Supercomputadoras: Tianhe-1A



El superordenador Tianhe-1A (Vía Láctea) del Centro Nacional de Supercomputación de China, con sede en Tianjin, se ha alzado a la cabeza del ranking Top500, cuya edición trigésimo sexta acaba de ver la luz. Con 14.336 procesadores Intel Xeon y 7.168 GPUs Nvidia Tesla, el Tianhe-1A registró en las pruebas de laboratorio un nivel de rendimiento de 2,57 Petaflops, si bien los expertos de la Universidad Nacional de Defensa que han diseñado la máquina, aseguran que puede alcanzar un rendimiento teórico de 4,7 Petaflop/s.

El avance de China en el Top500 desplaza a la segunda posición al superordenador Cray XT5, Jaguar, del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) que, localizado en Laboratorio Nacional Oak Ridge (Tennessee), alcanza un rendimiento de 1.74 Petaflop/s, de acuerdo con el benchmark de Linpack en el que se basa esta clasificación.

La tercera posición la ocupa también otro superordenador chino, el Nebulae
, que también ha perdido una plaza en la lista a raíz de la aparición del Tianhe-1A. Localizado en el Centro Nacional de Supercomputación en Schezhen, Nebulae ofrece un rendimiento de 1.27 Petaflop/s.

El superordenador Tsubame 2.0 del Instituto de Tecnología de Tokio se sitúa en la cuarta posición con un rendimiento de 1,19 Petaflop/s, siendo el único equipo japonés que goza del reconocimiento de formar parte de este ranking.

La quinta posición pertenece a Hopper, un sistema Cray XE6 del Centro Nacional de Investigación de la Energía y la Computación Científica (NERSC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE).
 Con un rendimiento de 1,05 Petaflop/s, se trata del segundo superordenador más potente de EEUU.

Dentro del grupo de los 10 principales superordenadores del Top500
, cinco son nuevos en la lista y siete superan la barrera del Petaflop/s de rendimiento. Por países, la mitad pertenecen a EEUU y el resto a China, Japón, Francia y Alemania. El superordenador más potente de Europa es un sistema Bull perteneciente a un organismo francés: la Comisión de la Energía Atómica y las Energías Alternativas (CEA), que ocupa la sexta posición de la lista Top500.

La nueva edición de este ranking confirma la aceleración del avance en supercomputación de China, que cuenta con 42 superordenadores en la clasificación. No obstante, EEUU continúa siendo el máximo consumidor de sistemas HPC con 275 superordenadores en la lista.

La participación de Europa, por su parte, se concreta en 124 superordenadores
, una cifra que si bien es inferior a la de la anterior edición del ranking (en la que contaba con 144), todavía supera la cuota de Asia (84 superordenadores en esta edición frente a los 57 de la previa)). Dentro del continente asiático, China es la gran ganadora, seguida de Japón e India, con 26 y cuatro superordenadores en el ranking, respectivamente.

Células Madres



Una célula madre es una célula que tiene capacidad de autorrenovarse mediante divisiones mitóticas o bien de continuar la vía de diferenciación para la que está programada y, por lo tanto, producir células de uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de multipotencialidad.1 La mayoría de tejidos de un individuo adulto poseen una población específica propia de células madre que permiten su renovación periódica o su regeneración cuando se produce algún daño tisular. Algunas células madre adultas son capaces de diferenciarse en más de un tipo celular como las células madre mesenquimales y las células madre hematopoyéticas, mientras que otras son precursoras directas de las células del tejido en el que se encuentran, como por ejemplo las células madre de la piel o las células madre gonadales (células madre germinales). Es común que en documentos especializados se las denomine stem cells, en inglés, donde stem significa tronco, traduciéndolo lo más a menudo como «células troncales».
Las células madre embrionarias son aquellas que forman parte de la masa celular interna de un embrión de 4-5 días de edad y que tienen la capacidad de formar todos los tipos celulares de un organismo adulto. Una característica fundamental de las células madre embrionarias es que pueden mantenerse (en el embrión o en determinadas condiciones de cultivo) de forma indefinida, formando al dividirse una célula idéntica a ellas mismas, y manteniendo una población estable de células madre. Existen técnicas experimentales donde se pueden obtener células madre embrionarias sin que esto implique la destrucción del embrión. Son celulas indiferenciadas que tiene la capacidad de dividirse indefinidamente sin perder sus propiedades.

 

Tipos de células madre

Existen cuatro tipos de células madre:

Las células madre totipotentes pueden crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todo los tipos celulares.
Las células madre pluripotentes no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares.
Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras).
Las células madre unipotentes pueden formar únicamente un tipo de célula particular.


 

Fuentes de células madre


Existen diferentes tipos de células madres, aunque las más empleadas en biología son las células madres embrionarias y las adultas:

Célula madre embrionaria (pluripotentes): Se encuentran en la masa celular interna del blastocisto. El blastocisto está formado por una capa externa denominada trofoblasto, formada por unas 70 células, y una masa celular interna constituida por unas 30 células que son las células madres embrionarias que tienen la capacidad de diferenciarse en todos los tipos celulares que aparecen en el organismo adulto, dando lugar a los tejidos y órganos. En la actualidad se utilizan como modelo para estudiar el desarrollo embrionario y para entender cuáles son los mecanismos y las señales que permiten a una célula pluripotente llegar a formar cualquier célula plenamente diferenciada del organismo.

Célula madre germinales: Se trata de células madres embrionarias pluripotenciales que se derivan de los esbozos gonadales del embrión. Estos esbozos gonadales se encuentran en una zona específica del embrión denominada cresta gonadal, que dará lugar a los óvulos y espermatozoides. Tienen una capacidad de diferenciación similar a las de las células madres embrionarias, pero su aislamiento resulta más difícil.

Células madres fetales: Estas células madres aparecen en tejidos y órganos fetales como sangre, hígado, pulmón y poseen características similares a sus homólogas en tejidos adultos, aunque parecen mostrar mayor capacidad de expansión y diferenciación. Su procedencia no está del todo clara. Podrían tener origen embrionario o bien tratarse de nuevas oleadas de progenitores sin relación con las células madres embrionarias.

Célula madre adulta: Son células no diferenciadas que se encuentran en tejidos y órganos adultos y que poseen la capacidad de diferenciarse para dar lugar a células adultas del tejido en el que se encuentran, por lo tanto se consideran células multipotenciales. En un individuo adulto se conocen hasta ahora alrededor de 20 tipos distintos de células madre, que son las encargadas de regenerar tejidos en continuo desgaste (como la piel o la sangre) o dañados (como el hígado). Su capacidad es más limitada para generar células especializadas. Las células madre hematopoyéticas de médula ósea (encargadas de la formación de la sangre) son las más conocidas y empleadas en la clínica desde hace tiempo. En la misma médula, aunque también en sangre del cordón umbilical, en sangre periférica y en la grasa corporal se ha encontrado otro tipo de célula madre, denominada mesenquimal que puede diferenciarse en numerosos tipos de células de los tres derivados embrionarios (musculares, vasculares, nerviosas, hematopoyéticas, óseas, etc). Aunque aún no se ha podido determinar su relevancia fisiológica se están realizando abundantes ensayos clínicos para sustituir tejidos dañados (corazón) por derivados de estas células.

La célula madre por excelencia es el cigoto, formado cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide. El cigoto es totipotente, es decir, puede dar lugar a todas las células del feto y a la parte embrionaria de la placenta.

Conforme el embrión se va desarrollando, sus células van perdiendo esta propiedad (totipotencia) de forma progresiva, llegando a la fase de blástula o blastocisto en la que contiene células pluripotentes (células madre embrionarias) capaces de diferenciarse en cualquier célula del organismo salvo las de la parte embrionaria de la placenta. Conforme avanza el desarrollo embrionario se forman diferentes poblaciones de células madre con una potencialidad de regenerar tejidos cada vez más restringida y que en la edad adulta se encuentran en "nichos" en algunos tejidos del organismo.
Recientes investigaciones lograron, mediante partenogénesis, activar óvulos humanos no fecundados, lo cual podría ser en futuro próximo una fuente sin controversias éticas para la consecución de células madre.

 


Métodos de obtención de células madre


Existen diferentes técnicas para la obtención directa de células madre embrionarias y técnicas basadas en la reprogramación celular:

Embriones crioconservados: La criopreservación o crioconservación es un método que utiliza nitrógeno líquido (-196 °C) para detener todas las funciones celulares y así poderlas conservar durante años. Estos embriones son procedentes de los tratamientos de reproducción humana asistida, que cuando se fecundan más de los necesarios pueden ser donados por los pacientes que se someten a este tratamiento. Estos embriones criopreservados en fase de blastocisto pueden conservarse durante cinco años, según lo reglamenta el R.D. 413/1996. 

Blastómeros individuales: Con esta técnica, probada primero en ratones y después en humanos, se consigue no destruir el embrión. Se utilizaron óvulos fecundados de ratón que se dejaron crecer hasta que tuviesen de 8 a 10 células. una de estas células se extrae y se cultiva. Con esta técnica se ha logrado obtener dos lineas celulares estables que mostraban un cariotipo normal y presentaban marcadores característicos de pluripotencialidad. El embrión del que se obtiene esta célula es completamente viable por lo que se puede implantar en un útero y seguir un desarrollo normal.

Activación de ovocitos por transferencia nuclear somática: consiste en extraer un núcleo de un óvulo no fertilizado y sustituirlos por el núcleo de una célula somática adulta. Al encontrarse en un ambiente propicio, el citoplasma del óvulo, este núcleo es capaz de reprogramarse. Una ventaja de esta técnica es obtener células madre que contengan la misma dotación genética que el paciente y evitar así problemas de rechazo. Esta técnica sólo se ha realizado en animales, no en humanos. Las mutaciones producidas en el ADN de estas células adultas hace que se produzcan problemas durante la desdiferenciación.

Partenogénesis: Este proceso reproductivo no se da en mamíferos. Sin embargo, la partenogénesis puede ser inducida en mamíferos mediante métodos químicos o físicos in vitro. Como resultado de esta activación, se obtiene una masa celular denominada partenote de las que se pueden aislar células pluripotenciales. Esta técnica sólo es aplicable en mujeres.

Las células madre de un bebe



Es una decisión importante, que involucra tanto el presente como el futuro.

En la actualidad, las células madre de cordón umbilical se utilizan para tratar ciertos tumores y enfermedades de la sangre que se pueden producir tanto en chicos y en adultos, como la leucemia y otros tipos de tumores líquidos.

Esto quiere decir, que si el bebe de quien hoy se criopreservan sus células de cordón, tiene en un futuro una afección de este tipo, que requiera un trasplante, este pueda evitarse, al utilizar sus propias células madre con un 100% de compatibilidad genética. Asimismo estas células madre pueden tener alta compatibilidad con familiares, razón por la cual pueden ser utilizadas por estos. 

Adicionalmente, en un futuro, las células madre podrían utilizarse en nuevas terapias como la reparación de daño cerebral y de médula espinal y tratamientos de enfermedades cardiovasculares o diabetes. Un gran número de científicos piensan que las células madre podrán ser utilizadas próximamente para reemplazar muchas regiones del cuerpo dañadas, como en la enfermedad de Alzheimer. Estas células se podrán manipular para que se diferencien en los distintos tipos de tejidos del organismo. 

Las células madre de cordón umbilical son consideradas una de las terapias más prometedoras del futuro.

En los últimos años se han abierto múltiples líneas de investigación para el tratamiento de enfermedades con células madre del cordón umbilical. La mayor investigación con células madre se está dirigiendo hacia la capacidad que poseen de diferenciarse en diferentes tejidos del cuerpo.
En este sentido se han publicado diferentes artículos que demuestran la plasticidad de las células madre del cordón umbilical, y su capacidad de generar tejido hepático, neuronal o células cardiacas.
Parece evidente que estas indicaciones de la medicina regenerativa podrían justificar la utilidad de la conservación para el uso familiar de la SCU, tanto para los tratamientos actuales (infarto de miocardio, diabetes, parálisis cerebral y fístulas inflamatorias intestinales) como para los que ya se empiezan a diseñar ensayos. Y detrás de todas estas investigaciones hay una inversión económica enorme. Para hacernos una idea, en Estados Unidos, en sólo un año se han dedicado 250 millones de dólares a investigar con este tipo de células.

Quienes criopreservan las células de cordón lo hacen para sentirse tranquilos, sabiendo que las mismas pueden tener en caso de necesidad, además de los usos actúales, otros en el futuro, muy valiosos para su familia. 

Así, las parejas embarazadas pueden decidir por recolectar y almacenar las células madre del cordón umbilical de su bebé, para su eventual uso en el futuro. Es una forma de protegerlo, ya que el único momento en que pueden ser obtenidas, es en el momento del parto. 

Estas células madre de cordón umbilical pueden literalmente salvar la vida de su hijo u otro miembro de la familia. 

Ventajas de las Células Madre

 Fácil recolección de las células madre sin que ni la madre ni el bebé sufran ningún 
  dolor o riesgo.
 Posibilidad de Crio-Preservar las células madre durante al menos 20 años, sin que las células sufran daño alguno o pierdan sus propiedades.
 Disponibilidad inmediata de las células madre sin tener que realizar búsquedas en
  establecimientos de tejidos, siempre con el riesgo de que lleguen demasiado tarde
  o no exista donante compatible.
 Ausencia de riesgo de transmisión de enfermedades virales.
 Menor incidencia de una de las principales causas de muerte en los trasplantes, la enfermedad de Injerto contra Huésped (EICH), donde las células trasplantadas reaccionan contra el paciente.
 Menores requerimientos de compatibilidad (HLA) en caso de trasplante entre familiares y 100%   compatibles con el propio bebé.
También existe la posibilidad de donarlas al Banco Público de Células Madre de Cordón Umbilical del Hospital Garrahan. 
Es una decisión altruista, que preserva ese verdadero tesoro biológico que son las células madre, para su uso público eventual. 
En Argentina una empresa importante que realiza el servicio de guardado de celulas madres es www.bioprocrearte.com