Komórki macierzyste i produkty pochodne stanowią doskonałą obietnicę nowych metod leczenia. Dowiedz się o rodzajach komórek macierzystych, obecnych i możliwych zastosowaniach, kwestiach etycznych oraz stanie badań i praktyki.
Komórki macierzyste: czym są i co robią

Słyszałeś o komórkach macierzystych w wiadomościach i być może zastanawiałeś się, czy mogą one pomóc tobie lub ukochanej osobie z poważną chorobą. Możesz się zastanawiać, czym są komórki macierzyste, jak są one stosowane w leczeniu chorób i obrażeń oraz dlaczego są przedmiotem tak ożywionej debaty.

Oto kilka odpowiedzi na często zadawane pytania dotyczące komórek macierzystych.

Co to są komórki macierzyste?

Komórki macierzyste: komórki główne organizmu

Komórki macierzyste są surowcami organizmu – komórkami, z których generowane są wszystkie pozostałe komórki o wyspecjalizowanych funkcjach. W odpowiednich warunkach w ciele lub laboratorium komórki macierzyste dzielą się, tworząc więcej komórek zwanych komórkami potomnymi.

Te komórki potomne albo stają się nowymi komórkami macierzystymi (samoodnawianie), albo stają się wyspecjalizowanymi komórkami (różnicowanie) o bardziej specyficznej funkcji, takiej jak komórki krwi, komórki mózgowe, komórki mięśnia sercowego lub komórki kostne. Żadna inna komórka w ciele nie ma naturalnej zdolności do generowania nowych typów komórek.

Dlaczego komórki macierzyste są tak zainteresowane?

Naukowcy i lekarze mają nadzieję, że badania nad komórkami macierzystymi mogą pomóc w:

Zwiększ zrozumienie tego, w jaki sposób występują choroby. Obserwując, jak komórki macierzyste dojrzewają do komórek kości, mięśnia sercowego, nerwów oraz innych narządów i tkanek, badacze i lekarze mogą lepiej zrozumieć rozwój chorób i stanów.
Generuj zdrowe komórki, aby zastąpić chore komórki (medycyna regeneracyjna). Komórki macierzyste można ukierunkować na przekształcenie się w specyficzne komórki, które można wykorzystać do regeneracji i naprawy chorych lub uszkodzonych tkanek u ludzi.

Do osób, które mogą skorzystać z terapii komórkami macierzystymi należą osoby z urazami rdzenia kręgowego, cukrzycą typu 1, chorobą Parkinsona, stwardnieniem zanikowym bocznym, chorobą Alzheimera, chorobą serca, udarem, oparzeniami, rakiem i zapaleniem kości i stawów.

Komórki macierzyste mogą potencjalnie rosnąć i stać się nową tkanką do zastosowania w transplantologii i medycynie regeneracyjnej. Naukowcy nadal poszerzają wiedzę na temat komórek macierzystych i ich zastosowań w transplantologii i medycynie regeneracyjnej.

Przetestuj nowe leki pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności. Przed użyciem badanych leków u ludzi badacze mogą wykorzystać niektóre rodzaje komórek macierzystych do przetestowania leków pod kątem bezpieczeństwa i jakości. Ten rodzaj testów najprawdopodobniej najpierw będzie miał bezpośredni wpływ na rozwój leków w pierwszej kolejności w badaniach toksyczności kardiologicznej.

Nowe obszary badań obejmują skuteczność wykorzystania ludzkich komórek macierzystych, które zostały zaprogramowane w komórkach tkankowo-specyficznych do testowania nowych leków. Aby testy nowych leków były dokładne, komórki muszą zostać zaprogramowane w celu uzyskania właściwości typu komórek, na które celuje lek. Nadal badane są techniki programowania komórek w określone komórki.

Na przykład komórki nerwowe można wygenerować w celu przetestowania nowego leku na chorobę nerwową. Testy mogą wykazać, czy nowy lek miał jakikolwiek wpływ na komórki i czy komórki zostały uszkodzone.

Skąd pochodzą komórki macierzyste?

Naukowcy odkryli kilka źródeł komórek macierzystych:

Embrionalne komórki macierzyste. Te komórki macierzyste pochodzą z zarodków w wieku od trzech do pięciu dni. Na tym etapie zarodek nazywa się blastocystą i ma około 150 komórek.

Są to pluripotencjalne komórki macierzyste (ploo-RIP-uh-tunt), co oznacza, że ​​mogą dzielić się na więcej komórek macierzystych lub mogą stać się dowolnym rodzajem komórek w ciele. Ta wszechstronność pozwala na wykorzystanie embrionalnych komórek macierzystych do regeneracji lub naprawy chorej tkanki i narządów.

Dorosłe komórki macierzyste. Te komórki macierzyste występują w małych ilościach w większości dorosłych tkanek, takich jak szpik kostny lub tłuszcz. W porównaniu z embrionalnymi komórkami macierzystymi dorosłe komórki macierzyste mają bardziej ograniczoną zdolność do wywoływania różnych komórek organizmu.

Do niedawna badacze sądzili, że dorosłe komórki macierzyste mogą tworzyć tylko podobne typy komórek. Na przykład naukowcy sądzili, że komórki macierzyste znajdujące się w szpiku kostnym mogą dać początek tylko komórkom krwi.

Jednak pojawiające się dowody sugerują, że dorosłe komórki macierzyste mogą być zdolne do tworzenia różnych rodzajów komórek. Na przykład komórki macierzyste szpiku kostnego mogą być zdolne do tworzenia kości lub komórek mięśnia sercowego.

Badania te doprowadziły do ​​wczesnych badań klinicznych w celu sprawdzenia przydatności i bezpieczeństwa u ludzi. Na przykład, dorosłe komórki macierzyste są obecnie testowane u osób z chorobami neurologicznymi lub chorobami serca.

Dorosłe komórki zmieniono tak, aby miały właściwości embrionalnych komórek macierzystych (indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste). Naukowcy z powodzeniem przekształcili zwykłe dorosłe komórki w komórki macierzyste za pomocą przeprogramowania genetycznego. Zmieniając geny w dorosłych komórkach, badacze mogą przeprogramować komórki, aby działały podobnie do embrionalnych komórek macierzystych.

Ta nowa technika może umożliwić naukowcom wykorzystanie przeprogramowanych komórek zamiast embrionalnych komórek macierzystych i zapobiegać odrzuceniu nowych komórek macierzystych przez układ odpornościowy. Jednak naukowcy nie wiedzą jeszcze, czy użycie zmienionych komórek dorosłych spowoduje niepożądane skutki u ludzi.

Naukowcy mają

Naukowcom udało się pobrać zwykłe komórki tkanki łącznej i przeprogramować je, aby stały się funkcjonalnymi komórkami serca. W badaniach zwierzęta z niewydolnością serca, którym wstrzyknięto nowe komórki serca, doświadczyły poprawy funkcji serca i czasu przeżycia.

Okołoporodowe komórki macierzyste. Naukowcy odkryli komórki macierzyste w płynie owodniowym, a także we krwi pępowinowej. Te komórki macierzyste mają również zdolność do przekształcania się w wyspecjalizowane komórki.

Płyn owodniowy wypełnia worek otaczający i chroni rozwijający się płód w macicy. Naukowcy zidentyfikowali komórki macierzyste w próbkach płynu owodniowego pobranego od kobiet w ciąży w celu zbadania nieprawidłowości – procedura zwana amniopunkcją.

Potrzebne są dalsze badania komórek macierzystych płynów owodniowych, aby zrozumieć ich potencjał.

Dlaczego korzystanie z embrionalnych komórek macierzystych budzi kontrowersje?

Embrionalne komórki macierzyste są uzyskiwane z zarodków we wczesnym stadium – grupy komórek, które powstają, gdy jajo kobiety zapłodnione jest nasieniem mężczyzny w klinice zapłodnienia in vitro. Ponieważ ludzkie embrionalne komórki macierzyste są ekstrahowane z ludzkich embrionów, pojawiło się kilka pytań i problemów dotyczących etyki badań embrionalnych komórek macierzystych.

National Institutes of Health opracował wytyczne dotyczące badań nad ludzkimi komórkami macierzystymi w 2009 r. Wytyczne określają embrionalne komórki macierzyste i sposoby ich wykorzystania w badaniach, a także zawierają zalecenia dotyczące dawstwa zarodkowych komórek macierzystych. Ponadto w wytycznych stwierdzono, że embrionalne komórki macierzyste z zarodków utworzonych przez zapłodnienie in vitro mogą być stosowane tylko wtedy, gdy zarodek nie jest już potrzebny.

Skąd pochodzą te zarodki?

Zarodki używane w badaniach nad embrionalnymi komórkami macierzystymi pochodzą z jaj zapłodnionych w klinikach zapłodnienia in vitro, ale nigdy nie wszczepionych w macicę kobiety. Komórki macierzyste są dawane za świadomą zgodą dawców. Komórki macierzyste mogą żyć i rosnąć w specjalnych roztworach w probówkach lub na płytkach Petriego w laboratoriach.

Dlaczego badacze nie mogą zamiast tego wykorzystywać dorosłych komórek macierzystych?

Chociaż badania nad dorosłymi komórkami macierzystymi są obiecujące, dorosłe komórki macierzyste mogą nie być tak wszechstronne i trwałe, jak embrionalne komórki macierzyste. Dorosłych komórek macierzystych może nie być w stanie manipulować w celu wytworzenia wszystkich typów komórek, co ogranicza wykorzystanie dorosłych komórek macierzystych do leczenia chorób.

Dorosłe komórki macierzyste również częściej zawierają nieprawidłowości wynikające z zagrożeń środowiskowych, takich jak toksyny, lub z błędów wykrytych przez komórki podczas replikacji. Jednak naukowcy odkryli, że dorosłe komórki macierzyste są bardziej przystosowalne, niż początkowo sądzono.

Co to są linie komórek macierzystych i dlaczego naukowcy chcą ich używać?

Linia komórek macierzystych to grupa komórek, które wszystkie pochodzą z jednej oryginalnej komórki macierzystej i są hodowane w laboratorium. Komórki w linii komórek macierzystych rosną, ale nie różnicują się w wyspecjalizowane komórki. Idealnie są wolne od wad genetycznych i nadal tworzą więcej komórek macierzystych. Klastry komórek można pobrać z linii komórek macierzystych i zamrozić do przechowywania lub udostępnić innym badaczom.

Co to jest terapia komórkami macierzystymi (medycyna regeneracyjna) i jak działa?

Terapia komórkami macierzystymi, znana również jako medycyna regeneracyjna, promuje odpowiedź naprawczą chorej, dysfunkcyjnej lub uszkodzonej tkanki przy użyciu komórek macierzystych lub ich pochodnych. Jest to kolejny rozdział transplantacji narządów i wykorzystuje komórki zamiast narządów dawcy, których podaż jest ograniczona.

Naukowcy hodują komórki macierzyste w laboratorium. Te komórki macierzyste są manipulowane, aby specjalizować się w określonych rodzajach komórek, takich jak komórki mięśnia sercowego, komórki krwi lub komórki nerwowe.

Wyspecjalizowane komórki można następnie wszczepić osobie. Na przykład, jeśli dana osoba ma chorobę serca, komórki można wstrzyknąć do mięśnia sercowego. Zdrowe przeszczepione komórki mięśnia sercowego mogłyby następnie przyczynić się do naprawy uszkodzonego mięśnia sercowego.

Naukowcy wykazali już, że dorosłe komórki szpiku kostnego kierowane na komórki podobne do serca mogą naprawiać tkankę serca u ludzi, a dalsze badania są w toku.

Czy komórki macierzyste były już wykorzystywane do leczenia chorób?

Tak. Lekarze wykonali przeszczepy komórek macierzystych, znane również jako przeszczepy szpiku kostnego. W przeszczepach komórek macierzystych komórki macierzyste zastępują komórki uszkodzone przez chemioterapię lub chorobę lub służą jako sposób dla układu odpornościowego dawcy na zwalczanie niektórych rodzajów raka i chorób związanych z krwią, takich jak białaczka, chłoniak, nerwiak niedojrzały i szpiczak mnogi. Te przeszczepy wykorzystują dorosłe komórki macierzyste lub krew pępowinową.

Naukowcy testują dorosłe komórki macierzyste w celu leczenia innych schorzeń, w tym wielu chorób zwyrodnieniowych, takich jak niewydolność serca.

Jakie są potencjalne problemy z wykorzystaniem embrionalnych komórek macierzystych u ludzi?

Aby embrionalne komórki macierzyste były użyteczne u ludzi, badacze muszą mieć pewność, że komórki macierzyste będą różnicować się w zależności od konkretnych pożądanych typów komórek.

Naukowcy odkryli sposoby kierowania komórkami macierzystymi, aby stały się specyficznymi typami komórek, takimi jak kierowanie embrionalnymi komórkami macierzystymi w komórki serca. W tej dziedzinie trwają badania.

Embrionalne komórki macierzyste mogą również rosnąć nieregularnie lub spontanicznie specjalizować się w różnych typach komórek. Naukowcy badają, jak kontrolować wzrost i różnicowanie embrionalnych komórek macierzystych.

Embrionalne komórki macierzyste mogą również wyzwalać odpowiedź immunologiczną, w której organizm biorcy atakuje komórki macierzyste jako obcy najeźdźca, lub komórki macierzyste mogą po prostu nie działać normalnie, z nieznanymi konsekwencjami. Naukowcy nadal badają, jak uniknąć tych możliwych komplikacji.

Co to jest klonowanie terapeutyczne i jakie korzyści może przynieść?

Klonowanie terapeutyczne, zwane także przenoszeniem jądra komórki somatycznej, jest techniką tworzenia wszechstronnych komórek macierzystych niezależnych od zapłodnionych jaj. W tej technice jądro, które zawiera materiał genetyczny, jest usuwane z niezapłodnionego jaja. Jądro jest również usuwane z komórki dawcy.

To jądro dawcy jest następnie wstrzykiwane do jaja, zastępując jądro, które zostało usunięte, w procesie zwanym przeniesieniem jądra. Jajko może się podzielić i wkrótce tworzy blastocystę. Ten proces tworzy linię komórek macierzystych, która jest genetycznie identyczna z komórkami dawcy – w istocie klonem.

Niektórzy badacze uważają, że komórki macierzyste pochodzące z klonowania terapeutycznego mogą oferować korzyści w stosunku do komórek zapłodnionych jaj, ponieważ sklonowane komórki są mniej prawdopodobne, że zostaną odrzucone po przeszczepieniu z powrotem do dawcy i mogą pozwolić naukowcom zobaczyć dokładnie, jak rozwija się choroba.

Czy klonowanie terapeutyczne u ludzi zakończyło się sukcesem?

Nie. Naukowcy nie byli w stanie z powodzeniem przeprowadzić klonowania terapeutycznego u ludzi pomimo sukcesu u wielu innych gatunków.

Jednak w ostatnich badaniach naukowcy stworzyli ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste poprzez modyfikację procesu klonowania terapeutycznego. Naukowcy nadal badają potencjał klonowania terapeutycznego u ludzi.