Celulele stem

În organismele multicelulare, celulele stem sunt celule cu capacitatea unică de a se transforma în diferite tipuri de celule specializate din organism. Se găsesc atât în organismele embrionare, cât și în cele adulte, dar au proprietăți ușor diferite în fiecare.

De obicei, celulele stem se deosebesc de celulele progenitoare, care nu se pot diviza la nesfârșit, și de celulele precursoare sau blastice, care sunt de obicei angajate să se diferențieze într-un singur tip de celule.

Proprietățile cheie ale unei celule stem au fost definite pentru prima dată de Ernest McCulloch și James Till la începutul anilor '60. Ei au descoperit celula stem formatoare de sânge, celula stem hematopoietică (HSC).

Din 1998, a fost posibilă cultura și diferențierea celulelor stem embrionare umane (în liniile celulelor stem ). Procesul de izolare a acestor celule a fost controversat, deoarece de obicei are ca rezultat distrugerea embrionului.

În 2006, o echipă japoneză condusă de Shinya Yamanaka a descoperit o metodă de a converti celulele mature ale corpului în celule stem. Acestea au fost denumite celule stem pluripotente induse (iPSCs).

Singura terapie medicală stabilită unde sunt folosite celulele stem este transplantul de celule stem hematopoietice, efectuat pentru prima dată în 1958 de oncologul francez Georges Mathé.

În viitor, acestea pot fi utilizate pentru a înlocui celulele și țesuturile care au fost deteriorate sau pierdute din cauza bolilor ori unor traumatisme.

Ce este o celulă stem?

Corpul nostru este format din mai multe tipuri de celule ( celula este unitatea structurală, funcțională, biologică de bază a tuturor organismelor vii. Celulele stau la baza structurii organismului, iau nutrienți din alimente și îndeplinesc funcțiile importante de zi cu zi pentru viață organismului. )

Celulele stem sunt celule umane speciale care se pot dezvolta în multe tipuri de celule diferite. Aceastea poe varia de la celulele musculare pana la celulele creierului. În unele cazuri, pot repara și țesuturile deteriorate. Cercetătorii consideră că terapiile pe bază de celule stem pot fi utilizate într-o zi pentru a trata boli grave, cum ar fi paralizia și boala Alzheimer.

Majoritatea celulelor sunt specializate adică îndeplinesc funcții particulare, cum ar fi celulele roșii din sânge eritrocitele (celule în formă de gogoșă care se găsesc în sânge. Ele sunt responsabile pentru transportul oxigenului la toate organele și țesuturile din corp.) dar nu sunt în stare să se dividă.

Celulele stem oferă celule noi organismului pe măsură ce acesta crește și înlocuiesc celulele specializate care sunt deteriorate sau moarte. Ele au două proprietăți unice care le permit să facă acest lucru:

• Se pot diviza iar și iar pentru a produce celule noi.
• Pe măsură ce se divid, iși pot schimba tipul de celulă.

Fig.1 Celulă stem care dă naștere la mai multe celule stem sau celule specializate.

Tipurile de celule stem

Există cateva tipuri principale de celule stem:

• Celulele stem embrionare
• Celule stem adulte sau specifice unui anumit țesut
• Celule stem mezenchimale
• Celule stem pluripotente induse

Celulele stem embrionare

Celulele stem embrionare furnizează celule noi pentru un embrion pe măsură ce crește și se dezvoltă într-un copil. Se spune că aceste celule stem sunt pluripotente, ceea ce înseamnă că se pot schimba în orice celulă din corp.

Celulele stem embrionare sunt obținute din masa celulară internă a blastocistului care la om, se formează de la trei până la cinci zile după ce ovulul este fecundat de spermatozoid. Un blastocist uman are aproximativ dimensiunea punctului de deasupra acestui „i”.

În dezvoltarea normală, celulele din interiorul blastocistului vor da naștere celulelor mai specializate care la randul său stau la baza formării întregului corp - tuturor țesuturilor și organelor noastre.

Celulele stem adulte

Celulele stem adulte (denumite și celule stem somatice sau specifice țesutului) sunt mai specializate decât celulele stem embrionare. De obicei, aceste celule stem pot genera diferite tipuri de celule pentru un țesut sau organ specific în care trăiesc.

Celulele stem adulte crează celule noi pe măsură ce un organism crește și înlocuiește celulele care se deteriorează. 

De exemplu, celulele stem formatoare de sânge (sau hematopoietice) din măduva osoasă pot da naștere la globule roșii (eritrocite), globule albe (limfocite) și trombocite. Cu toate acestea, celulele stem formatoare de sânge nu generează celule pentru ficat, plămâni sau tesut nervos, iar celulele stem din alte țesuturi și organe nu generează globule roșii sau albe sau trombocite.

Se spune că celulele stem adulte sunt multipotente, ceea ce înseamnă că se pot schimba doar în unele celule din corp, nu în orice celulă, de exemplu:

• Celulele stem din sânge (sau „hematopoietice”) pot înlocui doar anumite tipuri de celule din sânge.
• Celulele stem ale pielii (sau „epiteliale”) oferă diferite tipuri de celule care alcătuiesc pielea și părul nostru.

Unele țesuturi și organe din corpul uman conțin mici rezerve de celule stem specifice unui țesut, al căror rol este să înlocuiasca celulele din acest țesut, care au fost pierdute în activității vitale normală de zi cu zi, sau în urma unor răni, cum ar fi cele din țesutul epitelial (pielea), sângele și invelisul intern al intestinului.

Celulele stem adulte pot fi dificil de găsit în corpul uman și nu par să se autoînnoiască în mediu artificial la fel de ușor precum celulele stem embrionare. Cu toate acestea, studiul acestor celule a înbunatațit cunoștințele noastre generale despre dezvoltarea normală a organismului uman și ce se schimbări apar la îmbătrânire și ce se întâmplă după vătămarea sau o boală.

Celule stem mezenchimale

Celulele stem mezenchimale (CSM) sunt celule multipotente, având abilitatea de a se reînnoi prin formarea de diverse tipuri de țesut. Sunt localizate în: măduva osoasă, țesutul adipos, mușchii scheletici, dinți, lichidul articular (celule stem adulte), sau în lichidul amniotic și în cantități mari în țesutul ombilical, mai precis în gelatina Wharton (celule stem noi).

Ați putut auzi termenul de „celulă stem mezenchimală” atunci când ne referim la celulele izolate de stroma, țesutul conjunctiv care înconjoară alte țesuturi și organe. Mulți oameni de știință numesc celulele cu acest nume mai exact. Primele CSM au fost descoperite în măduva osoasă și s-au dovedit a fi capabile să producă celule osoase, cartilaginoase și adipoase. De atunci, au fost cultivate din alte țesuturi, cum ar fi țesutul adipos și cordon ombilical.

Se consideră că diverse CSM au celule stem și chiar sunt imunomodulatoare și sunt testate ca tratamente pentru numeroase tulburări, dar până în prezent există puține dovezi că acestea sunt benefice. Oamenii de știință nu înțeleg pe deplin dacă aceste celule sunt de fapt celule stem și ce tipuri de celule sunt capabile să genereze. Sunt de acord că nu toate CSM-urile sunt aceleași și că caracteristicile lor depind de locul în care provin din corp și de cum sunt izolate și crescute.

Celule stem pluripotente induse

Celulele stem pluripotente induse sau „celule iPSCs” sunt celule stem pe care oamenii de știință le fac în laborator.

„Indus” înseamnă că sunt făcute în laborator luând celule adulte normale, precum celulele pielii sau sângele, și reprogramându-le pentru a deveni celule stem.

Celule stem pluripotente induse sunt celule care au fost proiectate în laborator prin transformarea celulelor stem adulte, cum ar fi celulele pielii, în celule care se comportă ca celule stem embrionare. Celulele stem pluripotente sunt instrumente folosite pentru a ajuta oamenii de știință să afle mai multe despre dezvoltarea normală, debutul și evoluția bolii sunt utile și pentru dezvoltarea testarea de noi medicamente și terapii.

În timp ce celulele stem pluripotente au multe din caracteristicle celulelor stem embrionare, inclusiv capacitatea de a da naștere tuturor tipurilor de celule din corp, acestea nu sunt aproape identice celulelor stem embrionare. Oamenii de știință cercetează care sunt diferențe și ce efecte pot avea.

În primul rând, primele celulele stem pluripotente au fost produse prin utilizarea virușilor pentru a insera gene suplimentare în celule specifice adulte. Cercetătorii experimentează multe moduri alternative de a crea celule pluripotente, astfel încât acestea să poată fi utilizate în final ca sursă de celule sau țesuturi pentru tratamente medicale.

De ce sunt utile celulele stem?

Provocări în cercetarea cu celule stem

Celulele stem au nevoie de mult mai mult studiu înainte ca utilizarea lor să poată fi extinsă. Oamenii de știință trebuie să afle mai întâi mai multe despre cum se dezvoltă celulele stem embrionare. Acest lucru îi va ajuta să înțeleagă cum să controleze tipul de celule create din ele. O altă provocare este că celulele stem embrionare disponibile astăzi sunt susceptibile de a fi respinse de organism. Și unii oameni consideră că este moral tulburător să folosească celule stem care provin din embrioni.

Oamenii de știință se confruntă, de asemenea, cu provocări atunci când folosesc celule stem pluripotente adulte. Aceste celule sunt greu de crescut în laborator, așa că cercetătorii caută modalități de îmbunătățire a procesului. Aceste celule se găsesc și în cantități mici în organism. Există șanse mai mari ca acestea să conțină probleme ADN.

Studiile clinice care utilizează terapii cu celule stem sunt efectuate în prezent în S.U.A. Dacă sunteți interesat să încercați această terapie pentru a trata o anumită afecțiune, întrebați-vă medicul ca să afle despre studiile disponibile în zona dvs.

Celulele stem au mai multe utilizări, inclusiv:

• cercetare - pentru a ne ajuta să înțelegem biologia de bază a modului în care funcționează lucrurile vii și ce se întâmplă în diferite tipuri de celule în timpul bolii.
• terapie - pentru a înlocui celulele pierdute sau deteriorate pe care corpul noastru nu le pot înlocui în mod natural.

.

Cercetarea celulelor stem

Cercetătorii urmăresc să înțeleagă mai bine proprietățile celulelor stem, astfel încât să putem:

• înțelege cum crește și se dezvoltă organismul uman
• găsi modalități de utilizare a celulelor stem pentru a înlocuirea celulelor sau țesuturilor care au fost deteriorate sau pierdute.

Celule stem pot fi folosite pentru a studia modul în care celulele devin specializate cu funcții specifice în organism și ce se întâmplă atunci când acest proces merge greșit într-o boală (cancer).

Dacă înțelegem dezvoltarea celulelor stem, va fi posibil să putem reproduce acest proces pentru a crea noi celule, țesuturi și organe.

Din celulele stem putem crește structuri de țesuturi și organe, care pot fi apoi studiate pentru a afla cum funcționează și cum sunt afectate de diferite medicamente.

Terapia cu celule stem

Celulele, țesuturile și organele pot fi deteriorate sau pierdute definitiv din cauza unor boli, leziuni sau afecțiuni genetice. Celulele stem pot fi o modalitate de a genera noi celule care pot fi apoi transplantate în organism pentru a le înlocui pe cele care sunt deteriorate sau moarte.

Celulele stem adulte sunt utilizate în prezent pentru a trata unele afecțiuni, de exemplu:

• Celulele stem din sânge sunt utilizate pentru a oferi o sursă de celule sanguine sănătoase pentru persoanele cu anumite afecțiuni ale sângelui, cum ar fi talasemia și pacienții cu cancer care și-au pierdut propriile celule stem din sânge, în timpul tratamentului.
• Celulele stem ale pielii pot fi utilizate pentru a genera piele nouă pentru persoanele cu arsuri grave.

Degenerescenta maculara legata de varsta este un exemplu de boală în care celulele stem ar putea fi utilizate ca o nouă formă de tratament în viitor:

• Unele persoane cu degenerescenta maculara legata de varsta își pierd din vedere, deoarece celulele din retină , numite epiteliu pigmentar retinian, celule nu mai funcționează.
• Oamenii de știință utilizează celule stem pluripotente induse pentru a produce noi celule epiteliului pigmentar retinian în laborator, care pot fi apoi puse în ochiul unui pacient pentru a înlocui celulele deteriorate.

Retina este un țesut care acoperă suprafața interioară a ochiului care conține celule fotosensibile. Aceste celule declanșează impulsuri nervoase care trec, prin intermediul nervului optic, către creier, formând o imagine și care ne permite să vedem.

Fig.2 Modul în care celulele stem pot fi utilizate pentru a produce celule epitelice retiniene pigmentare care pot fi utilizate pentru a trata pacienții cu degenerescenta maculara legata de varsta .

Celulele stem pot fi utilizate pentru a genera noi organe care pot fi utilizate în transplanturi:

• În prezent, organul deteriorat pot fi înlocuit doar de alt organ sănătoase obținut de la un donator, însă organul donat pot fi „respinse” de către organism, deoarece sistemul imunitar îl vede ca fiind ceva străin.
• Celulele stem pluripotente induse generate de la pacient ar putea fi folosite pentru a crește noi organe care ar avea un risc mai mic de a fi respinse.

Cum sunt generate celulele stem pluripotente induse

Mecanismul din organism care spunei celule stem în ce tip de celulă specializată sa se tranforme ar trebui să fie realizat prin comutarea excludere a unor gene.

Genă secțiune de ADN din genomul care poartă informația pentru a face o moleculă, de obicei o proteină. Acestea conțin instrucțiunile pentru caracteristicile noastre individuale, cum ar fi culoarea ochilor și a părului. La om și alte organisme complexe, genele sunt împărțite în secvențe de codificare (exoni) și secvențe de codificare (introni). Aceste secțiuni împărțite permit unor gene să facă mai mult de un tip de proteine.