Kamieninės ląstelės - tipai, ypatybės, taikymas

Kamieninės ląstelės, gebėdamos transformuotis, atrodo nuostabi priemonė nuo daugelio ligų. Sužinokite, kas yra kamieninės ląstelės, kokiomis ligomis šiuo metu gydomos kamieninės ląstelės ir kokios yra kamieninių ląstelių terapijos plėtros perspektyvos? Iš kur specialistų skepticizmas?

Kamieninės ląstelės gali transformuotis į kitų tipų ląsteles. Kamieninių ląstelių terapija yra tikrai viena patraukliausių ir perspektyviausių šiuolaikinės medicinos koncepcijų. Atrodytų, kad jų medicinos programų sąrašas turėtų būti begalinis - taisyti pažeistus audinius, auginti pakaitinius organus ...

Tačiau faktai yra skirtingi. Nors kamieninių ląstelių tyrimai atsirado 1960-aisiais, kol kas jų naudojimas apsiriboja keliomis gerai apibrėžtomis indikacijomis.

Yra daugybė kamieninių ląstelių panaudojimo idėjų, tačiau jų pristatymą klinikiniam naudojimui riboja daugybė veiksnių, tarp kurių iškyla šios rūšies terapijos saugumo klausimas.

Kas yra kamieninės ląstelės?

Kamieninės ląstelės yra būtinos žmogaus organizmui formuotis. Ankstyviausiose vystymosi stadijose žmogaus embrioną sudaro tik kamieninės ląstelės. Laikui bėgant, jie keičiasi, todėl atsiranda visos ląstelės, sudarančios žmogaus kūną.

Antras svarbus kamieninių ląstelių vaidmuo yra kolonizuoti kai kuriuos subrendusio organizmo audinius ir veikti kaip „sandėlis“. Jei reikia, jie sugeba transformuotis į tam tikro audinio ląsteles, kurios miršta arba yra pažeistos. Tačiau tai įmanoma tik su tam tikrais audiniais.

Taigi kamieninės ląstelės yra tos ląstelės, kurios turi galimybę transformuotis į kitas, labiau specializuotas ląstelių rūšis.

Svarbiausias kamieninių ląstelių bruožas, skiriantis jas nuo kitų ląstelių, yra tai, kaip jos dalijasi.

Dalijimosi metu kamieninė ląstelė gali atskirti save, t. Y. Sukurti konkretaus tipo dukterinę ląstelę (pvz., Raumenį, nervą ar epitelio ląstelę).

Atsižvelgiant į jų pobūdį, kamieninių ląstelių yra įvairių tipų: kai kurios gali transformuotis į bet kokias dukterines ląsteles, o kitos geba gaminti tik tam tikros rūšies audinius sudarančias ląsteles (apie tai plačiau).

Antras svarbus kamieninių ląstelių bruožas taip pat yra susijęs su jų dalijimusi. Formuojantis dukterinei ląstelei, pirminė ląstelė neišnyksta be pėdsakų. Dalijimosi procese susidaro dar viena kamieninė ląstelė, identiška „motininei ląstelei“.

Taigi kamieninių ląstelių dalijimasis yra viena kamieninė ląstelė ir viena specializuota dukterinė ląstelė.

Šis mechanizmas vadinamas savęs atsinaujinimu. Jo dėka kamieninės ląstelės „nesusidėvi“ ir neleidžia mažėti jų telkinio dydžiui.

Kamieninių ląstelių tipai

Kaip jau minėta, kamieninės ląstelės dalydamosi gali transformuotis į kitų tipų ląsteles. Ar bet kuri kamieninė ląstelė gali tapti dukterine ląstele? Gerai ne.

Kamieninės ląstelės yra suskirstytos į keturis pogrupius, atsižvelgiant į tai, koks platus ląstelių spektras gali atsirasti dėl jų dalijimosi.

Kamieninės ląstelės, kurios sukuria žmogaus embrioną, gali sukelti visų rūšių ląstelių linijas. Savo ruožtu kai kurios kamieninės ląstelės, gyvenančios suaugusio žmogaus audiniuose, gali transformuotis tik į griežtai apibrėžtą ląstelių tipą, kurios sukuria tam tikrą audinį.

Kamieninių ląstelių dalijimasis dėl galimybės sukurti įvairias dukterines ląsteles yra toks:

• totipotentinės kamieninės ląstelės

Tai yra plačiausiai diferencijuojančios ląstelės ir gali transformuotis į bet kokias dukterines ląsteles. Totipotentinės ląstelės formuoja zigotą (ląstelę, atsiradusią kiaušialąstę apvaisinus spermatozoidu), taip pat embrioną ankstyviausiose jo vystymosi stadijose. Iš totipotentinių ląstelių galima sukurti visų rūšių ląsteles, kurios sudaro žmogaus kūną.

• pluripotentinės kamieninės ląstelės

Pluripotentinės ląstelės taip pat gali transformuotis į daugelį ląstelių tipų. Tačiau placentos ląstelės yra išimtis. Pluripotentinės ląstelės formuoja vadinamąjį embriono mazgas, kuris yra viena iš struktūrų, susiformavusių per pirmąją embriono vystymosi savaitę.

Taip pat skaitykite: Vaisiaus raida: kaip vaisius vystosi savaitę po savaitės

Pliuripotentinės embriono mazgo ląstelės sukelia tris vadinamąsias gemalo sluoksniai, iš kurių vėliau išsivysto visi mūsų organizmo audiniai. Nors gemalo sluoksnių pavadinimai skamba kiek komplikuotai (ektoderma, mezoderma ir endoderma), iš jų susiformavę audiniai yra žinomi visiems.

Ektoderma gamina odą ir nervų sistemą, mezoderma formuoja kraujotakos ir raumenų bei kaulų sistemas, o endoderma - kvėpavimo sistemą ir didžiąją dalį virškinimo sistemos.

• daugiapotencinės kamieninės ląstelės

Multipotentinės ląstelės yra kamieninių ląstelių grupė, turinti šiek tiek siauresnį diferenciacijos potencialą. Nors jie vis tiek gali gaminti kelių tipų ląsteles, dažniausiai tai yra panašaus tipo ląstelės. Šio pogrupio pavyzdinis ląstelių pavyzdys yra kaulų čiulpų daugialypės ląstelės, taip pat žinomos kaip kraujodaros kamieninės ląstelės. Jie gali transformuotis į bet kurias kraujo ląsteles, tokias kaip raudonieji kraujo kūneliai ar įvairių tipų leukocitai. Tačiau jie nesugeba gaminti ląstelių, kurios stato kitus audinius.

• unipotentinės kamieninės ląstelės

Šio tipo ląstelės gali tapti tik vienos rūšies dukterimis. Paprastai unipotentinės ląstelės veikia kaip suaugusių audinių atsinaujinimo ir atstatymo rezervuaras. Unipotentinių ląstelių pavyzdys yra epidermio kamieninės ląstelės, randamos žmogaus odoje.

Kur galima gauti kamienines lasteles

Kamieninių ląstelių gauti iš esmės įmanoma dviem būdais.

Pirmasis jų šaltinis yra žmogaus embrionas, iš kurio išskiriamos vadinamosios embrioninės kamieninės ląstelės. Jie yra totipotencinio ar pluripotencinio pobūdžio ląstelės, todėl gali diferencijuotis į visų tipų audinius.

Antrasis kamieninių ląstelių tipas vadinamas somatinių kamieninių ląstelių (arba „suaugusių“ kamieninių ląstelių). Šio tipo ląstelės yra, kaip rodo pavadinimas, iš suaugusio žmogaus kūno.

Normaliomis sąlygomis tai yra ląstelės, gyvenančios įvairiuose organuose

• čiulpai
• raumenys
• kepenys
• oda
• kraujagyslės

Šiuose organuose kamieninės ląstelės veikia kaip rezervuaras, leidžiančios regeneruoti pažeistus audinius.

Nesunku atspėti, kad somatinės kamieninės ląstelės turi ribotesnį diferenciacijos potencialą nei embrioninės kamieninės ląstelės. Ląstelės, kilusios iš suaugusio organizmo, yra daugiapotencinės arba unipotentinės, tai yra, jos gali transformuotis į panašaus tipo ląsteles arba net į tik vieno tipo dukterines ląsteles.

Somatinių kamieninių ląstelių suradimas ir gavimas suaugusio žmogaus organizme yra nemenkas iššūkis. Šio tipo ląstelių skaičius audiniuose yra labai mažas.

Surinkus juos laboratorinėmis sąlygomis yra labai sunku auginti, todėl sunku gauti didesnius kiekius.

Kol kas suaugusios kamieninės ląstelės gaunamos tik iš kelių šaltinių. Hematopoetinėms kamieninėms ląstelėms tai yra:

• čiulpai
• periferinis kraujas
• virkštelės kraujas

Savo ruožtu iš riebalinio audinio ir kaulų čiulpų galite gauti vadinamąjį mezenchiminės kamieninės ląstelės. Jie gali transformuotis į įvairių tipų audinius:

• kaulas
• kremzlinis
• Raumuo
• riebalinis audinys

Terapijos naudojant mezenchimines kamienines ląsteles vis dar yra tyrimų stadijoje - jų saugumas ir veiksmingumas iki šiol nebuvo patvirtintas.

Verta paminėti dar vieną kamieninių ląstelių tipą, kuris yra tam tikras minėtų dviejų hibridas. Tai vadinama sukeltos pluripotentinės kamieninės ląstelės.

Tai kamieninės ląstelės, gautos iš suaugusio organizmo, kurios buvo perprogramuotos laboratorijoje, kad suteiktų joms lytinių ląstelių savybes.

Dabartinis kamieninių ląstelių panaudojimas

Kadangi mes jau žinome kamieninių ląstelių tipus ir diferenciacijos galimybes, lieka klausimas - kurie iš jų ir kaip jie naudojami medicinoje?

• embrioninės kamieninės ląstelės

Embrioninės kamieninės ląstelės nėra patvirtintos bet kokio tipo gydymui. Kodėl? Štai keletas priežasčių.

Pirma, jų naudojimas apima etines dilemas. Embrioninės kamieninės ląstelės gaunamos iš embrionų, skirtų tyrimo tikslams, dažniausiai sukurtų apvaisinimo in vitro metu. Etiniai klausimai yra vienas iš veiksnių, ribojančių tokiu būdu gautų kamieninių ląstelių tyrimų pažangą.

Antra kliūtis naudoti lytines ląsteles yra grynai mokslinė. Tai yra ląstelės, turinčios didelį diferenciacijos potencialą, galinčios transformuotis į bet kokias dukterines ląsteles. Kol kas nerasta metodo, kaip kontroliuoti jų elgesį.

Embrioninės kamieninės ląstelės, implantavusios į žmogaus kūną, sudaro navikus, susidedančius iš įvairių atsitiktinai išsidėsčiusių ląstelių. Šie navikų tipai vadinami teratomomis (lotyniškomis teratomomis). Mes nuolat ieškome būdų, kaip nukreipti lytines ląsteles taip, kad jos transformuotųsi į norimą audinį.

Embrioninių kamieninių ląstelių naudojimas taip pat siejamas su atmetimo rizika - jos sudaro svetimą medžiagą (panašią į organo transplantaciją iš nesusijusio donoro).

Rizika yra daug mažesnė, kai naudojamos suaugusios kamieninės ląstelės, kurias dovanoja ir gauna tas pats pacientas. Mes šią procedūrą vadiname autologine transplantacija.

• suaugusių kamieninių ląstelių

Nors suaugusių kamieninių ląstelių naudojimas taip pat yra susijęs su daugeliu apribojimų, medicinoje iki šiol buvo naudojamos tik šios rūšies kamieninės ląstelės. Norint gauti suaugusių kamieninių ląstelių nereikia embrionų kultūros, todėl tai kelia kur kas mažiau moralinių dilemų. Suaugusiųjų kamieninės ląstelės naudojamos šioms terapijos rūšims:

• kraujodaros kamieninių ląstelių transplantacija

Hematopoetinių kamieninių ląstelių transplantacija šiuo metu yra vienintelė įprasta kamieninių ląstelių terapija, sėkmingai taikoma visame pasaulyje. Taip vadinamas kaulų čiulpų transplantacijos yra daugelio hematologinių ligų gydymo metodas.

Pirma, jie naudojami pacientams, turintiems pirminių imunodeficitų, tai yra paveldimų imuninės sistemos anomalijų. Kaulų čiulpų transplantacija jiems dažnai yra vienintelis būdas gauti tinkamai veikiančias imunines ląsteles.

Antroji pacientų grupė, kuriai gali prireikti transplantuoti kraujodaros kamienines ląsteles, yra tie, kurių kaulų čiulpai buvo pažeisti, pavyzdžiui, dėl agresyvaus priešvėžinio gydymo.

Tokia situacija gali būti pageidautina kraujo vėžio (pvz., Leukemijos) atveju, kai terapijos tikslas yra sunaikinti hematopoetinę sistemą, kuriai taikomas neoplastinis procesas, ir vėlesnį jos atstatymą implantuotų kamieninių ląstelių pagalba.

• plačių žaizdų gydymas naudojant epidermio kamienines ląsteles

Epidermio kamieninės ląstelės yra vienas iš būdų išgydyti didelio masto žaizdas, tokias kaip nudegimai.

Visa procedūra yra tokia: pirmiausia epidermio kamieninės ląstelės surenkamos iš sveikos paciento odos fragmento.

Tada šios ląstelės yra laboratoriškai auginamos tokiomis sąlygomis, kurios leidžia jas dauginti.

Gavę reikiamą ląstelių skaičių, jie dedami ant žaizdos paviršiaus.

Papildomas terapijos pranašumas yra tai, kad paciento kūnas negali atmesti tokio „padažo“ - jis buvo pagamintas iš jo paties ląstelių.

• oftalmologinis gydymas naudojant ragenos galūnių kamienines ląsteles

Kita terapija naudojant kamienines ląsteles buvo patvirtinta palyginti neseniai. Tai vaistas, turintis ragenos galūnių kamieninių ląstelių, leidžiantis atstatyti ragenos epitelį (priekinį, išorinį akies obuolio sluoksnį).

Kaip ir ankstesniu atveju, ląstelių „šaltinis“ yra pats pacientas, o tiksliau jo sveika akis.

Surinkus kamienines ląsteles, jos laboratorijoje padauginamos ir paskui patenka į pažeistą akį. Terapijos naudojimo indikacija yra ragenos galūnių kamieninių ląstelių trūkumas, pavyzdžiui, dėl cheminės medžiagos pažeidimo.

Kamieninių ląstelių ateitis

Pirmiau pateiktame tekste apibendrinamas dabartinis ir, kaip matote, labai ribotas kamieninių ląstelių panaudojimas medicinoje.

Tyrimai šioje srityje yra sudėtingi, o kamieninės ląstelės vis tiek kelia daugiau klausimų nei atsakymų.

Retkarčiais mokslo pasaulyje yra informacijos apie proveržio atradimus, susijusius su jais, deja, daugeliu atvejų paaiškėja, kad paskelbti tyrimų rezultatai nėra teisingi.

Taip buvo, pavyzdžiui, garsiai bandant implantuoti kaulų čiulpų kamienines ląsteles į poinfarkto širdies raumens randą. Tariamai teigiami tokios terapijos rezultatai sukėlė tolesnių tyrimų laviną kituose klinikiniuose centruose, tačiau visi eksperimentai galiausiai baigėsi nesėkme.

Norint sėkmingai ir saugiai naudoti kamienines ląsteles medicinoje, vis dar reikia daugelio metų tyrimų.

Mokslininkai nuolat bando daugiau sužinoti apie neįprastus jų veikimo mechanizmus.

Kokie veiksniai daro įtaką kamieninių ląstelių diferenciacijos procesui?

Ar šis procesas yra kontroliuojamas?

Ką daryti, kad būtų galima efektyviai jų padauginti?

Kurios iš lig šiol neišgydomų ligų iš tikrųjų turi galimybę pasveikti taikant šią terapiją?

Šie ir daugelis kitų klausimų yra nuolat tiriami.

Čia verta paminėti, kad nors terapinis kamieninių ląstelių panaudojimas yra ribotas, jie yra naudingi kitose medicinos srityse.

Vienas iš pavyzdžių yra neoplastinių procesų tyrimas. Kamieninės ląstelės leidžia imituoti tokį procesą laboratorinėmis sąlygomis ir tada išbandyti galimas jų terapijas (pvz., Naujus priešvėžinius vaistus).

Vykdomos kamieninių ląstelių tyrimų kryptys apima, pavyzdžiui, naudojimą:

• neurodegeneracinės ligos (pvz., Alzheimerio liga)
• nugaros smegenų traumos
• raumenų ir kaulų sistemos sužalojimai

ir galiausiai bandymai atkurti ištisus organus (pvz., kasą sergant I tipo cukriniu diabetu).

Turime žinoti, kad kamieninės ląstelės nėra gydymas visais būdais ir kad kiekviena potenciali programa yra savarankiškai ištirta ir prieš patvirtindama turi būti atlikta keletas klinikinių tyrimų.

Galiausiai verta įspėti ir apie „klinikas“, kurios siūlo kamieninių ląstelių terapiją be jokio leidimo.

Tokio tipo eksperimentai geriausiu atveju praranda pinigus, o blogiausiu atveju - jūsų sveikatą ir net gyvenimą.

Bibliografija:

1. „Suaugusiųjų kamieninės ląstelės: regeneracinės medicinos viltys ir hipai“ J. Dulak ir kt. Acta Biochimica Polonica, 62 tomas, Nr. 3/2015, 329–337
2. „Kamieninių ląstelių biologija: apžvalga“ P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 rugsėjis; 1 (3): 63–67.
3. „Kamieninės ląstelės ragenoje“ Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25–41
4. „Kamieninės ląstelės regeneruojant odą, gydant žaizdas ir jų klinikines taikymo sritis“ Ojeh N. ir kt. Int J Mol Sci. 2015 m. Spalio 23; 16 d

Apie autorių

Krzysztof Białoży Medicinos studentas iš „Collegium Medicum“ Krokuvoje, pamažu žengiantis į nuolatinių gydytojo darbo iššūkių pasaulį. Ją ypač domina ginekologija ir akušerija, pediatrija ir gyvenimo būdo medicina. Mėgstantis užsienio kalbas, keliones ir žygius pėsčiomis.

Skaitykite daugiau šio autoriaus straipsnių