Czym są komórki macierzyste?

Komórki macierzyste to niezróżnicowane komórki, które mają zdolność przekształcenia się w dowolną ludzką komórkę w ciele. Aby można było uznać ją za komórkę macierzystą, komórki muszą mieć dwie cechy. Pierwsza to zdolność do replikowania się w nieograniczony sposób, aby wytworzyć potomstwo dokładnie takie samo, jak komórka, z której pochodzi. Druga, która odróżnia ją od komórek nowotworowych, to zdolność do wytworzenia wyspecjalizowanego typu komórek.

U dorosłych komórki macierzyste pochodzą ze szpiku kostnego. Są niezbędne do naprawy uszkodzonych tkanek i tworzenia nowych komórek w miarę wzrostu organizmów.

Ponieważ komórki macierzyste mogą przekształcić się w wyspecjalizowane komórki w organizmie, niektórzy badacze uważają, że terapie oparte na komórkach macierzystych mogą być integralną częścią leczenia poważnych chorób, takich jak cukrzyca typu 1, urazy rdzenia kręgowego, choroba Alzheimera i udary mózgu.

Rodzaje komórek macierzystych

Istnieją trzy rodzaje komórek macierzystych:

Embrionalne komórki macierzyste pochodzą z zarodków powstałych podczas zapłodnienia in vitro. Komórki te są zwykle przekazywane nauce. Są pluripotencjalne i dlatego mogą rozwinąć się w więcej niż jeden typ komórek w ciele.
Dorosłe komórki macierzyste zastępują stare komórki i dostarczają nowe komórki do rosnącego organizmu. Dorosłe komórki macierzyste są multipotencjalne, co oznacza, że mogą rozwinąć się w niektóre komórki organizmu, ale nie w inne. Na przykład komórka macierzysta ze skóry (komórka nabłonkowa) może wytwarzać tylko komórki skóry, a komórka macierzysta z krwi (komórka hemopoetyczna) może wytwarzać tylko komórki krwi.
Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iP) są wytwarzane w laboratorium. Dorosłe komórki macierzyste są przekształcane w komórki macierzyste. Podobnie jak ich twórcy, komórki te są multipotentne. Chociaż pierwsze komórki iPs powstały w 2006 roku, naukowcy nie odkryli jeszcze, jak przeprogramować dorosłe komórki w pluripotencjalne komórki macierzyste.

Zastosowania terapii komórkami macierzystymi

Obecnie do leczenia chorób stosuje się wyłącznie komórki macierzyste krwi (zwane komórkami krwiotwórczymi). Komórki te znajdują się w szpiku kostnym i są wykorzystywane w przeszczepach szpiku kostnego.

Komórki hematopoetyczne wytwarzają wszystkie inne typy komórek krwi, dlatego komórki te są niezbędne do tworzenia nowych komórek u pacjentów z rakiem, którzy utracili komórki krwi podczas radioterapii lub chemioterapii lub mają choroby genetyczne, takie jak anemia Fanconiego, które powodują uszkodzenie szpiku kostnego.

Pluripotencjalne komórki macierzyste nie były jeszcze stosowane terapeutycznie u ludzi, ponieważ wiele wczesnych badań na zwierzętach doprowadziło do powstania niezwykłych guzów litych, zwanych potworniakami. Potworniaki składają się z mieszanki typów komórek ze wszystkich wczesnych listków zarodkowych.

Nowsze badania na zwierzętach wykorzystywały bardziej dojrzałe komórki pluripotencjalne o ograniczonej zdolności proliferacyjnej, z dużo większym sukcesem. Oto kilka przykładów:

Tworzenie komórek produkujących insulinę reagujących na poziom glukozy u zwierząt z cukrzycą
Stworzenie nowych mielinowanych neuronów dla zwierząt z ostrymi urazami rdzenia kręgowego oraz
Tworzenie nowych komórek nabłonka siatkówki dla zwierząt z wadami wzroku.

Spółki komercyjne prowadzą obecnie negocjacje z FDA dotyczące możliwości przystąpienia do badań na ludziach. Przeprowadzono inne badania na zwierzętach w celu leczenia kilku dolegliwości, takich jak choroba Parkinsona, dystrofia mięśni i niewydolność serca.

Potencjalne zabiegi

Badania nad komórkami macierzystymi szybko się rozwijają i mogą pomóc Twojemu zdrowiu raczej wcześniej niż później. Naukowcy przewidują, że komórki macierzyste zostaną wykorzystane do tworzenia nowych tkanek w mózgu, sercu, wątrobie i wielu innych narządach.

Na przykład, pewnego dnia pracownicy służby zdrowia mogą być w stanie leczyć osoby z przewlekłą chorobą serca poprzez hodowlę zdrowych komórek mięśnia sercowego w laboratorium i przeszczepienie ich do uszkodzonych serc. Inne terapie mogą być ukierunkowane na choroby, takie jak cukrzyca typu 1, urazy rdzenia kręgowego, choroba Alzheimera i reumatoidalne zapalenie stawów.

Chociaż badania na zwierzętach mają charakter wstępny, dają wspaniały wgląd w przyszłość badań nad komórkami macierzystymi i ich potencjał we współczesnej medycynie.

Wyzwania w badaniach nad komórkami macierzystymi

Terapia komórkami macierzystymi stała się bardzo obiecującym i zaawansowanym tematem badań naukowych, ale podobnie jak wszystkie pionierskie postępy naukowe i medyczne, komórki macierzyste muszą być sprawdzane pod kątem etycznego i bezpiecznego stosowania. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie znacznie więcej badań nad komórkami macierzystymi, zanim będzie można rozszerzyć ich zastosowanie. Wyzwania obejmują:

Naukowcy muszą najpierw w pełni zrozumieć, jak komórki macierzyste funkcjonują w modelach zwierzęcych.
Skuteczność różnicowania ukierunkowanego na komórki macierzyste musi zostać poprawiona, aby komórki macierzyste były bardziej niezawodne i godne zaufania dla zwykłego pacjenta.
Przeszczepianie nowych, w pełni funkcjonalnych narządów powstałych w wyniku terapii komórkami macierzystymi wymagałoby stworzenia milionów działających i biologicznie dokładnych współpracujących komórek.
Identyfikacja i izolacja komórek macierzystych z tkanek pacjenta to duże wyzwanie.
Odrzucenie przez układ odpornościowy jest główną przeszkodą w udanym przeszczepie komórek macierzystych. Dlatego badania na ludziach muszą potwierdzić niski odsetek odrzuceń.
Aby złagodzić problemy z DNA, należy opracować bardziej wydajny proces tworzenia komórek macierzystych.
Społeczności medyczne i naukowe muszą dostosować się do skali, warunków stosowania i skutków ubocznych leczenia komórkami macierzystymi.
Niektórzy ludzie mogą uznać stosowanie ludzkich embrionalnych komórek macierzystych za kontrowersyjne z moralnego i etycznego punktu widzenia.

Jak daleko jesteśmy?

Chociaż obietnica terapii komórkami macierzystymi jako lekarstwa lub leczenia różnych chorób jest mocno reklamowana, należy przeprowadzić o wiele więcej badań, zanim stanie się ona realną opcją terapeutyczną. Następujące przeszkody, które należy pokonać, obejmują:

Potrzeba więcej badań na ludziach. Genetyka myszy i mężczyzn różni się, dlatego należy przeprowadzić więcej badań nad unikalnymi różnicami między ludzką pluripotencjalną i multipotencjalną biologią komórkową.
Wspólna cecha nieograniczonego podziału komórek, którą dzielą komórki rakowe i pluripotencjalne komórki macierzyste, musi zostać lepiej zrozumiana, aby uniknąć tworzenia się raka.
Należy opanować umiejętność pozyskiwania dużej liczby właściwych komórek na odpowiednim etapie różnicowania.
Należy opracować specjalne protokoły w celu zwiększenia produkcji, przeżycia i integracji przeszczepionych komórek.
Badania kliniczne muszą zostać zakończone, aby zapewnić bezpieczeństwo i skuteczność terapii komórkami macierzystymi.

Wiele osób w środowisku naukowym uważa, że daleko nam do rutynowego stosowania terapii komórkami macierzystymi, głównie powołując się na kwestie związane ze zdrowiem i bezpieczeństwem, ale postęp w technologii medycznej może przyspieszyć możliwości badawcze naukowców, którzy chcą odpowiedzieć na te istotne pytania.

Co dalej?

Wprowadzenie tak skomplikowanych procedur do powszechnego stosowania wymaga interdyscyplinarnej i międzynarodowej współpracy. Chociaż badania nad komórkami macierzystymi są we wczesnej fazie, obecnie w USA prowadzone są badania kliniczne. Jeśli chcesz wypróbować tę terapię w leczeniu określonego schorzenia, zapytaj swojego lekarza o badania, które mogą być dostępne w Twojej okolicy.