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La Fecundación in Vitro. Clonación y Células Madre. Reproducción. Fecundación. Embriogénesis. Tipos de Clonación. Aplicaciones de la Clonación. Tipos de Células Madre. Aplicación de las Células Madre. Reproducción Artificial Asexual. Definiciones. ¿Qué es la clonación?

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Presentation Transcript
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Clonación y Células Madre

Reproducción

Fecundación

Embriogénesis

  • Tipos de Clonación
  • Aplicaciones de la Clonación
  • Tipos de Células Madre
  • Aplicación de las Células Madre
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Reproducción Artificial Asexual

Definiciones

¿Qué es la clonación?

En distintos contextos de la Biología:

Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicaren un tubo de ensayoun determinado gen o, en general, un trozo de ADN.

La primera acepción viene del griego brote para calificar cualquier organismo descendiente engendrado asexualmente (sin fecundación) y cuya información genética proviene de un solo progenitor, no de la combinación de los genes del padre y la madre. Es una copia exacta de su originalbiológico. Individuos genéticamente iguales. No constituye una manipulación genética ya que no existe alteración del ADN ni de los genes. El genoma permanece intacto.

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Definiciones

Reproducción Sexual

La reproducción sexual garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a los mecanismos evolutivos de la selección natural.

Fecundación

En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales o gametos (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto (o huevo) que se desarrollará hasta dar el individuo adulto.

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Fecundación

Espermatozoides sobre la pelúcida del ovocito

Espermatozoides rumbo al ovocito

Degradación y penetración de la Zona Pelúcida.

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Fecundación

  • Cigoto humano con dos pronúcleos antes de su Singamia (aún con la cubierta pelúcida).
  • A las 26 hs el cigoto se dividirá en 2 células
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Fase Temprana de la Embriogénesis

  • Embrión humano de 4 células (38hs) totipotentes
  • Blastómero
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Fase Temprana de la Embriogénesis

  • Embrión humano de 12 células (contiene 3 Blastómeros)
  • 8 células a las 46hs
  • 16 células a las 68hs
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Fase Temprana de la Embriogénesis

  • Mórula (masa compacta de células)
  • Contiene de 12 a 16 Blastómeros entre el 3° y 4° día
  • Comienza a bajar por la Trompa de Falopio
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Fase Temprana de la Embriogénesis

  • La Mórula se convierte en Blastocisto por cavitación
  • Blastocisto en expansión
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m.c.i.

Fase Temprana de la Embriogénesis

  • La Implantación se da entre la 1° y la 2° semana.
  • La gran cavidad contiene la masa celular interna (m.c.i.) que entre el día 15° y 18° dará lugar a las 3 capas germinales: Ectodermo, Mesodermo y Endodermo constituyéndose la Gástrula
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Embriogénesis

  • Inducción neural de la Gástrula que genera la Placa Neural (primordio de la cuerda espinal y del cerebro).
  • 1° Mes: Esbozo de médula espinal, sistema nervioso, corazón, pulmones, estómago e intestinos.
  • La Organogénesis dura hasta el 3° mes.
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Gemelos y mellizos

  • Gemelos monocigóticoso univitelinos(idénticos):
  • Se originan por fisión de un embrión temprano.
  • Tasa de 0.3 - 0.4%denacimientos.
  • Los llamados gemelos son de idéntico sexo.
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Gemelos y mellizos

  • Gemelos dicigóticoso bivitelinos (no idénticos):
  • Se originan por la fecundación de dos o más óvulos por distintos espermatozoides.
  • Tasa de 0.6 - 1% nacimientos.
  • Gran heredabilidadeincidencia defactores ambientales (nutrición, edad, etc.)
  • Los llamados mellizos son de igual o diferente sexo
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Clonación

  • Tipos de Clonación
  • Fines teóricos
  • Clonación Reproductiva
  • Clonación Terapéutica
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Tipos de clonación

  • Partición (fisión) de embriones tempranos:
  • Analogía con la gemelación natural. Los individuos son muy semejantes entre sí, pero diferentes a sus padres. Es preferible emplear la expresión gemelación artificial, y no debe considerarse como clonación en sentido estricto. Ocurre naturalmente en plantas e invertebrados.

Blastómero de 4 células totipotentes

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Tipos de clonación

2.Clonación verdadera:Transferencia de núcleos de célulasde individuos ya nacidosa óvulos o zigotos enucleados. Se originan individuos casi idénticos entre sí (salvo mutaciones somáticas) y muy parecidos al donante (del que se diferencian en mutaciones somáticas y en el genoma mitocondrial, que procede del óvulo receptor).

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Núcleo haploide

Tipos de clonación

3.Paraclonación:Transferenciadenúcleos procedentes de blastómeros embrionarios o de células fetales en cultivo a óvulos no fecundados enucleados y a veces, a zigotos enucleados. El “progenitor” de los clones es el embrión o feto.

Clon que dará lugar al nuevo Blastómero

Óvulo enucleado

Blastómero

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Fines (teóricamente posibles) de los tipos de clonación

De la Gemelación Artificial ó Partición:

  • En animales: Investigación Básica
  • Mejora de FIV
  • Mejora de fertilidad
  • En humanos: Mejora de FIV Gemelos separados
  • en el tiempo

De la Paraclonación:

  • En animales:
  • En animales: Individuos idénticos
  • para investigación
  • Producción ganadera
  • Tejidos humanizados
  • para xenotransplantes
  • En humanos: ¿Investigación básica y aplicada? Terapias para enfermedades

mitocondriales

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Fines (teóricamente posibles) de los tipos de clonación

  • De la clonación verdadera
  • En animales: Mejora de conocimientos biomédicos
  • (modelos de enfermedades)
  • Transgénicos (Producción de Medicamentos)
  • Órganos para xenotransplantes
  • Producción ganadera
  • Salvar especies de la extinción
  • En humanos: Clonación reproductiva
  • Clonación terapéutica (obtención de
  • células estaminales)
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Clonación

Clonación Reproductiva

y

Clonación Terapéutica

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Clonación verdadera

ClonesEmbrionales

ClonesEmbrionales

Blastómero

Partición

Cultivo in vitro

Cultivo in vitro

Transferencia del núcleo de una célula adulta a un óvulo enucleado

Clones Adultos

Clones Adultos

Paraclonación

Núcleo haploide

Óvulo

enucleado

Blastómero

Clon

Nuevo Blástómero Clonado

Clonación Reproductiva

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Clonación Reproductiva

Dolly fue desarrollada por Wilmut y colaboradores (Nature 385:810-813, 1997) en el Instituto Roslin de Edinburgo, Escocia.

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m.c.i.

Blastómero

Cultivo in vitro

Transferencia del núcleo de una célula adulta a un óvulo enucleado

Blastocisto

Nervioso

Células Madre

Piel

Músculo

Diferenciación del cultivo in vitro

Hueso

Tejidos

Clonación Terapéutica

Ingeniería de Tejidos y Terapias Celulares

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Fecundación in vitro

Clonación por Transferencia Nuclear a Célula Somática Adulta

Células Madre Embrionales

Células Indiferenciadas en Cultivo

Tejidos

Piel

Hueso

Nervioso

Músculo

Clonación Terapéutica y Células Madre

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Células Madre

También llamadas Troncales , Estaminales o

Stem Cells

  • Son Células capaces de:
    • Generar como descendencia Células hijas especializadas
    • en algún tipo tisular
    • Autorrenovarse en el tiempo
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Células Madre Adultas

Célula madre de la Médula ósea

HSC

Precursores del linaje rojo

G.R.

Precursores del linaje blanco

Hematopoyesis

G.B.

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Células Madre

Tipos de Células Madre

Embrionales

Adultas

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Día 0 Fecundación

Día 3 Trompas

Día 7 Previo a Implantación

Embrión

m.c.i.

Trofoblasto

Placenta

Son Células Madre Embrionales in vitro

Células Madre

Embrionales (ES)

Zigoto

(óvulo fecundado)

Mórula

(varios Blastómeros)

Blastocisto

(masa celular interna)

Única Célula Totipotente

Masa Celular Totipotente

Masa Celular Pluripotente

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Sobrantes de Fecundación in vitro

  • Abortos
  • Embriones Clonados

Células Madre

Fuentes Proveedoras de Células Madre Embrionales

Las células de la masa celular interna (m.c.i.) del Blastocisto tanto como las células germinales de la cresta germinal del embrión temprano se obtienen a partir de:

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Investigación Biomédica

Mecanismos de funcionamiento de los sistemas orgánicos de sus patologías.

  • Diseño de Nuevos Medicamentos
  • Terapias Celulares

Esperanzas alentadoras para Alzheimer, Parkinson y Enfermedades Neurodegenerativas

  • Ingeniería de Tejidos

Células Madre

Aplicación de las Células Madre Embrionales para Terapias

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Cordón Umbilical

  • Hematopoyéticas (HSC)
  • Estroma de la Médula ósea (MSC)
  • Sistema Nervioso Central

Células Madre

Adultas (AS)

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Endotelio de Córnea

Endotelio Vascular

Mioblastos

Condroblastos

Sistema Nervioso Central (SNC)

Osteoblastos

Estroma de la Médula Ósea(MSC)

Cordón Umbilical

Hematopoyéticas (HSC)

Células Madre

Fuentes Proveedoras de Células Madre Adultas

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Células Madre

Linajes de las Células Madre Adultas

  • Cordón Umbilical
  • Hematopoyéticas (HSC)
  • Dan HSC
  • Dan linajes sanguíneos e inmunitarios como glóbulos rojos, plaquetas, glóbulos blancos (linfocitos, basófilos, eosinófilos y neutrófilos).
  • Estroma de la Médula ósea (MSC)
  • Dan tejidos mesenquimáticos como hueso, cartílago, músculo, ligamento, tendón y tejido adiposo.
  • Sistema Nervioso Central
  • Dan neuronas, astrocitos, oligodendrocitos, microglía y astroglía.
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Terapias Celulares

  • Reparación de Tejidos dañados
  • Tratamiento de enfermedades genéticas o producidas por terapias oncológicas
  • Leucemias
  • Linfomas
  • Anemias
  • Depleciones del Sistema Inmunitario

Células Madre

Aplicación de las Células Madre Adultas para Terapias

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Células cerebrales que dan línea sanguínea.

  • MSC que dan microglía y astroglía.
  • Células madre neurales que dan músculo esquelético.
  • HSC dan células hepáticas.
  • MSC dan linajes no mesenquimatosos como astrocitos.
  • Células satélite de músculo esquelético pueden repoblar la sangre.
  • HSC dan músculo.

Células Madre

Fenómeno de Transdiferenciación

Se han observado en diferentes experimentos:

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Células Madre

Fenómeno de Transdiferenciación

Concepto:Plasticidad de las células madre de adultos que permite que las células precursoras de un linaje, en condiciones determinadas, den origen a células de otros linajes.

  • Rompe las restricciones preexistentes en el desarrollo de las Terapias Celulares y de la Ingeniería de Tejidos.
  • Amplía las potenciales fuentes y usos de las Células Madre Adultas.
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EEUU:Apligraf y Carticel

Células Madre

Ingeniería de Tejidos y Órganos

Pretende lograr estructuras tridimensionales organizadas :

  • Reconstrucción de vejigas.
  • Arterias funcionales artificiales.
  • Prótesis óseas biológicas.
  • Células encapsuladas que liberan sustancias terapéuticas.