Typy kmeňových buniek, aplikácie a kde sú

kmeňových buniek Ide o typ buniek, ktoré sa prirodzene nachádzajú vo všetkých mnohobunkových živých bytostiach a sú charakterizované vlastnosťou diferencovania v akomkoľvek type bunky a delením za vzniku viac kmeňových buniek..

Kmeňové bunky sú dôležité pred narodením, pretože v priebehu niekoľkých dní po spojení sa tieto dve gamety začnú deliť a množia sa špecializované kmeňové bunky, ktoré spôsobia vznik rôznych orgánov a tkanív tela embrya..

Význam kmeňových buniek spočíva v ich úžasnom potenciáli rozvíjať a tvoriť takmer akýkoľvek typ bunky. Táto schopnosť môže byť použitá na opravu a doplnenie poškodených alebo zničených buniek. 

V súčasnosti sa skúma klinické použitie kmeňových buniek pri mnohých ochoreniach, ako je Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba alebo niektoré vrodené stavy. Okrem toho už existujú produkty založené na kmeňových bunkách, ktoré sa začali používať v medzinárodnom meradle v ortopedickej medicíne.

Kmeňové bunky naďalej existujú u dospelých jedincov, aj keď v menších množstvách a s menším potenciálom ako v embryonálnom štádiu. Tieto kmeňové bunky sú prítomné v určitých štruktúrach, ako je kostná dreň, svaly a mozog, a vďaka nim môžu byť poškodené bunky nahradené a orgány môžu naďalej fungovať normálne..

Všeobecne možno povedať, že kmeňové bunky majú tri hlavné vlastnosti, ktoré ich odlišujú od zvyšku buniek:

• Môžu sa rozmnožovať po dlhú dobu.
• Nie sú špecializovaní.
• Môžu sa špecializovať na akýkoľvek typ bunky.

Tieto vlastnosti ich robia potenciálne prospešnými na liečenie niektorých ochorení spôsobených opotrebovaním alebo degeneráciou niektorých buniek, ako sú neurodegeneratívne ochorenia.

Tieto neuveriteľné vlastnosti kmeňových buniek sa prvýkrát skúmali iba pred 35 rokmi, v roku 1981, keď skupina výskumníkov zistila, že je možné extrahovať kmeňové bunky z embrya myši..

Až v roku 1998, keď sa štúdie s myšami mohli extrapolovať na ľudí, keď sa prvé ľudské embryonálne kmeňové bunky extrahovali a kultivovali in vitro na štúdium ich fungovania a ich vlastností. Tieto kmeňové bunky sa nazývajú embryonálne kmeňové bunky.

V roku 2006 sa v histórii štúdia kmeňových buniek objavil ďalší míľnik, skupina výskumníkov zistila, že niektoré dospelé bunky by mohli byť geneticky preprogramované, aby vznikli kmeňové bunky, ktoré sa môžu špecializovať na niektoré typy buniek. Tento typ kmeňových buniek sa nazýva indukovaná pluripotentná kmeňová bunka (iPS)..

Hoci v týchto 35 rokoch sa vo výskume kmeňových buniek dosiahol značný pokrok, stále sú potrebné ďalšie štúdie, aby sme ich lepšie poznali a boli schopní ich používať pri vytváraní nových terapií a pri štúdiu ľudského normatívneho vývoja..

Typy kmeňových buniek

Kmeňové bunky môžu byť kategorizované všeobecným spôsobom podľa úrovne dozrievania v embryonálnych, fetálnych, dospelých kmeňových bunkách a indukovaných pluripotentných kmeňových bunkách..

Okrem toho nie všetky kmeňové bunky majú rovnaký potenciál diferencovať sa v akomkoľvek type bunky. V závislosti od typu buniek, v ktorých môžete diferencovať kmeňové bunky, môže byť:

• Totipotent (alebo všemocný), ak sa môžu odlišovať v akomkoľvek type bunky. Tieto bunky sa môžu nachádzať iba v morule (súbor buniek, ktorý sa vyskytuje po spojení dvoch gamét) a teoreticky v embryách, hoci ešte nebolo možné, aby sa embryonálne kmeňové bunky vyvíjali a vytvárali všetky typy. buniek.

• pluripotentné, sú ďalším krokom totipotentných kmeňových buniek a môžu sa diferencovať na takmer akýkoľvek typ buniek. Kultúry embryonálnych buniek a indukované kmeňové bunky sú pluripotentné.

• multipotentní, ak sa môžu diferencovať na širokú škálu buniek, ale iba na tie, ktoré patria do skupiny príbuzných buniek. Napríklad multipotentné bunky srdca sa môžu diferencovať len v tkanivách, ktoré tvoria uvedený orgán. Tieto bunky sa môžu extrahovať z plodov.

• oligopotent, ak sa môžu diferencovať na niekoľko typov buniek, napríklad na vytvorenie rovnakého tkaniva. Dospelé kmeňové bunky sú oligopotentné.

• unipotentních, ak sa môžu len diferencovať na jeden typ buniek. Tieto kmeňové bunky sa líšia od normálnych dospelých buniek tým, že si zachovávajú svoje reprodukčné vlastnosti po dlhú dobu (pred diferenciáciou). Tento typ kmeňových buniek sa nachádza napríklad v niektorých svaloch.

Embryonálne kmeňové bunky

Embryonálne kmeňové bunky sa extrahujú z embryí. Väčšina pochádza z gamét, ktoré boli oplodnené in vitro a nie prirodzene od tehotných žien. Teoreticky sú totipotentné, to znamená, že môžu viesť k vzniku akéhokoľvek typu buniek, hoci v laboratóriu je v súčasnosti možné kultivovať len niektoré typy buniek..

Akonáhle sa kmeňové bunky odstránia, uskutoční sa kultúra, v ktorej sa bunky a výživný materiál (kultivačné médium) zavedú do laboratórnej misky. V kultúre bunky rastú a začínajú sa deliť a vytvárajú tenkú vrstvu, ktorá sa rozprestiera po celom povrchu platne.

Kultúry kmeňových buniek nie sú 100% účinné, sú časy, keď bunky nerastú alebo sa nerozdeľujú. Keď však bola plodina účinná, odoberú sa skupiny kmeňových buniek a vytvoria sa nové populácie, ktoré sa budú naďalej deliť a začnú sa diferencovať. Kmeňové bunky môžu byť zmrazené a uložené kedykoľvek počas procesu.

Počas kultivácie môžu byť kmeňové bunky zoskupené a špecializované spontánne v akomkoľvek type tkaniva (svalovom, nervovom ...). Schopnosť špecializovať sa je znakom toho, že bunky sú zachované v dobrom stave, ale v ideálnom prípade je proces špecializácie kontrolovaný výskumníkmi na vytvorenie špecifických populácií buniek..

Na kontrolu diferenciácie embryonálnych kmeňových buniek výskumníci modulujú chemické zloženie kultivačného média, samotného štvorca alebo buniek vložením špecifických génov..

Prostredníctvom viacerých štúdií boli vytvorené protokoly, ktoré naznačujú, ktoré parametre je potrebné upraviť a ako to urobiť, aby sa vytvorili špecifické bunkové kultúry..

Transplantáty embryonálnych kmeňových buniek sa v súčasnosti u ľudí nevykonávajú, pretože v niektorých štúdiách so zvieratami sa pozorovalo, že môžu viesť k rozvoju rakoviny. Napriek tomu výskum pokračuje a sú veľmi sľubné pre budúce liečby.

Fetálne kmeňové bunky

Ako už názov napovedá, fetálne kmeňové bunky sa získavajú z plodov (od 10. týždňa tehotenstva). Tieto bunky sa nachádzajú vo väčšine tkanív plodu.

Tieto kmeňové bunky sú multipotentné, to znamená, že môžu byť diferencované na niektoré typy buniek, ktoré sú príbuzné napríklad v niekoľkých podobných tkanivách za vzniku rovnakého orgánu..

Dospelé kmeňové bunky

V niektorých dospelých tkanivách, ako je koža, svaly, črevo a kostná dreň, existujú dospelé kmeňové bunky, ktoré sa môžu množiť a diferencovať na bunky v rovnakom tkanive, aby nahradili mŕtve alebo poškodené bunky, takže sú oligopetné. Dospelé kmeňové bunky možno tiež nájsť v pupočníkovej krvi.

Napríklad v kostnej dreni sú krvné kmeňové bunky, ktoré dozrievajú a premieňajú sa na zrelé krvinky (červené krvinky, biele krvinky alebo krvné doštičky).

Výskum s týmto typom buniek je veľmi pokročilý a transplantácie dospelých kmeňových buniek z kostnej drene alebo pupočníkovej krvi sa v súčasnosti vykonávajú na liečbu krvných ochorení, ako sú myelodysplastické a myeloproliferatívne syndrómy..

Terapeutický potenciál iných dospelých kmeňových buniek, ako sú mezenchymálne bunky, ktoré produkujú kosti, chrupavky a tukové bunky na liečenie ochorení, ako je artritída, sa v súčasnosti skúma..

Indukované pluripotentné kmeňové bunky

Indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPS) sú už špecializované dospelé bunky (napr. Z kože), ktoré boli geneticky preprogramované in vitro, aby mali vlastnosti embryonálnych kmeňových buniek..

Na preprogramovanie dospelých buniek sa tieto bunky extrahujú z dospelých jedincov a pestujú sa na platni, kde sa vírusy vytvorené v laboratóriu vkladajú so špecifickými génmi tak, aby sa integrovali s bunkami a modifikovali ich genetické informácie..

Hoci iPS bunky a embryonálne bunky zdieľajú mnohé charakteristiky nie sú úplne rovnaké, tieto rozdiely sú v súčasnosti skúmané, rovnako ako nové postupy na vytvorenie iPS.

Aj keď je potrebný ďalší výskum, bunky iPS sa už používajú na kontrolu účinku niektorých liekov, ktoré sa nachádzajú v klinických štúdiách av blízkej budúcnosti sa očakáva, že budú užitočné na vykonávanie transplantácií..

Transplantácie iPS buniek sa v súčasnosti nevykonávajú, pretože niektoré štúdie so zvieratami viedli k vzniku rakovinových formácií, pravdepodobne kvôli technike použitej na preprogramovanie buniek..

Liečba kmeňovými bunkami

V súčasnosti je klinickým použitím kmeňových buniek najviac študovaných a používaných v praxi transplantácia krvných kmeňových buniek (hematopoetických) z kostnej drene alebo pupočníkovej šnúry. Používajú sa na liečbu problémov krvi a imunitného systému, ako aj na obnovu poškodených buniek po liečbe chemoterapiou alebo rádioterapiou..

Každý rok sa v Európe každý rok lieči transplantáciou hemetapoietických kmeňových buniek viac ako 26 000 ľudí. Choroby, ktoré môžu byť v súčasnosti liečené transplantátom, sú:

• Leukémie a linformy, ako napríklad:
  • Akútna myeloidná leukémia.
  • Akútna lymfoblastická leukémia.
  • Chronická myeloidná leukémia.
  • Chronická lymfoblastická leukémia.
  • Juvenilná myelomonocytová leukémia.
  • Hodgkinov lymfóm.
  • Non-Hodgkinov lymfóm.
• Choroby súvisiace s kostnou dreňou, ako napríklad:
  • Ťažká aplastická anémia.
  • Fanconiho anémia.
  • Paroxyzmálna nočná hemoglobinúria.
  • Aplázia čistých červených krviniek.
  • Vrodená trombocytopénia / amekariocytóza.
  • Myeloproliferatívny a myelodysplastický syndróm.
  • Mnohopočetný myelóm.
• Vrodené ochorenia imunitného systému, ako napríklad:
  • Ťažká kombinovaná imunodeficiencia.
  • Wiskott-Aldrichov syndróm.
• Hemoglobinopatie (ochorenia červených krviniek), ako napríklad:
  • Beta talasémia major.
  • Choroba kosáčikovitých buniek.
• Dedičné metabolické ochorenia, ako napríklad:
  • Krabbeho choroba.
  • Hurlerov syndróm.
  • adrenoleukodystrofie.
  • Metachromatická leukodystrofia.
• Iné stavy a rakovina.

Ďalšou z aplikácií transplantácií kmeňových buniek sú kožné štepy. Táto aplikácia je možno najstaršia, pretože bola použitá predtým, než skutočne pochopili, ako fungujú kmeňové bunky.

Kožné štepy sa zvyčajne vykonávajú len v extrémnych prípadoch, keď osoba poškodila veľké oblasti kože, napríklad silným popálením.

Prvý kožný štep bol vyrobený v roku 1970 a od tej doby sa technika zdokonaľuje, aj keď je ešte dlhá cesta, pretože v súčasnosti štepená koža nie je schopná vyvinúť vlasové fulíkuly alebo potné žľazy.

Najnovšia aplikácia kmeňových buniek, ktorá bola schválená v Európe, bola Holoclar, čo je liečba na odstránenie poškodenia, ktoré mohlo utrpieť rohovku, či už na rany alebo popáleniny..

Tento postup spočíva v odstránení malej časti limbálnych buniek v dobrom stave, zodpovednom za opravu rohovky, a ich kultivácii v laboratóriu, až kým nevytvoria tenkú stratum corneum, ktorú možno presadiť do oka pacienta..

Ďalšie možné aplikácie kmeňových buniek sa skúmajú v klinických štúdiách. Hlavnými aplikáciami výskumu sú regenerácia tkanív a orgánov, liečba kardiovaskulárnych ochorení a liečba ochorení mozgu..

Využitie kmeňových buniek na regeneráciu tkanív a orgánov je pravdepodobne ich najviac študovanou aplikáciou. Ak sa z kmeňových buniek vytvoria orgány alebo tkanivá, môžu sa transplantovať ľuďom, ktorí ich potrebujú, v skutočnosti sa už vytvorila prvá oblička s kmeňovými bunkami a výsledky sú sľubné..

Veľmi povzbudivé sú aj výsledky získané pri výskume použitia kmeňových buniek pri liečbe kardiovaskulárnych ochorení.

V roku 2013 vytvorila skupina výskumníkov z Massachusetts General Hospital (Spojené štáty) krvné cievy do častí ľudských kmeňových buniek, ktoré boli implantované do myší a fungovali správne. V súčasnosti prebieha výskum a snažia sa ho aplikovať bez rizika pre ľudí.

Použitie kmeňových buniek na liečbu mozgových ochorení, ako je Parkinsonova choroba alebo Alzheimerova choroba, sa študuje s použitím embryonálnych kmeňových buniek z dôvodu ich potenciálu diferenciácie. Výsledky sa zdajú byť sľubné, hoci štúdie sú stále vo veľmi ranom štádiu.

Štúdium kmeňových buniek sa neuskutočňuje len na liečbu chorôb, ale aj na štúdium normálneho vývoja zdravých buniek a lepšie pochopenie niektorých procesov, ako je delenie a diferenciácia buniek..

referencie

1. Z Luca, M. (1. septembra 2015). Aké ochorenia a stavy možno liečiť kmeňovými bunkami? Zdroj: EuroStemCell.
2. Medzinárodná spoločnosť pre výskum kmeňových buniek, ISSCR. (N. D.). Typy kmeňových buniek. Získané 20. júna 2016, z Bližší pohľad na kmeňové bunky.
3. Ministerstvo vedy, techniky a produktívnej inovácie Argentínskej republiky. (N. D.). Zdroj: 20. júna 2016, od incucai.
4. Národné zdravotné ústavy. (5. marec 2015). Informácie o kmeňových bunkách. Získané z National Institutes of Health.
5. Schöler, H. R. (2007). Potenciál kmeňových buniek: Inventarizácia. V N. Knoepffler, D. Schipanski, & S. L. Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (str. 28). Ashgate Publishing.
6. Na kmeňových bunkách (N. D.). Liečba kmeňovými bunkami. Získané dňa 20. júna 2016, od sobrecellesmadre.com.
7. Podmienky používania Ochrana osobných údajov EEO / Afirmatívna akcia Zamestnávateľ. (N. D.). Choroby liečiteľné transplantáciami. Zdroj: 20. jún 2016, z Be the match.