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Potencia celular

Agosto 04, 2021

La potencia (latín "potentĭa", ‘poder, facultad’) es la capacidad de una célula para diferenciarse en otros tipos celulares.[1]​[2]​ A mayor sea la cantidad de tipos en que puede diferenciarse, mayor es su potencia. También es descrita como el potencial de activación génica de una célula que en un continuo comienza con la totipotencia para designar aquella célula con la potencia máxima, seguida de pluripotencia, multipotencia, oligopotencia y finalmente unipotencia.

Células madres pluripotentes embrionarias originadas de la masa interna del blastocisto. Estas células madres pueden convertirse en cualquier tejido del cuerpo, a excepción de la placenta. Solo las células de la mórula son totipotentes, capaces de convertirse en cualquier tejido.

Totipotencia

Artículo principal: Totipotencia

Totipotencia es la habilidad de una célula para dividirse y producir todas las células diferentes en el organismo. Ejemplos de células totipotentes son las esporas y el cigoto.[3]​ En el espectro potencial, la totipotencia representa a la célula con la mayor capacidad de diferenciación. Toti viene del latín totus ‘totalmente’.

Una célula completamente diferenciada puede volver a su estado totipotente.[4]​ Esta desdiferenciación es compleja, no comprendida del todo y tema de investigación de vanguardia. Estudios en 2011 han mostrado que las células no pueden desdiferenciarse en una célula completamente totipotente, sino en una "variación compleja" de célula totipotente.[5]​

Usemos el modelo de desarrollo humano para describir cómo surgen las células totipotentes.[6]​ El desarrollo embrionario empieza cuando un espermatozoide fecunda un ovocito secundario y la fusión crea una única célula totipotente, un cigoto.[7]​ En las primeras horas luego de la fecundación, el cigoto se divide mediante mitosis en células totipotentes idénticas, que luego pueden diferenciarse en cualquiera de las tres capas germinativas (endodermo, mesodermo o ectodermo), o en el trofoblasto que formará la placenta. Después de alcanzar las 16 células, las células totipotentes de la mórula se diferencian en células que se convertirán en la masa celular interna o su capa exterior, que formará el trofoblasto. Aproximadamente luego de cuatro días después de la fecundación y luego de varios ciclos de división celular, estas células comienzan a especializarse. La masa celular interna, que originará a las células madres embrionarias, se convierten en pluripotentes.

Una investigación en Caenorhabditis elegans sugiere que múltiples mecanismos, incluido la regulación postraduccional, desempeñan un papel en mantener la totipotencia en diferentes etapas de desarrollo en algunas especies.[8]​ Estudios con peces cebra y mamíferos sugieren una interacción más profunda entre el miARN y el las proteínas de unión a ARN (RBP) en la determinación de las diferencias de desarrollo.[9]​ En septiembre de 2013, un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) de España fueron capaces de desdiferenciar por primera vez células adultas de ratón a células con características de células madres embrionarias, alcanzando en consecuencia la totipotencia.[10]​

Pluripotencia

 
A. Células madres embrionarias humanas (colonias celulares indiferenciadas).
B. Neuronas.
Artículo principal: Célula madre

La pluripotencia (del latín plurimus, ‘muchos’)[11]​ se refiere a una célula madre que tiene la potencia para diferenciarse en cualquiera de las capas germinativas: endodermo (revestimiento interior del estómago, tracto gastrointestinal, pulmones), mesodermo (músculo, hueso, sangre, aparato urogenital) o ectodermo (epidermis y sistema nervioso).[12]​ Sin embargo, la pluripotencia es un continuo, desde la célula totalmente pluripotente que puede formar cada célula del embrión propiamente dicho, esto es, células madres embrionarias y iPSC (véase más adelante), hasta la célula parcialmente pluripotente que puede formar células de todos las capas germinativas pero no puede exhibir todas las características de una célula completamente pluripotente.

Pluripotencia inducida

Artículo principal: Célula madre pluripotente inducida

Las células madres pluripotentes inducidas (CMPI) son un tipo de células madres obtenidas artificialmente a partir de células no pluripotentes, típicamente una célula somática adulta, al inducir una expresión "forzada" de ciertos genes y factores de transcripción.[13]​ Estos factores de transcripción pueden desempeñar un papel clave en la determinación del estado de estas células y también subrayan el hecho de que las células somáticas contienen la misma información genética que el cigoto.[14]​ La técnica para inducir la pluripotencia fue utilizada con éxito en 2006 al usar fibroblastos de ratón y cuatro factores de transcripción (Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc),[15]​ proceso llamado reprogramación y que le valió el nobel de Fisiología o Medicina 2012 a Shinya Yamanaka junto a John Gurdon.[16]​ Luego le siguió la inducción de CMPI humanas a partir de fibroblastos dérmicos mediante un método similar al anterior.[17]​ Las CMPI poseen características similares a las células madres embionarias (CME) y no requieren el uso de un embrión. Las similitudes incluyen la pluripotencia, morfología, autoregeneración, lo que implica que puedan replicarse indefinidamente, y expresión génica.[18]​

Se piensa que factores epigenéticos también están involucrados en la reprogramación de células somáticas para inducir la pluripotencia. En teoría, ciertos factores epigenéticos podrían de hecho limpiar las marcas epigenéticas originales de la célula somática con el propósito de adquirir nuevas marcas epigenéticas en el proceso de obtener la pluripotencia. Además la cromatina está reorganizada en las CMPI y se cambian de forma similar a lo encontrado en CME, en donde está menos condensada y por lo tanto más accesible para su expresión. Las modificaciones de la eucromatina son comunes, lo que es consistente con las CME.

Debido a su gran similitud a las CME, las CMPI han gozado de gran interés de la comunidad clínica y científica. Las CMPI hipotéticamente podrían tener las mismas implicaciones y aplicaciones terapéuticas que las CME, pero sin el controvertido uso de embriones en el proceso, un tema que genera un gran debate bioético. De hecho, la inducción a pluripotencia de células somáticas en células desdiferenciadas originalmente fue exclamado como el fin del conflicto. Sin embargo, se descubrió que las CMPI son potencialmente teratogénicas y, a pesar de los avances,[13]​ nunca se ha aprobado su uso para la etapa clínica de investigación en los Estados Unidos. Por si fuera poco, se encuentran contratiempos al proliferar CMPI debido a las bajas tasas de replicación y la senescencia temprana, lo que entorpece su uso como reemplazo de CME.

Adicionalmente, se ha determinado que la expresión somática de una combinación de factores de transcripción puede inducir directamente otros destinos celulares mediante transdiferenciación. Investigadores han identificado tres factores de transcripción específicos para el linaje neural que pueden convertir directamente fibroblastos de ratón en neuronas completamente funcionales.[19]​ Estos resultados contradicen la naturaleza terminal de la diferenciación celular y la integridad del compromiso a una línea histológica, e implica que mediante las herramientas apropiadas, todas las células son totipotentes y puedan formar todos los tipos de tejido.

Algunos de los posibles usos clínicos de las CMPI obtenidas de pacientes, incluyen el trasplante autológico de sus propias células y tejidos, lo que excluye el común riesgo de rechazo inmunológico. Las CMPI podrían potencialmente sustituir los modelos de animales y modelos in vitro para una investigación de enfermedades más adecuada.[20]​

Multipotencia

Véase también: Célula progenitora
 
La célula madre hematopoyética es un ejemplo de multipotencia. Al diferenciarse en célula progenitora linfoide o mieloide, pierde potencia y ser convierte en célula pluripotente con capacidad de originar todas las células de un único linaje (linfoide o mieloide).

La multipotencia describe a las células progenitoras que tienen el potencial de activación génica para diferenciarse en múltiples, pero limitados, tipos celulares. Por ejemplo, una célula hematopoyética es una célula sanguínea multipotente. Este tipo celular puede diferenciarse en cualquier tipo de célula sanguínea diferenciada como linfocitos, monocitos, neutrófilos, etc., pero no puede diferenciarse en neuronas, células hematopoyéticas u otros tipos distintos al sanguíneo.

Nuevos estudios relacionados con células multipotentes sugieren que las células multipotentes son capaces de convertirse en tipos celulares no relacionados. Por ejemplo, en un caso fibroblastos se convirtieron en neuronas funcionales.[19]​ En otro caso, células madres humanas de cordón umbilical pudieron convertirse en neuronas.[21]​

Se encuentran células multipotentes en muchos tipos celulares, pero no en todos. Se han encontrado en tejido adiposo,[22]​ cardíaco,[23]​ médula ósea y en células mesenquimátosas de estroma (MCS) que se hallan en los terceros molares.[24]​

Las MCS han probado ser fuente buena y confiable para células madres debido a la facilidad de su recolección de molares de 8-10 años, anterior a la calcificación dental adulta. Las MCS pueden diferenciarse en osteoblastos, condrocitos y adipocitos.[25]​

Oligopotencia

La oligopotencia es la habilidad de las células progenitores para diferenciarse en unos pocos tipos celulares. Ejemplos de células oligopotentes son las células madres linfoides y mieloides.[1]​ En concreto, una célula linfoide puede dar origen a varias células sanguíneas como los linfocitos T y B, sin embargo, no puede diferenciarse en células de otro linaje sanguíneo como un eritrocito.[26]​ Ejemplos de células progenitoras que son las células madres vasculares que tienen la capacidad de convertirse tanto en células endoteliales como musculares lisas.

Unipotencia

La unipotencia es el concepto de que una célula madre tiene la capacidad de diferenciarse únicamente en un tipo celular. Aún es incierto si realmente las células unipotentes existen. Hepatolastos, que pueden diferenciarse en hepatocito (que constituye la mayor parte del hígado) o colangiocitos (células epiteliales del conducto biliar), son ejemplos de células bipotentes.[27]​ Un término cercano para célula unipotente es célula precursora.

Referencias

  1. ↑ Hans R. Schöler (2007). «The Potential of Stem Cells: An Inventory». En Nikolaus Knoepffler, Dagmar Schipanski, and Stefan Lorenz Sorgner, ed. Human biotechnology as Social Challenge. Ashgate Publishing, Ltd. p. 28. ISBN 978-0-7546-5755-2. 
  2. . Archivado desde el original el 7 de octubre de 2016. 
  3. Mitalipov S, Wolf D; Wolf (2009). «Totipotency, pluripotency and nuclear reprogramming». Advances in Biochemical Engineering & Biotechnology 114: 185-99. Bibcode:2009esc..book..185M. ISBN 978-3-540-88805-5. PMC 2752493. PMID 19343304. doi:10.1007/10_2008_45. 
  4. Western P (2009). «Foetal germ cells: striking the balance between pluripotency and differentiation». Int. J. Dev. Biol. 53 (2–3): 393-409. PMID 19412894. doi:10.1387/ijdb.082671pw. 
  5. Sugimoto K, Gordon SP, Meyerowitz EM (abril de 2011). «Regeneration in plants and animals: dedifferentiation, transdifferentiation, or just differentiation?». Trends Cell Biol. 21 (4): 212-8. PMID 21236679. doi:10.1016/j.tcb.2010.12.004. 
  6. Seydoux G, Braun RE (diciembre de 2006). «Pathway to totipotency: lessons from germ cells». Cell 127 (5): 891-904. PMID 17129777. doi:10.1016/j.cell.2006.11.016. 
  7. Asch R, Simerly C, Ord T, Ord VA, Schatten G (julio de 1995). «The stages at which human fertilization arrests: microtubule and chromosome configurations in inseminated oocytes which failed to complete fertilization and development in humans». Hum. Reprod. 10 (7): 1897-906. PMID 8583008. 
  8. Ciosk, R.; Depalma, Michael; Priess, James R. (10 de febrero de 2006). «Translational Regulators Maintain Totipotency in the Caenorhabditis elegans Germline». Science 311 (5762): 851-853. Bibcode:2006Sci...311..851C. PMID 16469927. doi:10.1126/science.1122491. 
  9. Kedde M, Agami R (abril de 2008). «Interplay between microRNAs and RNA-binding proteins determines developmental processes». Cell Cycle 7 (7): 899-903. PMID 18414021. 
  10. Serrano, Manuel (11 de septiembre de 2013). . cnio.es. Archivado desde el original el 14 de diciembre de 2013. Consultado el 11 de diciembre de 2013. 
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  17. Takahashi, Kazutoshi; Tanabe, Koji; Ohnuki, Mari; Narita, Megumi; Ichisaka, Tomoko; Tomoda, Kiichiro; Yamanaka, Shinya (1 de noviembre de 2007). «Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors». Cell 131 (5): 861-872. PMID 18035408. doi:10.1016/j.cell.2007.11.019. 
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  27. . GONUTS. Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016. Consultado el 4 de abril de 2014. 
  •   Datos: Q862600
  •   Multimedia: Cell potency

Agosto 04, 2021
potencia, celular, potencia, latín, potentĭa, poder, facultad, capacidad, célula, para, diferenciarse, otros, tipos, celulares, mayor, cantidad, tipos, puede, diferenciarse, mayor, potencia, también, descrita, como, potencial, activación, génica, célula, conti. La potencia latin potentĭa poder facultad es la capacidad de una celula para diferenciarse en otros tipos celulares 1 2 A mayor sea la cantidad de tipos en que puede diferenciarse mayor es su potencia Tambien es descrita como el potencial de activacion genica de una celula que en un continuo comienza con la totipotencia para designar aquella celula con la potencia maxima seguida de pluripotencia multipotencia oligopotencia y finalmente unipotencia Celulas madres pluripotentes embrionarias originadas de la masa interna del blastocisto Estas celulas madres pueden convertirse en cualquier tejido del cuerpo a excepcion de la placenta Solo las celulas de la morula son totipotentes capaces de convertirse en cualquier tejido Indice 1 Totipotencia 2 Pluripotencia 2 1 Pluripotencia inducida 3 Multipotencia 4 Oligopotencia 5 Unipotencia 6 ReferenciasTotipotencia EditarArticulo principal Totipotencia Totipotencia es la habilidad de una celula para dividirse y producir todas las celulas diferentes en el organismo Ejemplos de celulas totipotentes son las esporas y el cigoto 3 En el espectro potencial la totipotencia representa a la celula con la mayor capacidad de diferenciacion Toti viene del latin totus totalmente Una celula completamente diferenciada puede volver a su estado totipotente 4 Esta desdiferenciacion es compleja no comprendida del todo y tema de investigacion de vanguardia Estudios en 2011 han mostrado que las celulas no pueden desdiferenciarse en una celula completamente totipotente sino en una variacion compleja de celula totipotente 5 Usemos el modelo de desarrollo humano para describir como surgen las celulas totipotentes 6 El desarrollo embrionario empieza cuando un espermatozoide fecunda un ovocito secundario y la fusion crea una unica celula totipotente un cigoto 7 En las primeras horas luego de la fecundacion el cigoto se divide mediante mitosis en celulas totipotentes identicas que luego pueden diferenciarse en cualquiera de las tres capas germinativas endodermo mesodermo o ectodermo o en el trofoblasto que formara la placenta Despues de alcanzar las 16 celulas las celulas totipotentes de la morula se diferencian en celulas que se convertiran en la masa celular interna o su capa exterior que formara el trofoblasto Aproximadamente luego de cuatro dias despues de la fecundacion y luego de varios ciclos de division celular estas celulas comienzan a especializarse La masa celular interna que originara a las celulas madres embrionarias se convierten en pluripotentes Una investigacion en Caenorhabditis elegans sugiere que multiples mecanismos incluido la regulacion postraduccional desempenan un papel en mantener la totipotencia en diferentes etapas de desarrollo en algunas especies 8 Estudios con peces cebra y mamiferos sugieren una interaccion mas profunda entre el miARN y el las proteinas de union a ARN RBP en la determinacion de las diferencias de desarrollo 9 En septiembre de 2013 un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas CNIO de Espana fueron capaces de desdiferenciar por primera vez celulas adultas de raton a celulas con caracteristicas de celulas madres embrionarias alcanzando en consecuencia la totipotencia 10 Pluripotencia Editar A Celulas madres embrionarias humanas colonias celulares indiferenciadas B Neuronas Articulo principal Celula madre La pluripotencia del latin plurimus muchos 11 se refiere a una celula madre que tiene la potencia para diferenciarse en cualquiera de las capas germinativas endodermo revestimiento interior del estomago tracto gastrointestinal pulmones mesodermo musculo hueso sangre aparato urogenital o ectodermo epidermis y sistema nervioso 12 Sin embargo la pluripotencia es un continuo desde la celula totalmente pluripotente que puede formar cada celula del embrion propiamente dicho esto es celulas madres embrionarias y iPSC vease mas adelante hasta la celula parcialmente pluripotente que puede formar celulas de todos las capas germinativas pero no puede exhibir todas las caracteristicas de una celula completamente pluripotente Pluripotencia inducida Editar Articulo principal Celula madre pluripotente inducida Las celulas madres pluripotentes inducidas CMPI son un tipo de celulas madres obtenidas artificialmente a partir de celulas no pluripotentes tipicamente una celula somatica adulta al inducir una expresion forzada de ciertos genes y factores de transcripcion 13 Estos factores de transcripcion pueden desempenar un papel clave en la determinacion del estado de estas celulas y tambien subrayan el hecho de que las celulas somaticas contienen la misma informacion genetica que el cigoto 14 La tecnica para inducir la pluripotencia fue utilizada con exito en 2006 al usar fibroblastos de raton y cuatro factores de transcripcion Oct4 Sox2 Klf4 y c Myc 15 proceso llamado reprogramacion y que le valio el nobel de Fisiologia o Medicina 2012 a Shinya Yamanaka junto a John Gurdon 16 Luego le siguio la induccion de CMPI humanas a partir de fibroblastos dermicos mediante un metodo similar al anterior 17 Las CMPI poseen caracteristicas similares a las celulas madres embionarias CME y no requieren el uso de un embrion Las similitudes incluyen la pluripotencia morfologia autoregeneracion lo que implica que puedan replicarse indefinidamente y expresion genica 18 Se piensa que factores epigeneticos tambien estan involucrados en la reprogramacion de celulas somaticas para inducir la pluripotencia En teoria ciertos factores epigeneticos podrian de hecho limpiar las marcas epigeneticas originales de la celula somatica con el proposito de adquirir nuevas marcas epigeneticas en el proceso de obtener la pluripotencia Ademas la cromatina esta reorganizada en las CMPI y se cambian de forma similar a lo encontrado en CME en donde esta menos condensada y por lo tanto mas accesible para su expresion Las modificaciones de la eucromatina son comunes lo que es consistente con las CME Debido a su gran similitud a las CME las CMPI han gozado de gran interes de la comunidad clinica y cientifica Las CMPI hipoteticamente podrian tener las mismas implicaciones y aplicaciones terapeuticas que las CME pero sin el controvertido uso de embriones en el proceso un tema que genera un gran debate bioetico De hecho la induccion a pluripotencia de celulas somaticas en celulas desdiferenciadas originalmente fue exclamado como el fin del conflicto Sin embargo se descubrio que las CMPI son potencialmente teratogenicas y a pesar de los avances 13 nunca se ha aprobado su uso para la etapa clinica de investigacion en los Estados Unidos Por si fuera poco se encuentran contratiempos al proliferar CMPI debido a las bajas tasas de replicacion y la senescencia temprana lo que entorpece su uso como reemplazo de CME Adicionalmente se ha determinado que la expresion somatica de una combinacion de factores de transcripcion puede inducir directamente otros destinos celulares mediante transdiferenciacion Investigadores han identificado tres factores de transcripcion especificos para el linaje neural que pueden convertir directamente fibroblastos de raton en neuronas completamente funcionales 19 Estos resultados contradicen la naturaleza terminal de la diferenciacion celular y la integridad del compromiso a una linea histologica e implica que mediante las herramientas apropiadas todas las celulas son totipotentes y puedan formar todos los tipos de tejido Algunos de los posibles usos clinicos de las CMPI obtenidas de pacientes incluyen el trasplante autologico de sus propias celulas y tejidos lo que excluye el comun riesgo de rechazo inmunologico Las CMPI podrian potencialmente sustituir los modelos de animales y modelos in vitro para una investigacion de enfermedades mas adecuada 20 Multipotencia EditarVease tambien Celula progenitora La celula madre hematopoyetica es un ejemplo de multipotencia Al diferenciarse en celula progenitora linfoide o mieloide pierde potencia y ser convierte en celula pluripotente con capacidad de originar todas las celulas de un unico linaje linfoide o mieloide La multipotencia describe a las celulas progenitoras que tienen el potencial de activacion genica para diferenciarse en multiples pero limitados tipos celulares Por ejemplo una celula hematopoyetica es una celula sanguinea multipotente Este tipo celular puede diferenciarse en cualquier tipo de celula sanguinea diferenciada como linfocitos monocitos neutrofilos etc pero no puede diferenciarse en neuronas celulas hematopoyeticas u otros tipos distintos al sanguineo Nuevos estudios relacionados con celulas multipotentes sugieren que las celulas multipotentes son capaces de convertirse en tipos celulares no relacionados Por ejemplo en un caso fibroblastos se convirtieron en neuronas funcionales 19 En otro caso celulas madres humanas de cordon umbilical pudieron convertirse en neuronas 21 Se encuentran celulas multipotentes en muchos tipos celulares pero no en todos Se han encontrado en tejido adiposo 22 cardiaco 23 medula osea y en celulas mesenquimatosas de estroma MCS que se hallan en los terceros molares 24 Las MCS han probado ser fuente buena y confiable para celulas madres debido a la facilidad de su recoleccion de molares de 8 10 anos anterior a la calcificacion dental adulta Las MCS pueden diferenciarse en osteoblastos condrocitos y adipocitos 25 Oligopotencia EditarLa oligopotencia es la habilidad de las celulas progenitores para diferenciarse en unos pocos tipos celulares Ejemplos de celulas oligopotentes son las celulas madres linfoides y mieloides 1 En concreto una celula linfoide puede dar origen a varias celulas sanguineas como los linfocitos T y B sin embargo no puede diferenciarse en celulas de otro linaje sanguineo como un eritrocito 26 Ejemplos de celulas progenitoras que son las celulas madres vasculares que tienen la capacidad de convertirse tanto en celulas endoteliales como musculares lisas Unipotencia EditarLa unipotencia es el concepto de que una celula madre tiene la capacidad de diferenciarse unicamente en un tipo celular Aun es incierto si realmente las celulas unipotentes existen Hepatolastos que pueden diferenciarse en hepatocito que constituye la mayor parte del higado o colangiocitos celulas epiteliales del conducto biliar son ejemplos de celulas bipotentes 27 Un termino cercano para celula unipotente es celula precursora Referencias Editar a b Hans R Scholer 2007 The Potential of Stem Cells An Inventory En Nikolaus Knoepffler Dagmar Schipanski and Stefan Lorenz Sorgner ed Human biotechnology as Social Challenge Ashgate Publishing Ltd p 28 ISBN 978 0 7546 5755 2 Stem Cell School Glossary Archivado desde el original el 7 de octubre de 2016 Mitalipov S Wolf D Wolf 2009 Totipotency pluripotency and nuclear reprogramming Advances in Biochemical Engineering amp Biotechnology 114 185 99 Bibcode 2009esc book 185M ISBN 978 3 540 88805 5 PMC 2752493 PMID 19343304 doi 10 1007 10 2008 45 Western P 2009 Foetal germ cells striking the balance between pluripotency and 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