Ce sunt celulele stem și ce fac?
Celulele din corp au scopuri specifice, dar celulele stem sunt celule care nu au încă un rol specific și pot deveni aproape orice celulă necesară.
Celulele stem sunt celule nediferențiate care se pot transforma în celule specifice, deoarece corpul are nevoie de ele.
Oamenii de știință și medicii sunt interesați de celulele stem, deoarece ajută la explicarea modului în care funcționează unele funcții ale corpului și cum uneori greșesc.
Celulele stem arată, de asemenea, promițătoare pentru tratarea unor boli care în prezent nu au leac.
Surse de celule stem
Celulele stem provin din două surse principale: țesuturile corpului adult și embrionii. Oamenii de știință lucrează, de asemenea, la modalități de a dezvolta celule stem din alte celule, folosind tehnici genetice de „reprogramare”.
Celule stem adulte
Celulele stem se pot transforma în orice tip de celule înainte de a se diferenția.
Corpul unei persoane conține celule stem de-a lungul vieții. Organismul poate folosi aceste celule stem ori de câte ori are nevoie de ele.
De asemenea, numite celule stem somatice specifice țesuturilor, celulele stem adulte există pe tot corpul din momentul dezvoltării unui embrion.
Celulele se află într-o stare nespecifică, dar sunt mai specializate decât celulele stem embrionare. Acestea rămân în această stare până când organismul are nevoie de ele pentru un scop specific, să zicem, ca celulele pielii sau ale mușchilor.
Viața de zi cu zi înseamnă că organismul își reînnoiește în mod constant țesuturile. În unele părți ale corpului, cum ar fi intestinul și măduva osoasă, celulele stem se împart în mod regulat pentru a produce noi țesuturi ale corpului pentru întreținere și reparare.
Celulele stem sunt prezente în diferite tipuri de țesuturi. Oamenii de știință au găsit celule stem în țesuturi, inclusiv:
- creierul
- măduvă osoasă
- sânge și vase de sânge
- mușchii scheletici
- piele
- ficatul
Cu toate acestea, celulele stem pot fi dificil de găsit. Pot rămâne nedivizi și nespecifici ani de zile până când corpul îi cheamă să repare sau să dezvolte țesut nou.
Celulele stem adulte se pot diviza sau auto-reînnoi la infinit. Aceasta înseamnă că pot genera diferite tipuri de celule din organul originar sau chiar pot regenera complet organul original.
Această diviziune și regenerare sunt modul în care o rană a pielii se vindecă sau modul în care un organ precum ficatul, de exemplu, se poate repara după deteriorare.
În trecut, oamenii de știință credeau că celulele stem adulte nu se pot diferenția decât în funcție de țesutul lor de origine. Cu toate acestea, unele dovezi sugerează acum că se pot diferenția pentru a deveni și alte tipuri de celule.
Celulele stem embrionare
Încă din cea mai timpurie etapă a sarcinii, după ce sperma fertilizează ovulul, se formează un embrion.
Aproximativ 3-5 zile după ce spermatozoizii fertilizează un ovul, embrionul ia forma unui blastocist sau a unei bile de celule.
Blastocistul conține celule stem și ulterior se va implanta în uter. Celulele stem embrionare provin dintr-un blastocist care are o vechime de 4-5 zile.
Când oamenii de știință iau celule stem de la embrioni, aceștia sunt de obicei embrioni suplimentari care rezultă din fertilizarea in vitro (FIV).
În clinicile de FIV, medicii fertilizează mai multe ouă într-o eprubetă, pentru a se asigura că cel puțin unul supraviețuiește. Apoi vor implanta un număr limitat de ouă pentru a începe o sarcină.
Când un spermă fertilizează un ovul, aceste celule se combină pentru a forma o singură celulă numită zigot.
Acest zigot unicelular începe apoi să se împartă, formând 2, 4, 8, 16 celule și așa mai departe. Acum este un embrion.
Curând, și înainte de implantarea embrionului în uter, această masă de aproximativ 150-200 celule este blastocistul. Blastocistul este format din două părți:
- o masă celulară exterioară care devine parte a placentei
- o masă celulară interioară care se va dezvolta în corpul uman
Masa celulelor interioare este locul în care se găsesc celulele stem embrionare. Oamenii de știință numesc aceste celule totipotente. Termenul totipotent se referă la faptul că au potențial total de a se dezvolta în orice celulă din corp.
Cu stimularea potrivită, celulele pot deveni celule din sânge, celule ale pielii și toate celelalte tipuri de celule de care are nevoie un corp.
La începutul sarcinii, stadiul de blastocist continuă aproximativ 5 zile înainte de implantarea embrionului în uter sau uter. În acest stadiu, celulele stem încep să se diferențieze.
Celulele stem embrionare se pot diferenția în mai multe tipuri de celule decât celulele stem adulte.
Celule stem mezenchimale (MSC)
MSC provin din țesutul conjunctiv sau stroma care înconjoară organele corpului și alte țesuturi.
Oamenii de știință au folosit MSC pentru a crea noi țesuturi ale corpului, cum ar fi celulele osoase, cartilajale și grase. Într-o zi, pot juca un rol în rezolvarea unei game largi de probleme de sănătate.
Celule stem pluripotente induse (iPS)
Oamenii de știință le creează într-un laborator, folosind celule ale pielii și alte celule specifice țesuturilor. Aceste celule se comportă în mod similar cu celulele stem embrionare, deci ar putea fi utile pentru dezvoltarea unei game de terapii.
Cu toate acestea, sunt necesare mai multe cercetări și dezvoltări.
Pentru a crește celule stem, oamenii de știință extrag mai întâi probe din țesut adult sau dintr-un embrion. Apoi plasează aceste celule într-o cultură controlată în care se vor împărți și se vor reproduce, dar nu se vor specializa în continuare.
Celulele stem care se divid și se reproduc într-o cultură controlată sunt numite linie de celule stem.
Cercetătorii gestionează și împart linii de celule stem în diferite scopuri. Ele pot stimula celulele stem să se specializeze într-un mod special. Acest proces este cunoscut sub numele de diferențiere direcționată.
Până acum, a fost mai ușor să crești un număr mare de celule stem embrionare decât celulele stem adulte. Cu toate acestea, oamenii de știință fac progrese cu ambele tipuri de celule.
Tipuri de celule stem
Cercetătorii clasifică celulele stem, în funcție de potențialul lor de a se diferenția în alte tipuri de celule.
Celulele stem embrionare sunt cele mai puternice, deoarece sarcina lor este de a deveni orice tip de celulă din corp.
Clasificarea completă include:
Totipotent: Aceste celule stem se pot diferenția în toate tipurile de celule posibile. Primele câteva celule care apar pe măsură ce zigotul începe să se împartă sunt totipotente.
Pluripotent: Aceste celule se pot transforma în aproape orice celulă. Celulele embrionului timpuriu sunt pluripotente.
Multipotent: Aceste celule se pot diferenția într-o familie de celule strâns legate. Celulele stem hematopoietice adulte, de exemplu, pot deveni globule roșii și albe sau trombocite.
Oligopotent: Acestea se pot diferenția în câteva tipuri diferite de celule. Celulele stem limfoide sau mieloide adulte pot face acest lucru.
Unipotent: Acestea pot produce numai celule de un fel, care este propriul lor tip. Cu toate acestea, ele sunt încă celule stem, deoarece se pot reînnoi. Exemplele includ celulele stem musculare adulte.
Celulele stem embrionare sunt considerate pluripotente în loc de totipotente, deoarece nu pot deveni parte a membranelor extra-embrionare sau a placentei.
Utilizări
Celulele stem în sine nu au un scop unic, dar sunt importante din mai multe motive.
În primul rând, cu stimularea potrivită, multe celule stem pot prelua rolul oricărui tip de celulă și pot regenera țesutul deteriorat, în condițiile potrivite.
Acest potențial ar putea salva vieți sau repara răni și leziuni tisulare la oameni după o boală sau un prejudiciu. Oamenii de știință văd multe utilizări posibile pentru celulele stem.
Regenerarea țesuturilor
Regenerarea țesuturilor este probabil cea mai importantă utilizare a celulelor stem.
Până acum, o persoană care avea nevoie de un rinichi nou, de exemplu, trebuia să aștepte un donator și apoi să fie supusă unui transplant.
Există o lipsă de organe donatoare, dar, instruind celulele stem să se diferențieze într-un anumit mod, oamenii de știință le-ar putea folosi pentru a crește un anumit tip de țesut sau organ.
De exemplu, medicii au folosit deja celule stem chiar sub suprafața pielii pentru a crea țesut nou al pielii. Apoi pot repara o arsură severă sau o altă vătămare prin altoirea acestui țesut pe pielea deteriorată, iar pielea nouă va crește din nou.
Tratamentul bolilor cardiovasculare
În 2013, o echipă de cercetători de la Massachusetts General Hospital a raportat în PNAS Early Edition că au creat vase de sânge la șoareci de laborator, folosind celule stem umane.
În termen de 2 săptămâni de la implantarea celulelor stem, s-au format rețele de vase perfuzate cu sânge. Calitatea acestor noi vase de sânge a fost la fel de bună ca și cele naturale din apropiere.
Autorii sperau că acest tip de tehnică ar putea ajuta în cele din urmă la tratarea persoanelor cu boli cardiovasculare și vasculare.
Tratamentul bolilor cerebrale
Este posibil ca medicii să poată utiliza într-o zi celule și țesuturi de înlocuire pentru a trata boli ale creierului, cum ar fi Parkinson și Alzheimer.
În Parkinson, de exemplu, deteriorarea celulelor creierului duce la mișcări musculare necontrolate. Oamenii de știință ar putea folosi celulele stem pentru a umple țesutul cerebral deteriorat. Acest lucru ar putea readuce celulele creierului specializate care opresc mișcările musculare necontrolate.
Cercetătorii au încercat deja să diferențieze celulele stem embrionare în aceste tipuri de celule, astfel încât tratamentele sunt promițătoare.
Terapia cu deficit de celule
Oamenii de știință speră într-o zi să poată dezvolta celule cardiace sănătoase într-un laborator pe care să le poată transfera persoanelor cu boli de inimă.
Aceste noi celule ar putea repara leziunile cardiace prin repopularea inimii cu țesut sănătos.
În mod similar, persoanele cu diabet de tip I ar putea primi celule pancreatice pentru a înlocui celulele producătoare de insulină pe care propriul sistem imunitar le-a pierdut sau le-a distrus.
Singura terapie actuală este un transplant pancreatic și foarte puține pancreasuri sunt disponibile pentru transplant.
Tratamente ale bolilor de sânge
Medicii folosesc acum în mod obișnuit celulele stem hematopoietice adulte pentru a trata boli, cum ar fi leucemia, anemia cu celule secera și alte probleme de imunodeficiență.
Celulele stem hematopoietice apar în sânge și în măduva osoasă și pot produce toate tipurile de celule sanguine, inclusiv celulele roșii din sânge care transportă oxigen și celulele albe din sânge care luptă împotriva bolilor.
Donarea sau recoltarea de celule stem
Oamenii pot dona celule stem pentru a ajuta o persoană dragă sau, eventual, pentru propria lor utilizare în viitor.
Donațiile pot proveni din următoarele surse:
Măduvă osoasă: Aceste celule sunt luate sub un anestezic general, de obicei din șold sau os pelvian. Tehnicienii izolează apoi celulele stem din măduva osoasă pentru depozitare sau donație.
Celule stem periferice: O persoană primește mai multe injecții care determină eliberarea măduvei osoase a celulelor stem în sânge. Apoi, sângele este îndepărtat din corp, o mașină separă celulele stem, iar medicii returnează sângele în corp.
Sânge din cordonul ombilical: celulele stem pot fi recoltate din cordonul ombilical după naștere, fără a afecta copilul. Unii oameni donează sângele din cordonul ombilical, iar alții îl păstrează.
Această recoltare a celulelor stem poate fi costisitoare, dar avantajele pentru nevoile viitoare includ:
- celulele stem sunt ușor accesibile
- mai puține șanse ca țesutul transplantat să fie respins dacă provine din propriul corp al destinatarului
Cercetare și descoperire științifică
Celulele stem sunt utile nu numai ca terapii potențiale, ci și în scopuri de cercetare.
De exemplu, oamenii de știință au descoperit că activarea sau dezactivarea unei anumite gene poate determina diferențierea acesteia. Știind acest lucru îi ajută să investigheze ce gene și mutații provoacă ce efecte.
Înarmați cu aceste cunoștințe, ei pot fi în măsură să descopere ce cauzează o gamă largă de boli și afecțiuni, dintre care unele nu au încă un remediu.
Diviziunea și diferențierea celulară anormală sunt responsabile de afecțiuni care includ cancerul și dizabilitățile congenitale care provin de la naștere. Știind ce cauzează divizarea celulelor într-un mod greșit ar putea duce la o vindecare.
Celulele stem pot ajuta, de asemenea, la dezvoltarea de noi medicamente. În loc să testeze medicamente pe voluntari umani, oamenii de știință pot evalua modul în care un medicament afectează țesutul normal, sănătos, testându-l pe țesutul crescut din celule stem.
Video: Ce sunt celulele stem?
Urmăriți videoclipul pentru a afla mai multe despre celulele stem.
Controversă
Au existat unele controverse cu privire la cercetarea celulelor stem. Acest lucru se referă în principal la lucrul asupra celulelor stem embrionare.
Utilizarea embrionilor pentru celulele stem
Argumentul împotriva utilizării celulelor stem embrionare este că distruge un blastocist uman, iar ovulul fertilizat nu se poate dezvolta într-o persoană.
În zilele noastre, cercetătorii caută modalități de a crea sau utiliza celule stem care nu implică embrioni.
Amestecând oameni și animale
Cercetarea celulelor stem implică adesea inserarea celulelor umane în animale, cum ar fi șoareci sau șobolani. Unii oameni susțin că acest lucru ar putea crea un organism care face parte din om.
În unele țări, este ilegal să se producă linii de celule stem embrionare. În Statele Unite, oamenii de știință pot crea sau lucra cu linii de celule stem embrionare, dar este ilegal să se utilizeze fonduri federale pentru cercetarea liniilor de celule stem care au fost create după august 2001.
Terapia cu celule stem și reglementarea FDA
Unii oameni oferă deja „terapii cu celule stem” pentru o serie de scopuri, cum ar fi tratamente anti-îmbătrânire.
Cu toate acestea, majoritatea acestor utilizări nu au aprobarea Administrației SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA). Unele dintre ele pot fi ilegale, iar altele pot fi periculoase.
Oricine are în vedere tratamentul cu celule stem ar trebui să verifice cu furnizorul sau cu FDA dacă produsul are aprobare și că a fost realizat într-un mod care respectă standardele FDA pentru siguranță și eficacitate.
