Co to są komórki macierzyste i dlaczego są ważne?
Idea cudownego wyleczenia i uzdrowienia ciała budzi szczególną fascynację. Badania nad komórkami macierzystymi przybliżają medycynę regeneracyjną o krok, ale wiele pomysłów i koncepcji pozostaje kontrowersyjnych. Czym więc są komórki macierzyste i dlaczego są tak ważne?
Komórki macierzyste to rodzaj komórek, które mogą rozwinąć się w wiele innych typów komórek. Komórki macierzyste mogą również odnawiać się, dzieląc się, nawet jeśli były nieaktywne przez długi czas.
Ciało ludzkie potrzebuje do funkcjonowania wielu różnych typów komórek, ale nie wytwarza każdego rodzaju komórek w pełni uformowanych i gotowych do użycia. Zamiast tego wytwarza komórki macierzyste, które mają szeroki zakres możliwych funkcji. Jednak komórki macierzyste muszą stać się określonym typem komórek, aby były użyteczne.
Kiedy komórka macierzysta dzieli się, nowe komórki mogą stać się kolejną komórką macierzystą lub określoną komórką, taką jak komórka krwi, komórka mózgowa lub komórka mięśniowa.
Naukowcy nazywają komórkę macierzystą komórką niezróżnicowaną, ponieważ może ona stać się dowolną komórką. W przeciwieństwie do tego, na przykład krwinka jest komórką „zróżnicowaną”, ponieważ jest już określonym rodzajem komórki.
Komórki macierzyste w terapii
Komórki macierzyste mogą być kluczem do medycyny regeneracyjnej, w której organizm sam się leczy.W niektórych tkankach komórki macierzyste odgrywają istotną rolę w regeneracji, ponieważ mogą się łatwo dzielić, zastępując martwe komórki.
Naukowcy są przekonani, że wiedza o tym, jak działają komórki macierzyste, może pomóc w leczeniu schorzeń, takich jak cukrzyca i choroby serca.
Na przykład, jeśli czyjeś serce zawiera uszkodzoną tkankę, lekarze mogą być w stanie stymulować wzrost zdrowej tkanki poprzez przeszczepienie do serca wyhodowanych w laboratorium komórek macierzystych. Może to spowodować odnowę tkanki serca.
Naukowcy zajmujący się niewielkim badaniem opublikowanym w Journal of Cardiovascular Translational Research przetestował tę metodę.
Wyniki wykazały 40-procentową redukcję rozmiaru bliznowaciejącej tkanki serca spowodowanej atakiem serca, gdy lekarze przeszczepili komórki macierzyste do uszkodzonego obszaru.
Lekarze zawsze uważali ten rodzaj blizny za stały i nieuleczalny.
Jednak to małe badanie obejmowało tylko 11 uczestników. Utrudnia to stwierdzenie, czy poprawa funkcji serca wynikała z przeszczepu komórek macierzystych, czy też była spowodowana czymś innym.
Na przykład wszystkie przeszczepy odbywały się, gdy osoby były poddawane operacji pomostowania serca, więc możliwe jest, że poprawa funkcji serca była spowodowana raczej pomostowaniem niż leczeniem komórkami macierzystymi.
Aby przeprowadzić dalsze badania, naukowcy planują przeprowadzić kolejne badanie. To badanie obejmie grupę kontrolną osób z niewydolnością serca, które przechodzą operację bajpasu, ale nie otrzymują leczenia komórkami macierzystymi.
Inne śledztwo, opublikowane w Nature Communications w 2016 roku zasugerował, że terapie komórkami macierzystymi mogą być podstawą spersonalizowanego leczenia cukrzycy.
Na myszach i hodowlach laboratoryjnych naukowcom udało się wytworzyć komórki wydzielające insulinę z komórek macierzystych pochodzących ze skóry osób z cukrzycą typu 1.
Jeffrey R. Millman, adiunkt medycyny i inżynierii biomedycznej w Washington University School of Medicine i pierwszy autor, mówi:
„Teoretycznie, gdybyśmy mogli zastąpić uszkodzone komórki u tych osób nowymi trzustkowymi komórkami beta - których podstawową funkcją jest przechowywanie i uwalnianie insuliny w celu kontrolowania poziomu glukozy we krwi - pacjenci z cukrzycą typu 1 nie potrzebowaliby już zastrzyków insuliny”.
Jeffrey R. Millman
Millman ma nadzieję, że te komórki beta pochodzące z komórek macierzystych będą gotowe do badań na ludziach w ciągu 3 do 5 lat.
„Przewidujemy procedurę ambulatoryjną, w której jakiś rodzaj urządzenia wypełnionego komórkami zostanie umieszczony tuż pod skórą” - powiedział.
Komórki macierzyste mogą mieć ogromny potencjał w opracowywaniu nowych terapii.
Komórki macierzyste w opracowywaniu leków
Naukowcy wykorzystują komórki macierzyste do opracowywania i testowania nowych leków.Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy używają obecnie komórek macierzystych, jest opracowywanie i testowanie nowych leków.
Typy komórek macierzystych, które naukowcy powszechnie używają w tym celu, nazywane są indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi.
Są to komórki, które już przeszły różnicowanie, ale które naukowcy genetycznie „przeprogramowali” przy użyciu wirusów, aby mogły się dzielić i stać się dowolną komórką. W ten sposób zachowują się jak niezróżnicowane komórki macierzyste.
Naukowcy mogą wyhodować zróżnicowane komórki z tych pluripotencjalnych komórek macierzystych, aby przypominały na przykład komórki rakowe. Stworzenie tych komórek oznacza, że naukowcy mogą używać ich do testowania leków przeciwnowotworowych.
Naukowcy już teraz wytwarzają szeroką gamę komórek rakowych za pomocą tej metody. Ponieważ jednak nie mogą jeszcze tworzyć komórek naśladujących komórki rakowe w kontrolowany sposób, nie zawsze jest możliwe dokładne odtworzenie wyników.
Czy obecne terapie komórkami macierzystymi działają?
W ostatnich latach powstały kliniki, które zapewniają leczenie komórkami macierzystymi.
Badanie z 2016 r. Opublikowane w Komórka Macierzysta liczy 570 takich klinik w samych Stanach Zjednoczonych. Oferują terapie oparte na komórkach macierzystych na schorzenia, od kontuzji sportowych po raka.
Jednak terapie komórkami macierzystymi są nadal głównie teoretyczne, a nie oparte na faktach.
Bardzo niewiele terapii z użyciem komórek macierzystych osiągnęło nawet najwcześniejszą fazę badań klinicznych. Większość obecnych badań naukowcy prowadzą na myszach lub na szalce Petriego.
Mimo to amerykańska Agencja ds.Żywności i Leków (FDA) zezwala klinikom na wstrzykiwanie ludziom ich własnych komórek macierzystych, o ile komórki mają pełnić jedynie swoją normalną funkcję, zgodnie z Komórka Macierzysta.
Skąd pochodzą komórki macierzyste?
Naukowcy mogą zbierać komórki macierzyste na różne sposoby.
Embrionalne komórki macierzyste pochodzą z embrionu, który ma zaledwie kilka dni.
Naukowcy mogą pozyskiwać dorosłe komórki macierzyste z różnych typów tkanek, w tym między innymi z mózgu, szpiku kostnego, naczyń krwionośnych, mięśni szkieletowych, skóry, zębów, jelit, wątroby.
Płyn owodniowy zawiera komórki macierzyste. Wiele kobiet decyduje się na wykonanie testu amniopunkcji, który sprawdza przed urodzeniem dziecka pod kątem wad wrodzonych. Jeśli lekarz zatrzyma płyn, może go użyć w przyszłości do leczenia innych schorzeń w czasie ciąży lub po porodzie.
Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (komórki iPS) to komórki, które naukowcy mogą przeprogramować, aby działały jako komórki macierzyste, do wykorzystania w medycynie regeneracyjnej.
Po zebraniu komórek macierzystych naukowcy zwykle przechowują je w ciekłym azocie do wykorzystania w przyszłości.
Zagadnienia etyczne
W przeszłości wykorzystanie komórek macierzystych w badaniach medycznych budziło kontrowersje.
Dzieje się tak, ponieważ gdy pod koniec lat 90. XX wieku opinia publiczna po raz pierwszy zwróciła uwagę opinii publicznej na terapeutyczne zastosowanie komórek macierzystych, naukowcy wyprowadzali ludzkie komórki macierzyste z embrionów.
Wiele osób nie zgadza się z wykorzystywaniem ludzkich komórek embrionalnych do badań medycznych, ponieważ wyodrębnienie łodygi oznacza zniszczenie embrionu.
Stwarza to złożone problemy, ponieważ ludzie mają różne przekonania na temat tego, co stanowi początek ludzkiego życia.
Dla niektórych ludzi życie zaczyna się, gdy rodzi się dziecko lub gdy zarodek przekształca się w płód. Inni uważają, że życie ludzkie zaczyna się w momencie poczęcia, więc embrion ma taki sam status moralny i prawa jak dorosły lub dziecko.
Prezydent George W.Bush miał silne, pro-life religijne poglądy i zakazał finansowania badań nad ludzkimi komórkami macierzystymi w 2001 roku.
Jednak administracja prezydenta Obamy zezwoliła na częściowe wycofanie tych ograniczeń badawczych.
Jednak już w 2006 roku naukowcy zaczęli używać pluripotencjalnych komórek macierzystych. Naukowcy nie pozyskują tych komórek macierzystych z embrionalnych komórek macierzystych. W rezultacie ta technika nie wiąże się z takimi samymi problemami etycznymi.
Wraz z tym i innymi ostatnimi osiągnięciami w technologii komórek macierzystych, podejście do badań nad komórkami macierzystymi powoli zaczyna się zmieniać.
Obecne badania
Badania nad komórkami macierzystymi pomagają naukowcom zrozumieć, w jaki sposób organizm rozwija się z pojedynczej komórki i jak zdrowe komórki zastępują wadliwe komórki u ludzi i zwierząt.
Zrozumieć raka
Wiele poważnych schorzeń, które występują u ludzi, takich jak rak i wady wrodzone, występuje z powodu nieprawidłowego podziału komórek.
Lepsze zrozumienie komórek macierzystych może dostarczyć wglądu w to, jak powstają te choroby i możliwe opcje leczenia.
Medycyna regeneracyjna
Komórki macierzyste okazały się obiecujące w wielu obszarach zdrowia, od zmniejszania blizn na sercu po naprawę zębów.W czerwcu 2016 r. Dwóch naukowców zdobyło drugą nagrodę w kategorii materiałów w nowym konkursie technologicznym prowadzonym przez Królewskie Towarzystwo Chemiczne w Wielkiej Brytanii za stworzenie syntetycznego biomateriału, który stymuluje komórki macierzyste występujące we własnych zębach.
Naukowcy uważają, że ten materiał zastąpi wypełnienia, ponieważ komórki macierzyste skłoniłyby uszkodzone zęby do samoleczenia.
Chociaż potrzeba znacznie więcej badań, zanim terapie komórkami macierzystymi staną się częścią regularnej praktyki medycznej, nauka o komórkach macierzystych cały czas się rozwija.
W prawie każdym obszarze terapii lekarze mają nadzieję, że technologia komórek macierzystych zrewolucjonizuje normy terapeutyczne i wprowadzi przynajmniej nowy standard spersonalizowanego leczenia, a może nawet samoleczenia ciał.
Kiedy to się może stać, nikt nie jest gotowy powiedzieć.
Dowiedz się więcej o komórkach macierzystych, ich pochodzeniu i ich możliwych zastosowaniach.