Células madre neurales, células en gran medida indiferenciadas que se originan en el sistema nervioso central. Las células madre neurales (NSC) tienen el potencial de dar lugar a células descendientes que crecen y se diferencian en neuronas y células gliales (células no neuronales que aíslan las neuronas y mejoran la velocidad a la que las neuronas envían señales).
células madre: células madre neurales
La investigación ha demostrado que también hay células madre en el cerebro. En los mamíferos se forman muy pocas neuronas nuevas después del nacimiento, pero algunas neuronas
Durante años se pensó que el cerebro era un sistema cerrado y fijo. Incluso el renombrado neuroanatomista español Santiago Ramón y Cajal, quien ganó el Premio Nobel de Fisiología en 1906 por establecer la neurona como la célula fundamental del cerebro, desconocía los mecanismos de la neurogénesis (la formación de tejido nervioso) durante su notable carrera.. Hubo solo un puñado de descubrimientos, principalmente en ratas, pájaros y primates, en la segunda mitad del siglo XX que insinuaban la capacidad regenerativa de las células cerebrales. Durante este tiempo, los científicos asumieron que una vez que el cerebro estaba dañado o comenzaba a deteriorarse, no podía regenerar nuevas células de la misma manera que otros tipos de células, como las células del hígado y la piel, pueden regenerarse. Se pensaba que la generación de nuevas células cerebrales en el cerebro adulto era imposible ya que una nueva célula nunca podría integrarse completamente en el complejo sistema existente del cerebro. No fue hasta 1998 que se descubrieron los NSC en humanos, que se encontraron primero en una región del cerebro llamada hipocampo, que se sabía que era instrumental en la formación de recuerdos. Posteriormente, también se descubrió que las NSC estaban activas en los bulbos olfatorios (un área que procesa el olor) y latentes e inactivas en el tabique (un área que procesa las emociones), el cuerpo estriado (un área que procesa el movimiento) y la médula espinal.
Hoy los científicos están investigando productos farmacéuticos que podrían activar los NSC inactivos en caso de que las áreas donde se encuentran las neuronas se dañen. Otras vías de investigación buscan descubrir formas de trasplantar NSC en áreas dañadas y convencerlos de que migren a través de áreas dañadas. Aún otros investigadores de células madre buscan tomar células madre de otras fuentes (es decir, embriones) e influir en estas células para que se conviertan en neuronas o células gliales. Las más controvertidas de estas células madre son las obtenidas de embriones humanos, que deben destruirse para obtener las células. Los científicos han podido crear células madre pluripotentes inducidas mediante la reprogramación de células somáticas adultas (células del cuerpo, excluyendo espermatozoides y óvulos) mediante la introducción de ciertos genes reguladores. Sin embargo, la generación de células reprogramadas requiere el uso de un retrovirus y, por lo tanto, estas células tienen el potencial de introducir virus dañinos que causan cáncer en los pacientes. Las células madre embrionarias (ESC) poseen un potencial sorprendente, ya que son capaces de convertirse en cualquier tipo de célula que se encuentre en el cuerpo humano, pero se necesita más investigación para desarrollar mejores métodos para aislar y generar ESC.
La recuperación del accidente cerebrovascular es un área de investigación donde se ha descubierto mucho sobre la promesa y las complejidades de la terapia con células madre. Se pueden adoptar dos enfoques principales para la terapia con células madre: el enfoque endógeno o el enfoque exógeno. El enfoque endógeno se basa en estimular las NSC adultas dentro del propio cuerpo del paciente. Estas células madre se encuentran en dos zonas del giro dentado (parte del hipocampo) en el cerebro, así como en el cuerpo estriado (parte de los ganglios basales ubicados en las profundidades de los hemisferios cerebrales), el neocórtex (el grosor externo del corteza cerebral altamente enrevesada) y la médula espinal. En modelos de ratas, los factores de crecimiento (sustancias mediadoras del crecimiento celular), como el factor de crecimiento de fibroblastos-2, el factor de crecimiento endotelial vascular, el factor neurotrófico derivado del cerebro y la eritropoyetina, se han administrado después de los accidentes cerebrovasculares en un esfuerzo por inducir o mejorar la neurogénesis, evitando así el daño cerebral y estimulando la recuperación funcional. El factor de crecimiento más prometedor en los modelos de ratas fue la eritropoyetina, que promueve la proliferación de células progenitoras neurales y se ha demostrado que induce la neurogénesis y la mejora funcional después del accidente cerebrovascular embólico en ratas. Esto fue seguido por ensayos clínicos en los que se administró eritropoyetina a una pequeña muestra de pacientes con accidente cerebrovascular, que finalmente mostraron mejoras dramáticas sobre los individuos en el grupo de placebo. La eritropoyetina también se ha mostrado prometedora en pacientes con esquizofrenia y en pacientes con esclerosis múltiple. Sin embargo, se deben realizar más estudios en grupos más grandes de pacientes para confirmar la eficacia de la eritropoyetina.
Las terapias con células madre exógenas se basan en la extracción, el cultivo in vitro y el posterior trasplante de células madre en las regiones del cerebro afectadas por un accidente cerebrovascular. Los estudios han demostrado que los NSC adultos se pueden obtener del giro dentado, el hipocampo, la corteza cerebral y la sustancia blanca subcortical (capa debajo de la corteza cerebral). Se han llevado a cabo estudios de trasplante reales en ratas con lesión de la médula espinal utilizando células madre que habían sido biopsiadas de la zona subventricular (área subyacente a las paredes de las cavidades cerebrales llenas de líquido o ventrículos) del cerebro adulto. Afortunadamente, no hubo déficits funcionales como resultado de la biopsia. También se han realizado estudios en ratas en las que se han trasplantado ESC o células madre neurales derivadas del feto y células progenitoras (células indiferenciadas; similares a las células madre pero con capacidades de diferenciación más estrechas) en regiones del cerebro dañadas por accidente cerebrovascular. En estos estudios, las NSC injertadas se diferenciaron con éxito en neuronas y células gliales, y hubo cierta recuperación funcional. La advertencia principal, sin embargo, con las terapias exógenas es que los científicos aún tienen que comprender completamente los mecanismos subyacentes de diferenciación de las células progenitoras y su integración en las redes neuronales existentes. Además, los científicos y los médicos aún no saben cómo controlar la proliferación, la migración, la diferenciación y la supervivencia de las NSC y su progenie. Esto se debe al hecho de que las NSC están parcialmente reguladas por el microambiente especializado, o nicho, en el que residen.
También se han realizado investigaciones sobre las células madre hematopoyéticas (HSC), que generalmente se diferencian en células sanguíneas pero también se pueden diferenciar en linajes neurales. Estos HSC se pueden encontrar en la médula ósea, la sangre del cordón umbilical y las células de sangre periférica. Curiosamente, se ha descubierto que estas células se movilizan espontáneamente por ciertos tipos de derrames cerebrales y también pueden movilizarse aún más por el factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF). Los estudios de G-CSF en ratas han demostrado que puede conducir a una mejora funcional después del accidente cerebrovascular, y los ensayos clínicos en humanos parecen prometedores. También se han realizado estudios exógenos en ratas con HSC. Los HSC se administraron localmente en el sitio del daño en algunos estudios o se administraron sistémicamente a través de un trasplante intravenoso en otros estudios. El último procedimiento es simplemente más factible, y las HSC más efectivas parecen ser las derivadas de la sangre periférica.
La investigación que se ha realizado sobre terapias con células madre para la epilepsia y la enfermedad de Parkinson también demuestra la promesa y la dificultad de cultivar adecuadamente las células madre e introducirlas en un sistema vivo. Con respecto a los ESC, los estudios han demostrado que son capaces de diferenciarse en neuronas dopaminérgicas (neuronas que transmiten o son activadas por la dopamina), neuronas motoras espinales y oligodendrocitos (células no neuronales asociadas con la formación de mielina). En estudios destinados a tratar la epilepsia, se trasplantaron precursores neurales derivados de células madre embrionarias de ratón (ESN) en el hipocampo de ratas epilépticas crónicas y ratas control. Después del trasplante, no se encontraron diferencias en las propiedades funcionales de los ESN, ya que todos mostraron las propiedades sinápticas características de las neuronas. Sin embargo, aún queda por ver si los ESN tienen la capacidad de sobrevivir durante períodos prolongados en el hipocampo epiléptico, diferenciarse en neuronas con las funciones apropiadas del hipocampo y suprimir el aprendizaje y los déficits de memoria en la epilepsia crónica. Por otro lado, ya se ha observado que las NSC sobreviven y se diferencian en diferentes formas funcionales de neuronas en ratas. Sin embargo, no está claro si los NSC pueden diferenciarse en las diferentes formas funcionales en cantidades apropiadas y si pueden hacer sinapsis de manera adecuada con las neuronas hiperexcitables para inhibirlas, frenando las convulsiones.
Los tratamientos para la enfermedad de Parkinson también son prometedores y enfrentan obstáculos similares. Se han llevado a cabo investigaciones clínicas sobre el trasplante de tejido mesencefálico fetal humano (tejido derivado del mesencéfalo, que forma parte del tronco encefálico) en la estría de pacientes con Parkinson. Sin embargo, este tejido es de disponibilidad limitada, lo que hace que el trasplante de ESC sea más atractivo. De hecho, la investigación ya ha demostrado que las neuronas dopaminérgicas trasplantables, el tipo de neuronas afectadas por la enfermedad de Parkinson, pueden generarse a partir de ESC, ratones, primates y humanos. Sin embargo, la principal diferencia entre los ESC humanos y de ratón es que los ESC humanos tardan mucho más en diferenciarse (hasta 50 días). Además, los programas de diferenciación para los ESC humanos requieren la introducción de suero animal para propagarse, lo que podría violar ciertas regulaciones médicas, dependiendo del país. Los investigadores también necesitarán encontrar una manera de lograr que las células progenitoras dopaminérgicas derivadas de ESC sobrevivan durante un período de tiempo más largo después del trasplante. Finalmente, está el problema de la pureza de las poblaciones celulares derivadas de ESC; Todas las células deben estar certificadas como células precursoras dopaminérgicas antes de que puedan trasplantarse de forma segura. Sin embargo, las técnicas de diferenciación y purificación están mejorando con cada estudio. De hecho, la generación de grandes bancos de poblaciones celulares puras y específicas para el trasplante humano sigue siendo un objetivo alcanzable.
