Beneficios de las Células Madre Mesenquimas Relativos a otros Tipos de Células Madre

Las células Mesénquimas (MSCs) tienen un interés terapéutico porque representan una población de células que tienen el potencial de tratar un amplio rango de enfermedades crónicas y degenerativas. Las MSCs también tienen la ventaja sobre otros tipos de células debido a una variedad de razones. Primero, están alejadas de los problemas éticos que existen alrededor de la investigación de células madre embrionarias. Segundo, repetidos estudios han encontrado que las MSCs son inmuno-privilegiadas, lo que les da una ventaja para trasplantes alógenos. Las MSCs reducen tanto los riesgos de rechazo como las complicaciones de trasplante. Recientemente ha habido avances en el uso de células madre mesénquimas autólogas para regenerar tejido humano, incluyendo cartílagos, meniscos, tendones, fracturas de hueso y otros.

Descubriendo los beneficios de las Células Madre Mesénquimas (MSCs)
En 1924, el investigador nacido en Rusia, Alexander Maximow utilizo la histología para identificar un tipo de célula precursora dentro de la mesénquima que pudiera diferenciar dentro de una variedad de tipos de células. [1] Mientras que el término células madre mesénquimas no existía, esta es la referencia a este tipo de células madre más temprana que existe.
Cerca de 40 años más tarde en los 1960s, los investigadores Ernest McCulloch y James Till identificaron las cualidades clonares de las células medulares [2] [3]. Y tomó aún otra década hasta que un ensayo ex vivo fue desarrollado para permitir la examinación de la naturaleza clonar de las células medulares con multi-potencial. [4] Este ensayo fue desarrollado por el equipo de investigadores de Friedenstein en los años 1970s aun y cuando las células estromales de interés (ahora llamadas células madre mesénquimas) fueron llamadas como una unidad de fibroblastos que formaban colonias (C F U-f)[5] Aunque los primeros intentos con MSCs ocurrieron en 1995, cientos de intentos clínicos han sido iniciados desde entonces [6] Curiosamente, tomó hasta la vuelta del siglo (2000) para que las compañías proveedoras de investigación dieran suficiente credibilidad al tipo de célula para producir herramientas que soportaran la investigación dentro de la comunidad científica.
Posteriores investigaciones y experimentación caracterizaron más la plasticidad de las células medulares y cómo se podría manipular la diferenciación del tipo de células maduras mediante estímulos ambientales. Por ejemplo, crecer células medulares estromales en la presencia de estímulos ontogénicos, tal como fosfato inorgánico, ácido ascórbico, dexa-metasone y estímulos relacionados, pueden conducir a la diferenciación en osteo-plastos (Células productoras de hueso). Similarmente, la presencia del mejor factor de crecimiento transformado (TGF-b) tiene la habilidad de tratar condrogenicos (cartilaginosos)
El criterio utilizado para identificar células madre mesénquimas también puede variar según se pueda conseguir la identificación de las MSCs ya sea a través la evaluación de atributos físicos o funcionales.
Evaluación física de Células Madre Mesénquimas (MSCs)
El primer y usualmente el más conveniente acercamiento para identificar MSCs es una evaluación física. Morfológicamente, las MSCs tienen un cuerpo celular pequeño con procesos largos y delgados que pueden dar a la célula una apariencia “estrechada”. El cuerpo de la célula contiene un núcleo largo y redondo con nucléolos prominentes. Las células presentan morfología simétrica.
Las MSCs tienden a estar ampliamente dispersas dentro de la matriz extra-celular (ECM) que contiene unas cuantas fibrillas reticulares pero carece de otros tipos de fibrillas de colágeno.
Atributos funcionales de Células Madre Mesénquimas (MSCs)
Una segunda aproximación para identificar MSCs es a través de una evaluación funcional. El criterio para identificar MSCs se presenta a continuación.
• Capaz de ser aislada mediante adherencia plástica
• Tener capacidades de potencial múltiple y multi-linear (plasticidad)
• Marcas Superficiales Distintivas, específicamente: CD73, CD90, CD105[7] • Falta de Marcas de linealidad específica, incluyendo CD34, CD14, CD45[8] • Características Immuno-favorable que incluyen un poco o nada de expresión de antígenos HMC clase I y una muy limitada expresión de antígenos MHC clase II[9] • Falta de moléculas co-estimulantes de la familia B7 que son requeridas para iniciar una respuesta inmunológica
Adicionalmente, la evaluación funcional puede incluir analizar las características celulares citoquinas de producción o los perfiles de expresión genéticos. Sin embargo, la dificultad con este acercamiento es que las “características” citoquinas producidas o los genes expresados por las MSCs pueden variar dependiendo de la fuente de origen. Por ejemplo, las MSCs derivadas de medula ósea y las MSCs derivadas de tejido adiposo muestran producción citoquina diferente y específica a la fuente.[10]

Beneficios de las MSCs relativos a otras Células Madre
Curiosamente, las MSCs tienen un rango de beneficios comparado con otros tipos de células madre y estos son presentados a continuación:
1. Bien caracterizado: Las MSCs son una población bien caracterizada de células madre adultas con más de 20,000 artículos científicos publicados acerca de ellas.
2. No-Controversial: Las MSCs evitan los problemas éticos de células madre embrionarias porque pueden derivarse de fuentes que incluyen tejido adiposo y medula ósea adulta.
3. Potencial de Diferenciación Diverso: Las MSCs pueden formar una variedad de tipos de células en el laboratorio que incluyen aquellas de ligas intra y extra mesénquimas. Estos tipos de células incluyen: grasa (adipocitos), hueso (osteoblastos), piel (células dérmicas), nervios (células neurales), cartílago (condrocitos), musculo (micocitos esqueléticos), tendón (tendoncitos), estroma ósea, ligamentos y otros.
4. Fácil crecimiento en cultivo: Existe conocimiento avanzado de cómo hacer crecer MSCs en cultivo, incluyendo protocolos de aislamiento, expansión y diferenciación.
5. Propagación flexible: Las MSCs pueden crecer y propagarse en cultivo por periodos largos sin perder el potencial de diferenciación.
6. Volúmenes clínicamente relevantes: A diferencia de muchos otros tipos de células madre adultas, las MSCs puede adquirirse en las cantidades requeridas por las aplicaciones clínicas, debido a que existe el conocimiento de cómo cultivar este tipo de células en reactores biológicos 3D. Se entiende que en condiciones de oxigeno reducido en conjunto con los nutrientes disponibles ayudaran a la expansión de las MSCS en las condiciones del reactor biológico. [11] 7. Rol como Células Reguladoras: Las MSCs sintetizan y secretan una variedad de macromoléculas que son conocidas como reguladoras de células y re absorbentes de hueso.[12] 8. Entrega de productos genéticos: Las MSCs Pueden tomar DNA exógeno y mantener genes introducidos, un atributo que puede permitir el uso de las células para aplicación terapéutica de moléculas en regiones corporales específicas.
9. Estado inmune favorable: Las MSCs carecen de moléculas co-estimuladoras de la familia B7 que son requeridas para iniciar la respuesta inmunológica.[13] Esto permite la administración de la preparación de MSC a través de las barreras de MHC sin preocupación de rechazo inmunológico o la necesidad de inmunosupresión volviendo a las MSCs una fuente universal de células madre.
10. Herramientas de investigación disponibles comercialmente: Actualmente, diez y seis compañías de investigación ofrecen productos MSC haciendo que las herramientas de investigación para este tipo de células estén fácilmente accesibles.

Referencias
[1] Wan C, He Q, McCaigue M, Marsh D, Li G (2006). “Nonadherent cell population of human marrow culture is a complementary source of mesenchymal stem cells (MSCs)”.Journal of Orthopaedic Research 24 (1): 21–8.
[2] Becker AJ, McCULLOCH EA, Till JE (1963). “Cytological Demonstration of the Clonal Nature of Spleen Colonies Derived from Transplanted Mouse Marrow Cells”. Nature 197(4866): 452–4.
[3] Siminovitch L, Mcculloch EA, Till JE (1963). “The distribution of colony-forming cells among spleen colonies”. Journal of Cellular and Comparative Physiology 62 (3): 327–36.
[4] Friedenstein AJ, Deriglasova UF, Kulagina NN, Panasuk AF, Rudakowa SF, Luriá EA, Ruadkow IA (1974). “Precursors for fibroblasts in different populations of hematopoietic cells as detected by the in vitro colony assay method”. Experimental hematology 2 (2): 83–9.
[5] Friedenstein AJ, Gorskaja JF, Kulagina NN (1976). “Fibroblast precursors in normal and irradiated mouse hematopoietic organs”. Experimental hematology 4 (5): 267–74.
[6] Wang S et al. (2012). “Clinical applications of mesenchymal stem cells”. Jour of Hematology and Oncology (19).
[7] Klingemann H, et al. Mesenchymal Stem Cells, Sources and Applications. Transfusion Medicine and Hemotherapy 2008; 35: 272-277.
[8] Friedman R, Betancur M, Tuncer H, Boissel L, Klingemann H. Umbilical cord mesenchymal stem cells: Adjuvants for human cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant2007; 13: 1477–1486.
[9] Friedman R, Betancur M, Tuncer H, Boissel L, Klingemann H. Umbilical cord mesenchymal stem cells: Adjuvants for human cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant2007; 13: 1477–1486.
[10] Gonzalex-Ray, et al. Human adipose-derived mesenchymal stem cells reduce inflammatory and T cell responses and induce regulatory T cells in vitro in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2010; 69: 241-248.
[11] Godara P, et al. Mini-review: Design of bioreactors for mesenchymal stem cell tissue engineering. J Chem Technol Biotechnol 2008; 83: 408–420.
[12] Haynesworth S, Reuben D, Caplan A. Cell-based tissue engineering therapies: The influence of whole body physiology. Advanced Drug Delivery Reviews 1998; 33(1-2): 3-14.
[13] Tipnis S, Viswanathan C, Majumdar A. Immunosuppressive properties of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells: Role of B7-H1 and IDO. Immunology and Cell Biology 2010; 88: 795-806.

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