Matične stanice - vrste, značajke, primjena

Matične stanice čine se svojom sposobnošću preobrazbe prekrasnim lijekom za mnoge bolesti. Otkrijte što su matične stanice, koje su bolesti matične stanice koje se trenutno koriste za liječenje i koje su perspektive za razvoj terapije matičnim stanicama? Odakle skepticizam stručnjaka?

Matične stanice imaju sposobnost transformacije u druge vrste stanica. Terapija matičnim stanicama zasigurno je jedan od najprivlačnijih i najperspektivnijih koncepata moderne medicine. Čini se da bi popis njihovih medicinskih primjena trebao biti beskrajan - popravljanje oštećenih tkiva, rast zamjenskih organa ...

Ali činjenice su različite. Iako su se ishodišta istraživanja matičnih stanica odvijala 1960-ih, dosad je njihova uporaba ograničena na nekoliko dobro definiranih indikacija.

Postoji mnogo ideja za upotrebu matičnih stanica, međutim, njihovo uvođenje u kliničku uporabu ograničeno je nizom čimbenika, među kojima pitanje sigurnosti ove vrste terapije dolazi do izražaja.

Što su matične stanice?

Matične stanice su ključne za stvaranje ljudskog tijela. U najranijim fazama razvoja, ljudski se embrij u cijelosti sastoji od matičnih stanica. Vremenom se podvrgavaju promjenama, rađajući sve stanične linije koje čine ljudsko tijelo.

Druga važna uloga matičnih stanica je da koloniziraju neka tkiva zrelog organizma i djeluju kao "skladište". Ako je potrebno, sposobni su transformirati se u stanice određenog tkiva koje umiru ili su oštećene. Međutim, to je moguće samo s određenim tkivima.

Dakle, matične stanice su one stanice koje imaju sposobnost transformacije u druge, specijalizirane vrste stanica.

Najvažnija značajka matičnih stanica koja ih razlikuje od ostalih stanica je način njihovog dijeljenja.

Tijekom diobe matična stanica može se diferencirati, tj. Stvoriti kćerku određene vrste (npr. Mišićna, živčana ili epitelna stanica).

Postoje različite vrste matičnih stanica, ovisno o njihovoj prirodi: neke od njih mogu se transformirati u bilo koju vrstu stanica kćeri, dok su druge sposobne samo stvoriti stanice koje čine određenu vrstu tkiva (o tome više u nastavku).

Druga važna značajka matičnih stanica također je povezana s njihovom podjelom. Tijekom formiranja stanice kćeri roditeljska stanica ne nestaje bez traga. U procesu diobe nastaje još jedna matična stanica, identična "matičnoj stanici".

Dakle, učinak podjele matičnih stanica je jedna matična stanica i jedna specijalizirana stanica kćer.

Taj se mehanizam naziva samoobnova. Zahvaljujući njemu, matične stanice se ne "troše" i ne dopuštaju da im se veličina bazena smanji.

Vrste matičnih stanica

Kao što je već spomenuto, matične stanice se mogu podijeliti u druge vrste stanica. Može li bilo koja matična stanica tada postati bilo koja stanica kćerka? Pa ne.

Matične stanice podijeljene su u četiri podskupine, ovisno o tome koliko širok spektar stanica može nastati njihovom podjelom.

Matične stanice koje grade ljudski embrij u stanju su stvoriti sve vrste staničnih linija. Zauzvrat, neke matične stanice koje naseljavaju tkiva odraslog čovjeka mogu se transformirati samo u strogo definiranu vrstu stanica koje grade određeno tkivo.

Podjela matičnih stanica zbog mogućnosti stvaranja različitih stanica kćeri je sljedeća:

• totipotentne matične stanice

To su stanice s najvećim potencijalom diferencijacije i mogu se transformirati u bilo koju vrstu kćerinskih stanica. Totipotentne stanice tvore zigotu (stanicu koja je rezultat oplodnje jajne stanice spermom), kao i embrij u najranijim fazama njegovog razvoja. Sve vrste stanica koje čine ljudsko tijelo mogu se stvoriti od totipotentnih stanica.

• pluripotentne matične stanice

Pluripotentne stanice također se mogu transformirati u mnoge vrste stanica. Međutim, stanice posteljice su iznimka. Pluripotentne stanice tvore tzv embrij čvor, koji je jedna od struktura nastalih u prvom tjednu razvoja embrija.

Pročitajte također: Razvoj fetusa: kako se fetus razvija iz tjedna u tjedan

Pluripotentne stanice embrionalnog čvora daju tri tzv zametni slojevi, iz kojih se kasnije razvijaju sva tkiva našeg organizma. Iako nazivi zametnih slojeva zvuče pomalo složeno (ektoderm, mezoderm i endoderm), tkiva nastala od njih svima su poznata.

Ektoderm je koža i živčani sustav, mezoderm je krvožilni i mišićno-koštani sustav, a endoderm je dišni sustav i veći dio probavnog sustava.

• multipotentne matične stanice

Multipotentne stanice su skupina matičnih stanica s nešto užim potencijalom diferencijacije. Iako još uvijek mogu stvoriti nekoliko vrsta stanica, obično su stanice sličnog tipa. Glavni primjer stanica u ovoj podskupini su multipotentne stanice koštane srži, poznate i kao hematopoetske matične stanice. Mogu se transformirati u bilo koje krvne stanice, kao što su crvene krvne stanice ili razne vrste leukocita. Međutim, oni nisu u stanju proizvesti stanice koje grade druga tkiva.

• unipotentne matične stanice

Ova vrsta stanica može postati samo jedna vrsta kćeri. Obično unipotentne stanice djeluju kao rezervoar za obnovu i popravak tkiva odraslih. Primjer unipotentnih stanica su epidermalne matične stanice koje se nalaze u ljudskoj koži.

Gdje se mogu dobiti matične stanice

Dobivanje matičnih stanica u osnovi je moguće na dva načina.

Njihov prvi izvor je ljudski embrij iz kojeg su izolirane takozvane embrionalne matične stanice. To su stanice totipotentne ili pluripotentne prirode, pa se stoga mogu diferencirati u sve vrste tkiva.

Druga vrsta matičnih stanica naziva se somatske matične stanice (ili "odrasle" matične stanice). Ova vrsta stanica dolazi - kao što i samo ime govori - iz tijela odraslog čovjeka.

U normalnim uvjetima to su stanice koje naseljavaju razne organe

• srž
• mišići
• jetra
• koža
• krvne žile

U tim organima matične stanice djeluju kao rezervoar, omogućujući obnavljanje oštećenih tkiva.

Nije teško pogoditi da somatske matične stanice imaju ograničeniji potencijal diferencijacije od embrionalnih matičnih stanica. Stanice koje dolaze iz odraslog organizma su multipotentne ili unipotentne, odnosno mogu se transformirati u stanice sličnog tipa ili čak u samo jednu vrstu stanica kćeri.

Pronalaženje i dobivanje somatskih matičnih stanica u tijelu odrasle osobe popriličan je izazov. Broj ovih vrsta stanica u tkivima vrlo je malen.

Jednom sakupljeni, vrlo ih je teško uzgajati u laboratorijskim uvjetima, pa je teško dobiti veće količine.

Zasad se matične stanice odraslih dobivaju samo iz nekoliko izvora. Za matične stanice hematopoeze to su:

• srž
• periferna krv
• krv iz pupkovine

Zauzvrat, iz masnog tkiva i koštane srži možete dobiti tzv mezenhimske matične stanice. Mogu se razviti u različite vrste tkiva:

• kost
• hrskavičasta
• mišića
• masne

Terapije uz upotrebu mezenhimskih matičnih stanica još su uvijek u fazi istraživanja - njihova sigurnost i učinkovitost do sada nisu potvrđene.

Vrijedno je spomenuti još jednu vrstu matičnih stanica, koja je svojevrsni hibrid od gornje dvije. Ovo se zove inducirane pluripotentne matične stanice.

Riječ je o matičnim stanicama dobivenim iz odraslog organizma koje su u laboratoriju reprogramirane kako bi im se dale karakteristike spolnih stanica.

Trenutna upotreba matičnih stanica

Budući da već znamo vrste i mogućnosti diferencijacije matičnih stanica, ostaje pitanje - koje od njih i kako se koriste u medicini?

• embrionalne matične stanice

Embrionalne matične stanice nisu odobrene za bilo koju vrstu terapije. Zašto? Evo nekoliko razloga.

Prvo, njihova uporaba uključuje etičke dileme. Embrionalne matične stanice dobivaju se iz embrija namijenjenih u istraživačke svrhe, najčešće stvorene tijekom postupaka oplodnje in vitro. Etička pitanja jedan su od čimbenika koji ograničavaju napredak istraživanja tako dobivenih matičnih stanica.

Druga zapreka uporabi zametnih stanica je čisto znanstvena. To su stanice s velikim potencijalom diferencijacije koje se mogu transformirati u bilo koju vrstu kćerinskih stanica. Do sada nije pronađena metoda kojom bi se kontroliralo njihovo ponašanje.

Embrionalne matične stanice, nakon implantacije u ljudsko tijelo, tvore tumore sastavljene od različitih, nasumično poredanih stanica. Te vrste tumora nazivaju se teratomi (latinski teratoma). Neprestano tražimo načine za usmjeravanje spolnih stanica na takav način da se transformiraju u željeno tkivo.

Korištenje embrionalnih matičnih stanica također je povezano s rizikom odbacivanja - one čine strani materijal (slično transplantaciji organa od nepovezanih darivatelja).

Rizik je mnogo manji kada se koriste odrasle matične stanice koje donira i prima isti pacijent. Taj postupak nazivamo autolognom transplantacijom.

• matične stanice odraslih

Iako je uporaba matičnih stanica odraslih također povezana s mnogim ograničenjima, samo se ova vrsta matičnih stanica do sada koristila u medicini. Dobivanje matičnih stanica odraslih ne zahtijeva kulturu embrija, pa postavlja puno manje moralnih dilema. Matične stanice odraslih koriste se u sljedećim vrstama terapije:

• transplantacija krvotvornih matičnih stanica

Transplantacija hematopoetskih matičnih stanica trenutno je jedina rutinska terapija matičnim stanicama koja se uspješno koristi u cijelom svijetu. Takozvani transplantacija koštane srži metoda je liječenja mnogih hematoloških bolesti.

Prvo, koriste se u bolesnika s primarnim imunodeficijencijama, odnosno nasljednim abnormalnostima u imunološkom sustavu. Transplantacija koštane srži često im je jedini način da dobiju imunološke stanice koje ispravno funkcioniraju.

Druga skupina pacijenata kojima može biti potrebna transplantacija krvotvornih matičnih stanica su oni čija je koštana srž oštećena, na primjer kao rezultat agresivnog liječenja protiv raka.

Takva situacija može biti poželjna u slučaju karcinoma krvi (npr. Leukemija), gdje je cilj terapije uništiti hematopoetski sustav pokriven neoplastičnim postupkom, i njegovu naknadnu rekonstrukciju uz pomoć ugrađenih matičnih stanica.

• liječenje opsežnih rana pomoću epidermalnih matičnih stanica

Epidermalne matične stanice jedan su od načina zacjeljivanja rana velikih razmjera poput opeklina.

Cijeli postupak je sljedeći: prvo se sakupljaju epidermalne matične stanice s fragmenta zdrave kože pacijenta.

Zatim se te stanice podvrgavaju laboratorijskom uzgoju pod uvjetima koji omogućavaju njihovo opsežno razmnožavanje.

Nakon dobivanja odgovarajućeg broja stanica, stavljaju se na površinu rane.

Dodatna je prednost terapije u tome što pacijentovo tijelo ne može odbiti takav "oblog" - napravljeno je od vlastitih stanica.

• oftalmološki tretman upotrebom matičnih stanica limba rožnice

Još jedna terapija pomoću matičnih stanica odobrena je relativno nedavno. Riječ je o lijeku koji sadrži limbale matične stanice rožnice, što omogućuje rekonstrukciju epitela rožnice (prednji, vanjski sloj očne jabučice).

Kao i u prethodnom slučaju, "izvor" stanica je sam pacijent, točnije njegovo zdravo oko.

Nakon sakupljanja matičnih stanica, umnožavaju se u laboratoriju, a zatim primjenjuju na zahvaćeno oko. Indikacija za uporabu terapije je nedostatak matičnih stanica limba rožnice, na primjer zbog oštećenja kemijskom supstancom.

Budućnost matičnih stanica

Gornji tekst sažima trenutnu i, kao što vidite, vrlo ograničenu upotrebu matičnih stanica u medicini.

Istraživanje na ovom području je složeno, a matične stanice i dalje postavljaju više pitanja nego odgovora.

S vremena na vrijeme u znanstvenom svijetu postoje informacije o probojnim otkrićima vezanim uz njih, ali nažalost u mnogim se slučajevima ispostavlja da objavljeni rezultati istraživanja nisu istiniti.

To je bio slučaj, na primjer, u slučaju glasnog pokušaja implantacije matičnih stanica koštane srži u postinfarktni ožiljak u srčanom mišiću. Navodno pozitivni rezultati takve terapije pokrenuli su lavinu daljnjih ispitivanja u drugim kliničkim centrima, ali svi su eksperimenti na kraju završili neuspjehom.

Potrebno je još mnogo godina istraživanja kako bi se matične stanice mogle učinkovito i sigurno koristiti u medicini.

Znanstvenici neprestano pokušavaju saznati više o neobičnim mehanizmima njihovog funkcioniranja.

Koji čimbenici utječu na proces diferencijacije matičnih stanica?

Je li ovaj postupak moguće kontrolirati?

Što učiniti da bismo ih mogli učinkovito umnožiti?

Koje od dosad neizlječivih bolesti doista imaju priliku izliječiti se ovom terapijom?

Ta i mnoga druga pitanja neprestano se istražuju.

Ovdje je vrijedno spomenuti da, iako je terapijska uporaba matičnih stanica ograničena, korisne su u drugim područjima medicine.

Jedan od primjera je proučavanje neoplastičnih procesa. Matične stanice omogućuju simulaciju takvog procesa u laboratorijskim uvjetima, a zatim testiranje potencijalnih terapija na njima (npr. Novi lijekovi protiv raka).

Tekuće linije istraživanja matičnih stanica uključuju, na primjer, upotrebu u:

• neurodegenerativne bolesti (npr. Alzheimerova bolest)
• ozljede kralježnične moždine
• ozljede mišićno-koštanog sustava

i na kraju, pokušaji rekonstrukcije cijelih organa (npr. gušterača kod dijabetesa tipa I).

Moramo biti svjesni da matične stanice nisu lijek za sve i da se svaka potencijalna aplikacija neovisno istražuje i prije odobrenja mora proći niz kliničkih ispitivanja.

Na kraju, vrijedi upozoriti i na "klinike" koje nude terapiju matičnim stanicama bez ikakvog odobrenja.

Ovakve vrste eksperimenata u najboljem slučaju završe gubitkom novca, a u najgorem zdravljem, pa čak i životom.

Bibliografija:

1. "Odrasle matične stanice: nade i hipevi regenerativne medicine" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, svezak 62, broj 3/2015, 329–337
2. "Biologija matičnih stanica: pregled" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011. rujan; 1 (3): 63–67.
3. "Matične stanice u rožnici" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25-41
4. "Matične stanice u regeneraciji kože, zacjeljivanju rana i njihova klinička primjena" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015. 23. listopada; 16

O autoru

Krzysztof Białoży Student medicine na Collegium Medicum u Krakovu, polako ulazeći u svijet stalnih izazova u radu liječnika. Posebno je zanima ginekologija i opstetricija, pedijatrija i medicina životnog stila. Zaljubljenik u strane jezike, putovanja i planinarstvo.

Pročitajte više članaka ovog autora