Soy matemático y decidí tratar de modelar la división celular con las matemáticas y ver qué conclusiones surgían. Tenía algunas preguntas sobre las células madre que surgieron en el modelo.
En un modelo extremadamente simplificado de división celular, cada celda decide en qué celdas se dividirá sin ningún resultado externo, incluidas las celdas vecinas. También asumo que el marco de tiempo es lo suficientemente pequeño como para que las células no mueran, y que solo hay un número finito de 'programas' que le dicen a las diferentes células cómo dividirse.
Dadas estas suposiciones, llegué a la conclusión de que podría suceder una de dos cosas: 1. El número de células crece exponencialmente, o 2. La mayoría de las células nunca se dividirán en otras células.
De hecho, si el crecimiento va a permanecer constante (por ejemplo, 300 000 000 de células por mes, cada mes en una muestra), eventualmente habrá dos tipos de células: 1. Células normales, que nunca se dividen, y 2. 'Células de inicio' , que se dividen en células normales pero NUNCA crean otras células iniciadoras. El número de células de partida es eventualmente constante.
Presumí que estas células iniciales eventualmente serían superadas en número y se convertirían en una parte muy pequeña del cuerpo proporcionalmente. Supuse que los folículos pilosos, las raíces de las uñas, las placas de crecimiento y la médula ósea contenían células iniciadoras. Además, planteé la hipótesis de que se trata de células madre adultas.
Pregunta 1: ¿Es esto lo que son las células madre? ¿Son las células que se dividen para crear otras células que no se dividen?
Después de esto, me di cuenta de que si las células iniciales morían, no serían reemplazadas en mi modelo, porque no se permite que ninguna célula se divida en nuevas células iniciales. Presumí que los trasplantes de células madre fallan porque el cuerpo huésped elimina las células madre una por una y pueden ser reemplazadas. También planteé la hipótesis de que en el huésped, señales externas como las hormonas (que no estaban permitidas en mi modelo) le dicen al cuerpo que cree nuevas células madre según sea necesario.
Pregunta 2: ¿Fracasan los trasplantes de células madre porque las células madre aisladas no se replican a sí mismas?
Finalmente, señalé anteriormente que la alternativa a una cantidad limitada de células madre es el crecimiento exponencial, donde las células madre se dividen en células madre.
Pregunta 3: ¿Las células madre embrionarias se dividen exponencialmente en otras células madre? ¿Es por eso que es más fácil trabajar con células madre embrionarias?
Gracias por tu tiempo. Incluso respuestas como "no, esto obviamente está mal porque..." serían apreciadas.
Tienes algunos conceptos erróneos sobre las células madre, intentaré explicarte dónde están. En primer lugar, las células no son independientes. Se influyen mutuamente con señales y sustancias mensajeras secretadas. Si observa un embrión humano, el estado de totipotencia (donde todas las células pueden diferenciarse en cada tipo de célula del cuerpo) termina después de 3-4 días cuando se ha desarrollado el blastocito. Esta estructura ya tiene una diferenciación en una masa celular interna (embrioblasto) y una capa celular externa (tropoblasto). Si todas las células simplemente se dividieran por sí solas, esto se vería como una bacteria dividiéndose en medios de cultivo, pero no como un organismo multicelular en formación.
A partir de estas pocas células al principio tienen que desarrollarse todos los tipos de células del cuerpo (alrededor de 200, si no recuerdo mal el número). Para alcanzar esto, las células madre pluripotentes necesitan proliferar y diferenciarse (convertirse en tipos de células más especializadas) bastante. Así que las células madre embrionarias proliferan. Las células madre adultas no proliferan al mismo ritmo que las embrionarias, pero aun así lo hacen. Un buen ejemplo son las células madre de melanocitos (que ya están bastante especializadas, ya que solo pueden diferenciarse más en melanocitos) que reponen la población de melanocitos del bulbo piloso al comienzo de cada ciclo capilar. Las células diferenciadas también pueden dividirse, cuando sea necesario, piense solo en la cicatrización de heridas.
Pregunta 2: Las células madre (especialmente las células madre adultas) necesitan condiciones de vida muy definidas. Esto incluye moléculas de señalización específicas (Oct o nanog son ejemplos de eso) para mantener las células madre. Si falta esta señalización (y falta en el cuerpo humano normal), entonces estas células se diferencian o (más probablemente) mueren. El único trasplante de células madre que se realiza regularmente es la transferencia de células madre hematopoyéticas a pacientes con leucemia. Allí el problema es evitar que el sistema inmunológico ataque a estas células como si fueran extrañas.