parecidos a los de las
células madre...
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I-H. Park y col. (grupo de G.Q. Daley) Derivan células
iPS de células adultas, especialmente fibroblastos
de fetos neo...
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Consiguen generar células iPS a
partir de fibroblastos de piel
humana que pueden diferenciarse
a todo tipo de tejidos,...
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UTILIDAD EXPERIMENTAL DE
LAS CÉLULAS iPS
Las células iPS podrían suplir
mucha de la información que ahora
proporcionan...
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El grupo de Yamanaka demuestra
que las células iPS pueden ser
directamente derivadas a
cardiomiocitos y células
neuron...
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CLONACIÓN DE ANIMALES
UTILIZANDO CÉLULAS iPS
Estos ratones tienen tres progenitores
biológicos: el macho que aporte el...
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.
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Reprogramar
Fibroblasto Células iPS
Clon parcial
Clon completoCélula iPS Embrión de ratón
Fusión
CLONACIÓN DE AN...
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Consiguen mejorar los síntomas clínicos
de ratones con anemia falciforme
utilizando células iPS
Los tres animales que ...
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• Demuestran que células iPS se pueden diferenciar en
células madre precursoras neurales que en cultivo
puede generar ...
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OTRAS APLICACIONES DE LAS
CÉLULAS iPS
• Las células iPS pueden ser el más
práctico y eficiente camino para
producir gr...
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VENTAJAS ÉTICAS
NO SE REQUIERE LA
DESTRUCCIÓN DE
EMBRIONES HUMANOS
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RAZONES DE YAMANAKA PARA
SUS INVESTIGACIONES
• “Cuando vi el embrión, rápidamente me
di cuenta de que no había diferen...
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VENTAJAS TÉCNICAS
• No inducen rechazo inmunológico
Lo que abre la posibilidad de crear fármacos
específicos para un p...
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INCONVENIENTES TÉCNICOS
• Posibilidad de transmisión de
enfermedades virales
• Posibilidad, aunque menor, de producir
...
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OTROS INCONVENIENTES
TÉCNICOS
Los actuales protocolos para generar células
iPS tienen el peligro de facilitar una
inte...
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Técnicos:
• Sustituir los vectores virales
• Sustituir el oncogén c-Myc
Biológicos:
• Conocer mejor los mecanismos de ...
116
• Un aspecto crucial es establecer qué
genes son suficientes y necesarios
para la reprogramación y son
requeridos para...
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El mismo grupo de Yamanaka, en el
reducido tiempo de tres meses
consigue reprogramar hepatocitos y
células de epitelio...
118
También comprueban que al
reprogramar células de estómago e
hígado murinas, utilizando
retrovirus, estos no penetran e...
119
A la vista de las anteriores experiencias
J. Cibelli se preguna:
“¿Será la clonación humana con
fines terapéuticos nec...
120
¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER
INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS?
• Sería un importante error llegar a l...
121
La investigación con células iPS
debería continuar junto con la
investigación con células madre
embrionarias
I-Hyun Pa...
122
Sin embargo la gran mayoría de
los investigadores que trabajan en
este campo creen que las células
iPS sustituirán con...
123
CONSECUENCIAS DEL
DESCUBRIMIENTO DE LAS
CÉLULAS iPS
Es este un gran avance experimental,
que hay que saludar como una ...
124
Sin embargo la gran mayoría de
los investigadores que trabajan en
este campo creen que las células
iPS sustituirán con...
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Por ello, Ian Wilmut el creador de la oveja Dolly,
manifiesta que abandona la clonación para utilizar
las células iPS
...
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Presentación Células madre, pasado y futuro.Clase impartida en el Master de Bioética

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Frente al avance que significa para la medicina el uso de las células madres como terapia regenerativa una puesta a punto que se imparte en la Cátedra de Bioética

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  • Presentación Células madre, pasado y futuro.Clase impartida en el Master de Bioética

    1. 1. 1 CÉLULAS MADRE PASADO Y FUTURO JUSTO AZNAR DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA ABRIL 2008
    2. 2. 2 CÉLULAS MADRE PASADO Y FUTURO
    3. 3. 3 CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO PASADO FUTURO Cultivan por primera vez células madre embrionarias humanas Obtienen células similares a las embrionarias por reprogramación de células adultas. Nacen las células iPS Shinya Yamanaka 2006 James Thomson 1998 2007 Obtienen células iPS humanas
    4. 4. 4 ¿QUE SON LAS CÉLULAS MADRE? Las células madre, también denominadas células troncales, estaminales o en inglés células stem, “son células que tienen la capacidad, no solamente de poder cultivarse y reproducirse a si mismas, sino también de poder producir células adultas de diferente progenie, es decir de diferentes tejidos” I.L. Weissman. New England Journal of Medicine 346; 1576-1583, 2002
    5. 5. 5 TIPOS DE CÉLULAS MADRE Pueden ser: Totipotentes Pluripotentes Multipotentes Unipotentes Pueden dar lugar a Capaces de formar células de todos los linajes del organismo. En los mamíferos solamente lo son el cigoto y los primeros blastómeros Capaces de formar células de todos los linajes del cuerpo, son las denominadas células madre embrionarias. Son las células madre adultas capaces de formar distintos tipos de células de un mismo linaje, como las células madre hematopoyéticas Son células madre adultas que producen células de un solo linaje, como las células madre germinales, entre ellas las espermatogonias que generan el esperma Células Porsupotencialidad Células madre embrionarias Células madre de tejidos adultos Por su origen Textos de: R. Jaenisch y R. Young. Cell 132; 567-582, 2008
    6. 6. 6 CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Las células madre embrionarias son células derivadas de los embriones, no las células constituyentes de los embriones S. Holm. Journal of Medical Ethics 34; 63-64, 2008
    7. 7. 7 // cigoto embriones de: 2 células 3 células 4 células ser humano adulto blastocisto DESARROLLO EMBRIONARIO
    8. 8. 8 DESARROLLO EMBRIONARIO J. Rossant Cell 132, 527-531, 2008 CONSTITUCIÓN DE LA MASA CELULAR INTERNA
    9. 9. 9 De embriones: • Sobrantes de fecundación in vitro • Obtenidos por transferencia nuclear somática (clonación) • Generados por partenogénesis a partir de ovocitos animales o humanos ¿DE DÓNDE SE OBTIENEN LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS?
    10. 10. 10 ¿QUÉ NÚMERO DE EMBRIONES CONGELADOS HAY ACTUALMENTE? Aproximadamente: 1. En España .................... 200.000 2. En Estados Unidos ...... 400.000 3. En todo el mundo .......1.500.000 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE EMRIONARIAS DE SOBRANTES DE FECUNDACIÓN IN VITRO
    11. 11. 11 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS A PARTIR DE BLASTOCISTOS GENERADOS POR TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA
    12. 12. 12 TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA Ovocito Célula adulta Enucleación Enucleación ACTIVACIÓN TRANSFERENCIA NUCLEAR Cigoto híbrido Embrión de dos células Masa granulosa interna Resto embrionario Células madre embrionarias Embrión de 64 a 200 células (blastocisto)
    13. 13. 13 PARA OBTENERLAS ES NECESARIO CLONAR UN ANIMAL O UN INDIVIDUO HUMANO OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS AUTÓLOGAS
    14. 14. 14 CLONACIÓN ANIMAL RESUMEN HISTÓRICO Heidi Ledford. Nature 445; 800-802, 2007
    15. 15. 15 Clonación de lobos Investigadores de la Universidad de Seúl publican en marzo de 2007 la clonación de dos lobos, Snuwolf y Snuwolffy M.K. Kim y col. Cloning and Stem Cells 9; 130-137, 2007 Nature / DOI: 10.1038 / News 070430- 4. 1 de mayo de 2007 ) Un equipo de la propia Universidad de Seúl confirma, el 27 de abril de 2007, que los lobos clonados son genuinos clones CLONACIÓN ANIMAL
    16. 16. 16 • Se consigue por primera vez en el mundo clonar primates (macacus rhesus) • A partir de 304 ovocitos obtenidos de 14 hembras macacus rhesus • Se generaron 2 líneas de células madre embrionarias Eficiencia 0.7% J.A. Byrne y col. Nature 450; 497-502, 2007 CLONACIÓN ANIMAL Clonación de primates
    17. 17. 17 1 No consiguieron obtener células madre de los blastocistos clonados 1. Cibelli JB. J Regener Med 2; 25, 20011 2. Chen Y. Cell Res 13; 251, 2003 3. Guangxin L. Chinose Sci Bull 48, 1240, 20031 4. Hwang WS et al. Science 303; 1669, 2004 5. Hwang WS et al. Science 308; 1777, 2005 6. Stojkovic M et al. Reprod Bio Med Online 11, 226, 20051 7. Zavos P. et al. Archives of Andrology 52; 243, 2006 INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA
    18. 18. 18 ¿SE HA CONCEGUIDO LA CLONACIÓN HUMANA? No parece que hasta ese momento existiera evidencia de que se hubiera logrado la clonación de seres humanos J. Yu y col. Science 318; 1917-1920, 2006 J. Hanna y col. Science 318; 1920-1923, 2007 T. Kakahashi y col. Cell 131; 861-872, 2007 X Yang y col. Nature Genetics 39; 295-302, 2007
    19. 19. 19 CLONACIÓN HUMANA Sin embargo, existen razones fundadas para creer que se van a poder producir clones humanos X Yang y col. Nature Genetics 39; 295-302, 2007
    20. 20. 20 • Un equipo de la firma comercial Stemagen Corporation de la Jolla, California, publica un artículo en donde afirman que han podido obtener blastocistos humanos por transferencia nuclear somática utilizando células adultas de piel y ovocitos de mujeres jóvenes (20-24 años) sobrantes de fecundación in vitro • También han obtenido blastocistos a partir de un pequeño número de ovocitos humanos partenogenéticamente CLONACIÓN HUMANA AJ French. Stem Cells 26; 485-493, 2008
    21. 21. 21 CLONACIÓN HUMANA • Aunque hasta el momento no hay evidencia de que se haya logrado obtener líneas celulares embrionarias a partir de embriones humanos • Existen razones fundadas para creer que se vana poder producir clones humanos X Yang y col. Nature Genetics 39; 295, 302, 2007
    22. 22. 22 POTENCIAL TERAPÉUTICO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS HUMANAS Se demuestra por primera vez que cardiomiocitos generados a partir de células madre embrionarias humanas pueden mejorar la función cardiaca de corazones de rata infartados M.A. Laflamme y col. Nature Biotechnology 25; 1015 – 1024, 2007
    23. 23. 23 • A partir de células madre embrionarias obtienen células de músculo esquelético. • Cuando estas células se transfieren a ratones con distrófia muscular se mejora la función muscular sin que se produzcan teratomas • Estas experiencias sugieren la posibilidad de aplicarlas en pacientes con distrofia muscular, particularmente en la distrofia muscular de Duchenne EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS R Darabi y col. Nature Medicine 14; 134-143, 2008
    24. 24. 24 APLICACIONES PRECLÍNICAS Se describe por primera vez la obtención de células similares a los fotoreceptores de la retina a partir de células madre embrionarias de ratón, mono e individuos humanos F Osaka y col Nature Biotechnology 26; 215-224, 2008
    25. 25. 25 No se han aplicado clínicamente por la ineficiencia del proceso de clonación, por la falta de conocimiento de los mecanismos que lo sustentan, por la necesidad que existiría de mantener terapia inmunosupresiva durante toda la vida, por el riesgo de inducir el desarrollo de hematomas y por las dificultades éticas que su uso conlleva EXPECTATIVAS TERAPÉUTICAS UTILIZANDO CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
    26. 26. 26 M. Enserink. Science 313; 160-163, 2006 “Nadie podría prometer hoy la falsedad de que con células madre embrionarias se puede curar a alguien inminentemente, esto es engañar cruelmente a pacientes y público” EXPECTATIVAS TERAPÉUTICAS UTILIZANDO CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
    27. 27. 27 CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS
    28. 28. 28 ¿DE DONDE SE OBTIENEN LAS CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS? De: • Diferentes tejidos adultos • Cordón umbilical • Placenta • Fetos abortados. A partir de células madre germinales • Teratocarcinomas o carcinomas embrionarios, especialmente de tumores testiculares
    29. 29. 29 • Fusionándose con las células del órgano lesionado • Diferenciándose a células específicas de ese órgano • Favoreciendo la vasculogénesis a partir de células progenitoras endoteliales contenidas en el material celular o de células mononucleares de la médula ósea • Ejerciendo acciones paracrinas por liberación de factores de crecimiento, proteínas angiogénicas, factores tróficos o factores moduladores del sistema inmunológico • Remodelando físicamente la arquitectura tridimensional del órgano afectado MECANISMOS POR LOS CUALES EJERCEN SU FUNCIÓN LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS Estos mecanismos in vivo no parecen relevantes
    30. 30. 30 EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS
    31. 31. 31 OBJETIVAS EXPECTATIVAS CLÍNICAS DERIVADAS DEL USO DE CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS “Seguramente no hay un precedente así en la ciencia actual” J. Martin. The Lancet 365; 2070-2071, 2005
    32. 32. 32 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS APROBADOS POR LA FDA En enero de 2007 había ensayos clínicos aprobados por la Food and Drug Administration norteamericana. De ellos, más de 250 en infarto de miocardio, 24 en linfoma de tipo no-Hodgkin y 5 en tumores testiculares A. D. Prentice y G. Tarne Science 315; 328,2007 ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS 1238
    33. 33. 33 Updated 14/04/2007
    34. 34. 34 ESTUDIOS EN INFARTO DE MIOCARDIO CON CÉLULAS MADRE ADULTAS
    35. 35. 35 ENSAYOS CLÍNICOS PARA TRATAR EL INFARTO DE MIOCARDIO Hasta ahora en los ensayos clínicos promovidos para tratar el infarto de miocardio se han utilizado solamente células madre de médula ósea y células endoteliales progenitoras VFM Segers y RT Lee Nature 451; 937-942, 2008
    36. 36. 36 APLICACIONES CLÍNICAS DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS En un interesante artículo del pasado febrero se revisan los estudios realizados entre enero de 1997 y diciembre de 2007 sobre la utilización de las células madre de tejidos adultos con fines terapéuticos FUENTES: MEDLINE, EMBASE, Science Citatim Index, pagmes web FDA y de INS de Estados Unidos R.K. Burt y col. JAMA 299; 925-936, 2008
    37. 37. 37 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
    38. 38. 38 Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008 Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Acute Myocardial Infarction With >=30 Patients
    39. 39. 39 ENSAYOS CLÍNICOS EN INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO VALORACIÓN GLOBAL • Se observa un modesto beneficio de la fracción de eyección ventrícular izquierda. En los interensayos es de 8’6 % y en los intraensayos del 2’4 % • No se producen efectos secundarios negativos Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
    40. 40. 40Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936, 2008 Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Chronic Myocardial Ischemia and/or Heart Failure With >=20 Patients
    41. 41. 41 ENSAYOS CLÍNICOS EN ENFERMEDAD ISQUÉMICA CORONARIA CRÓNICA VALORACIÓN GLOBAL • Aumento de la perfusión regional • Mejora de la contractibilidad cardiaca • Modesto aumento de la fracción de eyección ventricular izquierda • Reducción del dolor anginoso Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008
    42. 42. 42 ACCIONES FUTURAS EN RELACIÓN CON EL INFARTO DE MIOCARDIO • En la mayoría de los estudios el número de miocardiocitos que se generan y que se integran en el miocardio lesionado es demasiado pequeño para justificar la mejora de la función cardiaca observada • Esta mejora podría deberse a un efecto paracrino, por lo que la identificación de los factores que condicionan esta acción celular puede ser importante • Utilizar las células adecuadas en el lugar adecuado y desarrollar métodos más eficientes para generar el tipo celular deseado • Conocer mejor los mecanismos que regulan el metabolismo de los miocardiocitos • Conocer mejor los mecanismos del “homing” • Definir los factores presentes en el entorno celular lesionado que limitan la supervivencia y la integración funcional de las células transplantadas • Supresión del rechazo inmunológico para mejorar el efecto terapéutico VFM Segers y RT Lee Nature 451; 937-942, 2008 H.E. Fleming. Cell 132; 505-509, 2008
    43. 43. 43 TERAPIA CELULAR • Terapia celular preparada de forma individual para cada paciente • Bancos universales de células madre • Utilización de fármacos que estimulen el aumento endógeno de células madre G.Q. Daley y D.T. Scadden. Cell 132; 544-548, 2008 OPCIONES FUTURAS
    44. 44. 44 CREACIÓN DE ÓRGANOS BIOARTIFICIALES. INGENIERÍA DE ÓRGANOS POSIBLES ALTERNATIVAS AL TRANSPLANTE DE ÓRGANOS
    45. 45. 45 PROBLEMAS FUNDAMENTALES DEL TRANSPLANTE DE ÓRGANOS • Limitación de órganos disponibles • Necesidad de inmunosupresión durante toda la vida
    46. 46. 46 INGENIERÍA DE ÓRGANOS Depositando cardiomiocitos sobre delgadas láminas de material biocompatible se ha conseguido formar estructuras orgánicas de tres dimensiones A.W. Feinberg y col. Science 317; 1366-1370, 2007 CONSTRUCCIÓN DE ÓRGANOS SOBRE UNA MATRIZ ARTIFICIAL
    47. 47. 47 PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN ARTIFICIAL • El equipo de Doris A. Taylor, de la Universidad de Minessota ha conseguido por primera vez crear un corazón bioartificial HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
    48. 48. 48 PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN ARTIFICIAL METÓDICA PARA OBTENERLO •Descelularización de corazones de cadáver de rata por perfusión con detergentes •Mantenimiento de la matriz extracelular, con conservación de una estructura espacial cardiaca acelular •Reperfusión con células cardiacas neonatales o células endoteliales aórticas de rata •Cultivo de estas estructuras recelularizadas en un medio similar al que se utiliza para el mantenimiento de órganos •Mantenimiento de la perfusión durante 28 días HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
    49. 49. 49 • A los 4 días de finalizar la reperfusión celular la estructura cardiaca generada se contrae • A los 8 días adquiere la función de la bomba cardiaca PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN ARTIFICIAL RESULTADOS HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
    50. 50. 50 • La misma técnica de descelularización se ha utilizado con corazones de cerdo, de un tamaño similar al humano • También han conseguido descelularizar, pulmones, hígado, riñón y tejido muscular de diversos mamíferos PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN ARTIFICIAL PERSPECTIVAS FUTURAS HC Ott. Nature Medicine 14; 213-221, 2008
    51. 51. 51 ALTERNATIVAS PARA LAALTERNATIVAS PARA LA OBTENCIÓNOBTENCIÓN DE CÉLULAS MADREDE CÉLULAS MADRE DE TIPO EMBRIONARIO.DE TIPO EMBRIONARIO. CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS YCONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Y ÉTICASÉTICAS
    52. 52. 52 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Para obtener células madre embrionarias hay que destruir al embrión del cual se obtienen, lo que indudablemente supone un importante problema ético. Por ello, hace unos años se planteó el reto de obtener células madre similares a las de los embriones humanos por procedimientos que no requirieran la destrucción de embriones Best Practical Research Clinical Obstetrics and Gynecology 18; 929-940, 2004
    53. 53. 53 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Esta inquietud fue recogida por el Consejo Asesor de Bioética del presidente de Estados Unidos, que en 2005 propuso cuatro posibles alternativas White Paper Alternate Sources of Human Pluripotent Stem Cells. Washington DC. President’s Councel on Bioethics. 2005
    54. 54. 54 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Estas cuatro propuestas se han ampliado ocho: • Embriones en fase muy temprana de desarrollo • Estructuras biológicas no embrionarias generadas por transferencia nuclear somática alternada (ATN) • Estructuras biológicas obtenidas por transferencia nuclear somática alterada (ATN) con reprogramación asistida del ovocito (OAR)
    55. 55. 55 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS • Por fusión de núcleos de células somáticas adultas con células madre embrionarias • De pseudoembriones • De células madre germinales • De ovocitos activados por partenogénesis • Por reprogramación de células somáticas adultas
    56. 56. 56 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE A PARTIR DE CÉLULAS DE EMBRIONES EN FASE MUY TEMPRANA DE DESARROLLO
    57. 57. 57
    58. 58. 58 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE DE EMBRIONES EN FASE MUY TEMPRANA DE DESARROLLO Los primeros en proponer esta técnica fueron Strelchenko y col, del Instituto de Genética Reproductiva de Chicago, dirigido por Verlinsky, que las obtuvieron de embriones de 60 a 70 células, es decir solamente un día antes de que el embrión llegara a la fase de blastocisto N. Strelchenko y col. Reproduction BioMedicine Online 9; 623-629, 2004
    59. 59. 59 OBTENCIÓN DE CÉLULAS TRONCALES DE EMBRIONES EN FASE MUY TEMPRANA DE DESARROLLO Posteriormente Robert Lanza y colaboradores de la Advanced Cell Technology, consiguen extraer blastómeros de embriones de ocho células y a partir de ellos generar líneas celulares que pudieron diferenciarse a células de distintos tejidos Los embriones de siete células resultantes se implantaron en hembras subrrogadas pseudogestantes, obteniendose ratones aparentemente normales, con una eficiencia similar a cuando se obtenían a partir de embriones de 8 células Cheng Y. y col. Nature 439; 216-219, 2006
    60. 60. 60 OBTENCIÓN DE CÉLULAS TRONCALES DE EMBRIONES EN FASE MUY TEMPRANA DE DESARROLLO • Los embriones donantes proceden de los sobrantes de la fecundación in vitro. Por ello, las células madre así obtenidas podrían ocasionar problemas de rechazo inmunológico similares a los de los trasplantes alogénicos si se utilizaran con fines terapéuticos • Estas células tendrían por tanto una aplicación fundamentalmente experimental DIFICULTADES TÉCNICAS
    61. 61. 61 GENERACIÓN DE ESTRUCTURAS BIOLÓGICAS NO EMBRIONARIAS POR TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA (ANT)
    62. 62. 62 TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA Célula de tejido adulto Célula genéticamente modificada MODIFICACIÓN GENÉTICA Ovocito Ente biológico no embrionario Células similares a las células madre embrionarias ACTIVACIÓN Pseudoembrión
    63. 63. 63 UTILIZACIÓN DE LA TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA (ANT) La ANT fue propuesta por William B Hurlbut, de la Universidad de Stanford Perspectives in Biology and Medicine 48; 211-228, 2005
    64. 64. 64 UTILIZACIÓN DE LA TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA (ANT) La propuesta teórica de Hulburt fue llevada a la práctica por A. Meissner y R. Jaenish En sus experiencias utilizaron fibroblastos de ratones que modificaron genéticamente para que no pudieran expresar el gen Cdx2 que produce un factor de trascripción necesario para que se forme adecuadamente el trofoblasto Si este gen no se expresa el embrión, en teoría, no podría implantarse Nature 439; 212-215, 2005
    65. 65. 65
    66. 66. 66 TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA (ANT) DIFICULTADES ÉTICAS DE LA TRANSFERENCIA 1. No se tiene la certeza de que el gen Cxd2 cumpla la misma función en humanos que en ratones 2. No se puede tener la seguridad de que cada una de las entidades biológicas creadas sea incapaz de desarrollar un embrión viable 3. No se puede tener la certeza de que durante los tres o cuatro primeros días de vida esa entidad biológica no sea diferente de un embrión humano creado in vitro por transferencia nuclear somática 4. Necesidad de utilizar un gran número de ovocitos humanos Solter D. N. Engl. J. Med. 353; 2321-2323, 2005
    67. 67. 67 CREACIÓN DE ESTRUCTURAS BIOLÓGICAS PSEUDOEMBRIONARIAS POR TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA ALTERADA CON REPROGRAMACIÓN ASISTIDA DEL OVOCITO (ANT - OAR)
    68. 68. 68 ANT - OAR Resto celular Núcleo genéticamente modificado TRANSFERENCIA NUCLEAR Ovocito enucleado Ente biológico embrionario ACTIVACIÓN Pseudoembrión Células madre similares a las embrionarias Célula de tejido adulto
    69. 69. 69 CREACIÓN DE ESTRUCTURAS BIOLÓGICAS PSEUDOEMBRIONARIAS POR FUSIÓN DE LAS CÉLULAS SOMÁTICAS ADULTAS GENÉTICAMENTE MODIFICADAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
    70. 70. 70 FUSIÓN CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Para solventar el grave problema del uso de ovocitos humanos que la ANT y la ANT- OAR tienen, se propuso fusionar el núcleo de las células somáticas adultas genéticamente modificadas con células madre embrionarias en lugar de transferirlas a ovocitos enucleados
    71. 71. 71 EXPERIENCIAS DE COWAN Y COLABORADORES Célula madre embrionaria Célula adulta genéticamente modificada ACTIVACIÓN Híbrido Células pluripotentes FUSIÓN FUSIÓN DE NÚCLEOS DE CÉLULAS ADULTAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
    72. 72. 72 FUSIÓN DE NÚCLEOS DE CÉLULAS ADULTAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Esta propuesta ha sido aplicada en humanos, fusionando el núcleo de células somáticas con células troncales embrionarias Tras la fusión se ha conseguido que el genoma de las células somáticas se reprogramara hasta un estado evolutivo similar al de las células pluripotentes, a partir del cual se pudieron obtener líneas celulares similares a las embrionarias Cowan CA. Science 309; 1369-1373, 2005
    73. 73. 73 DIFICULTADES TÉCNICAS Dificultades técnicas: • Por ser células tetraploides no podrían ser utilizadas con fines terapéuticos • Para hacerlas terapéuticamente útiles habría que desarrollar un método para convertir la célula tetraploide en diploide B.M. Kuehn. JAMA; 1475-1476, 2005 • Actualmente es posible una eliminación selectiva de algunos cromosomas derivados de las células madre embrionarias pero parece difícil generar células diploides reprogramadas por este mecanismo debido al riesgo de producir inestabilidad genómica • Por la baja eficiencia del proceso de fusión ha sido difícil estudiar los mecanismos responsables de la reprogramación de la célula somática H. Matsumura y col. Nature Methods 4; 23-25, 2007 R. Jaenisch y R. Young. Cell 132; 567- 582, 2008
    74. 74. 74 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE A PARTIR DE PSEUDOEMBRIONES
    75. 75. 75 EMBRIONES ANEUPLOIDES PARTENOTES ANDROGENOTES PSEUDOEMBRIONES
    76. 76. 76 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE A PARTIR DE PSEUDOEMBRIONES De embriones aneuploides se pueden obtener células madre de tipo embrionario normales E. Suss-Toby y col. Human Reproduction 19; 670 – 675, 2004
    77. 77. 77 • Se consigue generar blastocistos a partir de partenotes humanos OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE A PARTIR DE PARTENOTES • Los partenotes se producen por activación de ovocitos sin el material cromosómico procedente de los espermatozoides • De ellos se pueden obtener células madre embrionarias que podrían tener un hipotético papel terapéutico Editorial. Cloning and Stem Cells 9; 291, 2007 JB Cibelli y col. Journal of Regenerative Medicine 2; 25-31, 2001
    78. 78. 78 fg fg Parthenote (only maternal genome) (in mice) can develop only till day 12, exhibiting heart beating and blood circulation Androgenote (only paternal genome) Can implant, but produces a hydatiform mole without proper embryo Tomado de: A. Suárez, M. Lang y J. Huarte (www.embryoperson.org) Febrero 2006 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE A PARTIR DE PSEUDOEMBRIONES
    79. 79. 79 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR DE CÉLULAS GERMINALES
    80. 80. 80 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR DE CÉLULAS MADRE TESTICULARES Se confirma la pluripotencialidad y plasticidad de las células germinales masculinas inmaduras obtenidas de ratones adultos. Se han denominado células madre germinales multipotenciales adultas o células maGSCs Guan y col. Nature 440; 1199 – 1203, 2006
    81. 81. 81 Neuronal differentiation of maGSCs Striated muscleNeural tissueCartilage Epithelial cell/hepatocyte differentiation Intestine tissue OBTENCIÓN DE CÉLULAS DE DIFERENTES TEJIDOS A PARTIR DE CÉLULAS MADRE TESTICULARES a-c: células neurales g-i: teratomas d-f: células epiteliales hepáticas j-l: células epiteliales intestinales Guan y col. Nature 440; 1199 – 1203, 2006
    82. 82. 82 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR DE CÉLULAS MADRE TESTICULARES A partir del estroma testicular se pueden obtener células progenitoras de las espermatogonias (SPCs) y de las SPCs se pueden derivar células madre adultas multipotentes (MACs) A partir de las células MACs obtienen células cardíacas contráctiles y trasplantándolas a un animal vivo, vasos sanguíneos funcionantes M. Seandel y col. Nature 449; 346 – 350, 2007
    83. 83. 83 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR DE OVOCITOS NO ACTIVADOS
    84. 84. 84 OVOCITO NO ACTIVADO BLASTOCISTO CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS HUMANAS CÉLULAS DE DIVERSOS TEJIDOS ACTIVACIÓN (PARTÉNOGÉNESIS) OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR DE OVOCITOS NO ACTIVADOS E. Revazova y col. Cloning and Stem Cells 9; 432-450, 2007
    85. 85. 85 Esta técnica también ha sido utilizada en ratonas evitando el rechazo inmunológico K. Kim. Science 315; 482-486, 2007 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS A PARTIR DE OVOCITOS NO ACTIVADOS
    86. 86. 86 LIMITACIONES OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIASA PARTIR DE OVOCITOS NO ACTIVADOS Se requiere utilizar un gran número de ovocitos humanos Sólo podría utilizarse para tratar a mujeres
    87. 87. 87 Para evitar el uso de ovocitos se podrían utilizar ovocitos creados in vitro, lo cual ya se ha logrado a partir de células madre de embriones de ratón o de células madre de piel de fetos de cerdo OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIASA PARTIR DE OVOCITOS NO ACTIVADOS 1 2 1. K Hulner y col Science 300; 1251-1256, 2003 2. P W Dyce y col Nature Cell Biology 8; 384-390, 2006
    88. 88. 88 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS POR REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS
    89. 89. 89 CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO PASADO FUTURO Cultivan por primera vez células madre embrionarias humanas Obtienen células similares a las embrionarias por reprogramación de células adultas. Nacen las células iPS Shinya Yamanaka 2006 James Thomson 1998 2007 Obtienen células iPS humanas
    90. 90. 90 Célula adulta Célula pluripotente Células de todo tipo de tejidos REPROGRAMACIÓN REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS Célula totipotente Embrión OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARESA LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS POR REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS
    91. 91. 91 CÉLULAS ADULTAS CÉLULAS SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS (CÉLULAS iPS) CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS Genes codificadores de proteínas de transcripción Proteínas de transcripción Genes reprogramadores REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES K. Takahashi y S. Yamanaka. Cell 126; 652-655, 2006
    92. 92. 92 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS A UN ESTADO PLURIPOTENTE Célula somática Oct4 Sox2 c-Myc Klf4 Proceso de reprogramación Reprogramada parcialmente Reprogramada totalmente Célula pluripotente Fbx15 NanogOct4 No expresan Oct4 y Nanog endógenos No generan chimeras Producen teratomas Expresan Oct4 y Nanog endógenos Modificado de: R. Jaenisch y R. Young Cell 132; 567-582, 2008
    93. 93. 93 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES K. Okita y col. Nature 448; 313-317, 2007 Estos resultados fueron ampliados y confirmados en un trabajo posterior del mismo grupo. Además, si las células iPS se inyectaban en blastocistos murinos se consiguían quimeras adultas de ratones que eran capaces de transmitir sus características genéticas a la siguiente generación
    94. 94. 94 Confirman las experiencias realizadas en animales por Takahashi y Yamanaka M. Wernig y col. Nature; 318-324, 2007 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES Confirman las anteriores experiencias y además consiguen producir quimeras que si son inyectadas en blastocistos murinos pueden generar embriones vivos N. Maherali y col. Cell Stem Cell 1; 55-70, 2007
    95. 95. 95 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS Pero el paso de las experiencias animales a humanos no parecía fácil Así, Janet Rossant se preguntaba el pasado mes de julio: “¿Serán eficientes los mismos mágicos factores moleculares para generar células iPS humanas? Diversos grupos están intentándolo, pero trasladar estas pruebas a humanos tiene muchas dificultades” J. Rossant. Nature 448; 260-262, 2007
    96. 96. 96 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS EXPERIENCIAS DE LOS GRUPOS DE SHINYA YAMANAKA Y JAMES THOMSON
    97. 97. 97 CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO PASADO FUTURO Cultivan por primera vez células madre embrionarias humanas Obtienen células similares a las embrionarias por reprogramación de células adultas. Nacen las células iPS Shinya Yamanaka 2006 James Thomson 1998 2007 Obtienen células iPS humanas
    98. 98. 98 CÉLULAS DE PIEL HUMANA CÉLULAS iPS GENES REPROGRAMADORES CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS J. Yu y col. (grupo Thomson). Science 318; 1917-1920, 2007 K. Takahashi y col. (grupo Yamanaka). Cell 131; 861-872, 2007
    99. 99. 99 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS Takahashi y col. (grupo Yamanaka): Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, c-Myc y Klf4 Medio para transferirlos: retrovirus Fuente de células adultas: prepucio de recién nacido Yu y col. (grupo Thomson): Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, Lin 28 y Nanong Medio para transferirlos: lentivirus Fuente de células adultas: fibroblastos fetales y neonatales
    100. 100. 100 Las células iPS generadas muestran expresión genética y modelos de metilación muy parecidos a los de las células madre embrionarias, crecen internamente mientras expresan telomerasa, tienen un cariotipo normal y forman teratomas si se trasplantan a ratones inmunosuprimidos Ch.E. Murry y G. Keller. Cell 132; 661-680, 2008 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
    101. 101. 101 I-H. Park y col. (grupo de G.Q. Daley) Derivan células iPS de células adultas, especialmente fibroblastos de fetos neonatos y sujetos adultos, utilizando los cuatro mismo genes reprogramadores. Comprueban que los factores de reprogramación fundamentales son el Oct-4 y el Sox2. Las células iPS se asemejan a las embrionarias humanas en morfología y expresión genética y tienen la capacidad de producir teratomas en ratones inmunodeficientes CONFIRMACIÓN DE LAS EXPERIENCIAS DE YAMANAKA Y THOMSON REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS I-H. Park. Nature 451; 141-146, 2008
    102. 102. 102 Consiguen generar células iPS a partir de fibroblastos de piel humana que pueden diferenciarse a todo tipo de tejidos, lo que avala su pluripotencialidad WE Lowry y col. PNAS 105; 2883-2888, 2008 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS
    103. 103. 103 UTILIDAD EXPERIMENTAL DE LAS CÉLULAS iPS Las células iPS podrían suplir mucha de la información que ahora proporcionan las células madre embrionarias en investigación y en medicina MF Pera Nature 451; 135-136, 2008
    104. 104. 104 El grupo de Yamanaka demuestra que las células iPS pueden ser directamente derivadas a cardiomiocitos y células neuronales UTILIDAD EXPERIMENTAL K. Takahashi y col. Cell 131; 861 – 872, 2007
    105. 105. 105 CLONACIÓN DE ANIMALES UTILIZANDO CÉLULAS iPS Estos ratones tienen tres progenitores biológicos: el macho que aporte el esperma y la hembra que da el óvulo para la generación del embrión de ratón por fecundación in vitro y el tercer ratón del que se extrae la célula de piel con que se generaran las células iPS S Connor The independent 14-IV-2008. Experiencias del grupo de Robert Lanza de Advanced Cell Technology
    106. 106. 106 . . . Reprogramar Fibroblasto Células iPS Clon parcial Clon completoCélula iPS Embrión de ratón Fusión CLONACIÓN DE ANIMALES UTILIZANDO CÉLULAS iPS S Connor The independent 14-IV-2008. Experiencias del grupo de Robert Lanza de Advanced Cell Technology
    107. 107. 107 Consiguen mejorar los síntomas clínicos de ratones con anemia falciforme utilizando células iPS Los tres animales que las recibieron sobrevivieron más de 20 semanas, mientras los que no, murieron antes de la séptima semana EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN ANIMALES UTILIZANDO CÉLULAS iPS J. Hanna y col. Science 318; 1920 – 1923, 2007
    108. 108. 108 • Demuestran que células iPS se pueden diferenciar en células madre precursoras neurales que en cultivo puede generar células neurales o de glia • Si las células generadas se transfieren al cerebro de fetos de ratones, migran a distintas regiones y se diferencian en glia y neuronas • También las células iPS se diferencian a neuronas dopaminérgicas • Cuando las neuronas dopaminérgicas se transplantan a cerebro de ratas con Parkinson se consigue mejorar sus síntomas clínicos • Estos resultados demuestran el potencial terapéutico de células iPS procedentes de fibroblastos para el reemplazo de células neuronales patológicas en un modelo animal M Wernig y col PNAS 105; 5856-5861, 2008 (publicado 15-IV-2008) EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN ANIMALES UTILIZANDO CÉLULAS iPS
    109. 109. 109 OTRAS APLICACIONES DE LAS CÉLULAS iPS • Las células iPS pueden ser el más práctico y eficiente camino para producir grandes bancos de células humanas pluripotentes de los haplotipos deseados • Esto evitaría el uso y destrucción de miles de embriones MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008
    110. 110. 110 VENTAJAS ÉTICAS NO SE REQUIERE LA DESTRUCCIÓN DE EMBRIONES HUMANOS
    111. 111. 111 RAZONES DE YAMANAKA PARA SUS INVESTIGACIONES • “Cuando vi el embrión, rápidamente me di cuenta de que no había diferencia entre él y mis hijas” • “Pensé que no podemos permitirnos destruir embriones para nuestras investigaciones” • “Tiene que haber otro camino” M Fackler “The New York Times” 11-XI-2007
    112. 112. 112 VENTAJAS TÉCNICAS • No inducen rechazo inmunológico Lo que abre la posibilidad de crear fármacos específicos para un paciente determinado • No requiere la utilización de ovocitos humanos • Facilidad técnica • Coste reducido
    113. 113. 113 INCONVENIENTES TÉCNICOS • Posibilidad de transmisión de enfermedades virales • Posibilidad, aunque menor, de producir tumores • Posibles problemas genéticos debido a la introducción del ADN de los genes reprogramadores
    114. 114. 114 OTROS INCONVENIENTES TÉCNICOS Los actuales protocolos para generar células iPS tienen el peligro de facilitar una integración genómica aleatoria y el riesgo de ocasionar mutagénesis Además, aunque los genes reprogramadores son generalmente silenciados después de la reprogramación, la activación epigenética del Oct-4 y Sox2 podría inducir efectos no deseados en las células iPS transferidas MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008
    115. 115. 115 Técnicos: • Sustituir los vectores virales • Sustituir el oncogén c-Myc Biológicos: • Conocer mejor los mecanismos de la reprogramación celular, especialmente si es debida a modificaciones epigenéticas o a modificaciones genéticas todavía no identificadas PROBLEMAS A RESOLVER J. Cibelli. Science 318; 1879, 2007
    116. 116. 116 • Un aspecto crucial es establecer qué genes son suficientes y necesarios para la reprogramación y son requeridos para inducir la proliferación de las células generadas • Parece ser que los genes Oct-4 y Sox2 son los necesarios para la reprogramación MF Pera Nature 451; 135-136, 2008 PROBLEMAS A RESOLVER
    117. 117. 117 El mismo grupo de Yamanaka, en el reducido tiempo de tres meses consigue reprogramar hepatocitos y células de epitelio de mucosa gástrica sin utilizar el c-Myc, tanto en humanos como en ratones, sin que se generaran tumores PROBLEMAS RESUELTOS N. Nakagama y col. Nature Biothecnology 26; 101-106, 2008
    118. 118. 118 También comprueban que al reprogramar células de estómago e hígado murinas, utilizando retrovirus, estos no penetran en la célula adulta a reprogramar y por tanto no alteran su genoma PROBLEMAS RESUELTOS T. Aoki y col. Science: DOI 10.1126 / science 1154884 (14 – 2 – 2008)
    119. 119. 119 A la vista de las anteriores experiencias J. Cibelli se preguna: “¿Será la clonación humana con fines terapéuticos necesaria?” “La respuesta inmediata es no. Es cuestión de tiempo el que todas las hipotéticas ventajas de la clonación terapéutica puedan mejorarse utilizando células iPS” J. Cibelli. Science 318; 1879, 2007
    120. 120. 120 ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS? • Sería un importante error llegar a la conclusión de que la obtención de las células iPS evita la necesidad de usar células madre embrionarias • D Melton: Es prematuro afirmar esto • GQ Daley: En el momento actual no estamos seguros de que las células iPS sean absolutamente equivalentes a las células madre embrionarias • K Egan: Para estar seguro de la utilidad de las células iPS se necesita hacer un gran número de experiencias con células iPS de diferentes individuos y compararlos con células madre embrionarias C Holden y G Vogel Science319; 560-563, 2008 I Hyun y col. Cell Stem Cell 1; 367-368, 2007
    121. 121. 121 La investigación con células iPS debería continuar junto con la investigación con células madre embrionarias I-Hyun Park. Hastings Center Report 38; 20-22, 2008 ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS? BM Kuehn JAMA 299; 26, 2008
    122. 122. 122 Sin embargo la gran mayoría de los investigadores que trabajan en este campo creen que las células iPS sustituirán con ventaja a las células madre embrionarias, tanto con fines experimentales como terapéuticos ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS?
    123. 123. 123 CONSECUENCIAS DEL DESCUBRIMIENTO DE LAS CÉLULAS iPS Es este un gran avance experimental, que hay que saludar como una gran esperanza para encontrar caminos éticos que permitan el desarrollo que la medicina reparadora y regenerativa requiere
    124. 124. 124 Sin embargo la gran mayoría de los investigadores que trabajan en este campo creen que las células iPS sustituirán con ventaja a las células madre embrionarias, tanto con fines experimentales como terapéuticos ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS?
    125. 125. 125 Por ello, Ian Wilmut el creador de la oveja Dolly, manifiesta que abandona la clonación para utilizar las células iPS Y el propio James Thomson comentaba (Gina Kolata. The New York Times, 22/11/2007) que probablemente “dentro de una década la guerra de las células madre embrionarias será solo una nota al pie de una página curiosa de la historia de la ciencia” CONSECUENCIAS DEL DESCUBRIMIENTO DE LAS CÉLULAS iPS R Highfield Daily Telegraph ( http://www.telegraph.co.uk) 16-XI-2007
    126. 126. 126

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