Kas yra kamieninės ląstelės ir ką jos veikia?
Ląstelės kūne turi specifinius tikslus, tačiau kamieninės ląstelės yra ląstelės, kurios dar neturi konkretaus vaidmens ir gali tapti beveik bet kokia reikalinga ląstele.
Kamieninės ląstelės yra nediferencijuotos ląstelės, kurios gali virsti specifinėmis ląstelėmis, nes jų reikia organizmui.
Mokslininkai ir gydytojai domisi kamieninėmis ląstelėmis, nes jos padeda paaiškinti, kaip veikia kai kurios kūno funkcijos ir kaip kartais jos klysta.
Kamieninės ląstelės taip pat rodo pažadą gydyti kai kurias ligas, kurių šiuo metu negalima išgydyti.
Kamieninių ląstelių šaltiniai
Kamieninės ląstelės yra iš dviejų pagrindinių šaltinių: suaugusių kūno audinių ir embrionų. Mokslininkai taip pat ieško būdų, kaip sukurti kamienines ląsteles iš kitų ląstelių, naudojant genetinius „perprogramavimo“ metodus.
Suaugusių kamieninių ląstelių
Kamieninės ląstelės, prieš jas diferencijuodamos, gali virsti bet kokio tipo ląstelėmis.
Žmogaus kūne visą gyvenimą yra kamieninių ląstelių. Kūnas gali naudoti šias kamienines ląsteles, kai tik jų reikia.
Suaugusių kamieninių ląstelių, dar vadinamų specifinėms audinėms arba somatinėms kamieninėms ląstelėms, esama visame kūne nuo pat embriono vystymosi.
Ląstelės yra nespecifinės būsenos, tačiau jos yra labiau specializuotos nei embrioninės kamieninės ląstelės. Šioje būsenoje jie išlieka tol, kol organizmui jų reikia konkrečiam tikslui, tarkime, kaip odos ar raumenų ląstelės.
Kasdienis gyvenimas reiškia, kad kūnas nuolat atnaujina savo audinius. Kai kuriose kūno dalyse, pavyzdžiui, žarnyne ir kaulų čiulpuose, kamieninės ląstelės reguliariai dalijasi, kad gautų naujus kūno audinius, skirtus palaikyti ir taisyti.
Kamieninės ląstelės yra skirtingų tipų audiniuose. Mokslininkai rado kamienines ląsteles audiniuose, įskaitant:
- smegenys
- kaulų čiulpai
- kraujas ir kraujagyslės
- griaučių raumenys
- oda
- kepenys
Tačiau kamienines ląsteles gali būti sunku rasti. Jie gali likti neskaidomi ir nekonkretūs metus, kol kūnas juos pakvies taisyti ar auginti naujus audinius.
Suaugusios kamieninės ląstelės gali dalytis arba atsinaujinti neribotą laiką. Tai reiškia, kad jie gali generuoti įvairius ląstelių tipus iš kilmės organo arba net visiškai regeneruoti pirminį organą.
Šis dalijimasis ir atsinaujinimas yra tai, kaip užgyja odos žaizda arba kaip organas, pavyzdžiui, kepenys, gali pats atsistatyti po pažeidimo.
Anksčiau mokslininkai tikėjo, kad suaugusios kamieninės ląstelės gali diferencijuotis tik pagal jų kilmės audinius. Tačiau kai kurie įrodymai rodo, kad jie taip pat gali diferencijuotis ir tapti kitų tipų ląstelėmis.
Embrioninės kamieninės ląstelės
Nuo pat ankstyviausios nėštumo stadijos, spermai apvaisinus kiaušialąstę, susidaro embrionas.
Maždaug 3–5 dienas po to, kai spermatozoidai apvaisina kiaušialąstę, embrionas įgauna blastocistos arba ląstelių rutulio formą.
Blastocistoje yra kamieninių ląstelių, kurios vėliau bus implantuojamos įsčiose. Embrioninės kamieninės ląstelės yra iš blastocistos, kurios amžius yra 4-5 dienos.
Kai mokslininkai ima kamienines ląsteles iš embrionų, tai dažniausiai yra papildomi embrionai, atsirandantys apvaisinant in vitro (IVF).
IVF klinikose gydytojai apvaisina kelis kiaušinėlius mėgintuvėlyje, kad užtikrintų bent vieno išgyvenimą. Tada jie implantuos ribotą kiaušinių skaičių, kad pradėtų nėštumą.
Kai spermatozoidai apvaisina kiaušinį, šios ląstelės susijungia ir sudaro vieną ląstelę, vadinamą zigota.
Tada ši vienaląstė zigota pradeda dalytis, formuodama 2, 4, 8, 16 ląstelių ir t. Dabar tai yra embrionas.
Netrukus ir prieš embriono implantavimą gimdoje ši maždaug 150–200 ląstelių masė yra blastocista. Blastocista susideda iš dviejų dalių:
- išorinė ląstelių masė, kuri tampa placentos dalimi
- vidinė ląstelių masė, kuri išsivystys į žmogaus kūną
Vidinė ląstelių masė yra vieta, kur randamos embrioninės kamieninės ląstelės. Mokslininkai šias totipotentines ląsteles vadina. Terminas totipotentas reiškia faktą, kad jie turi bendrą potencialą išsivystyti į bet kurią kūno ląstelę.
Tinkamai stimuliuojant, ląstelės gali tapti kraujo ląstelėmis, odos ląstelėmis ir visais kitais ląstelių tipais, kurių reikia organizmui.
Ankstyvuoju nėštumo laikotarpiu blastocistos stadija tęsiasi maždaug 5 dienas, kol embrionas įsodinamas į gimdą arba gimdą. Šiame etape kamieninės ląstelės pradeda skirtis.
Embrioninės kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į daugiau ląstelių tipų nei suaugusios kamieninės ląstelės.
Mesenchiminės kamieninės ląstelės (MSC)
MSC atsiranda iš jungiamojo audinio arba stromos, supančios kūno organus ir kitus audinius.
Mokslininkai naudojo MSC, kad sukurtų naujus kūno audinius, tokius kaip kaulai, kremzlės ir riebalų ląstelės. Vieną dieną jie gali atlikti svarbų vaidmenį sprendžiant įvairiausias sveikatos problemas.
Indukuotos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPS)
Mokslininkai juos sukuria laboratorijoje, naudodami odos ląsteles ir kitas specifinio audinio ląsteles. Šios ląstelės elgiasi panašiai kaip embrioninės kamieninės ląstelės, todėl jos gali būti naudingos kuriant įvairius gydymo būdus.
Tačiau reikia daugiau tyrimų ir plėtros.
Norėdami auginti kamienines ląsteles, mokslininkai pirmiausia ištraukia mėginius iš suaugusio audinio arba embriono. Tada jie patalpina šias ląsteles į kontroliuojamą kultūrą, kur jos dalijasi ir dauginasi, bet toliau nespecializuoja.
Kamieninės ląstelės, kurios dalijasi ir dauginasi kontroliuojamoje kultūroje, vadinamos kamieninių ląstelių linija.
Tyrėjai valdo ir dalijasi kamieninių ląstelių linijomis įvairiais tikslais. Jie gali paskatinti kamienines ląsteles specializuotis tam tikru būdu. Šis procesas yra žinomas kaip nukreipta diferenciacija.
Iki šiol buvo lengviau užauginti daug embrioninių kamieninių ląstelių nei suaugusių kamieninių ląstelių. Tačiau mokslininkai daro pažangą abiejų tipų ląstelėse.
Kamieninių ląstelių tipai
Tyrėjai skirsto kamienines ląsteles pagal jų galimybes diferencijuotis į kitas ląstelių rūšis.
Embriono kamieninės ląstelės yra stipriausios, nes jų užduotis yra tapti visų tipų kūno ląstelėmis.
Į visą klasifikaciją įeina:
Totipotentas: Šios kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į visus galimus ląstelių tipus. Pirmosios ląstelės, atsirandančios dalijant zigotai, yra totipotentinės.
Pluripotentas: šios ląstelės gali virsti beveik bet kokia ląstele. Ankstyvojo embriono ląstelės yra pluripotentinės.
Multipotent: Šios ląstelės gali diferencijuotis į glaudžiai susijusią ląstelių šeimą. Pavyzdžiui, suaugusios kraujodaros kamieninės ląstelės gali tapti raudonaisiais ir baltaisiais kraujo kūneliais arba trombocitais.
Oligopotentas: jie gali diferencijuotis į keletą skirtingų ląstelių tipų. Suaugusių limfoidinių ar mieloidinių kamieninių ląstelių tai gali padaryti.
„Unipotent“: jie gali gaminti tik vienos rūšies ląsteles, kurios yra jų paties tipo. Tačiau jie vis dar yra kamieninės ląstelės, nes gali atsinaujinti. Pavyzdžiai gali būti suaugusių raumenų kamieninės ląstelės.
Embrioninės kamieninės ląstelės laikomos pluripotentinėmis, o ne totipotentinėmis, nes jos negali tapti papildomų embrionų membranų ar placentos dalimi.
Naudoja
Pačios kamieninės ląstelės neatlieka jokio tikslo, tačiau yra svarbios dėl kelių priežasčių.
Pirma, tinkamai stimuliuojant, daugelis kamieninių ląstelių gali atlikti bet kokio tipo ląstelių vaidmenį ir tinkamomis sąlygomis gali regeneruoti pažeistus audinius.
Šis potencialas gali išgelbėti gyvybes arba atitaisyti žmonių žaizdas ir audinių pažeidimus po ligos ar traumos. Mokslininkai mato daugybę galimų kamieninių ląstelių panaudojimo būdų.
Audinių regeneracija
Audinių regeneracija yra bene svarbiausias kamieninių ląstelių panaudojimas.
Iki šiol žmogus, kuriam prireikė, pavyzdžiui, naujo inksto, turėjo laukti donoro ir tada jam atlikti transplantaciją.
Donorų organų trūksta, tačiau, nurodydami kamienines ląsteles tam tikru būdu diferencijuoti, mokslininkai galėtų jas panaudoti tam tikro audinio tipo ar organo auginimui.
Kaip pavyzdį, gydytojai jau panaudojo kamienines ląsteles, esančias tiesiai po odos paviršiumi, kad pagamintų naują odos audinį. Tuomet jie gali atitaisyti sunkų nudegimą ar kitą traumą, skiepydami šį audinį ant pažeistos odos, ir nauja oda vėl išaugs.
Širdies ir kraujagyslių ligų gydymas
2013 m. Masačusetso bendrosios ligoninės tyrėjų grupė pranešė Ankstyvasis leidimas „PNAS“ kad laboratorinėse pelėse jie sukūrė kraujagysles, naudodami žmogaus kamienines ląsteles.
Per 2 savaites nuo kamieninių ląstelių implantavimo atsirado krauju perpiltų indų tinklai. Šių naujų kraujagyslių kokybė buvo tokia pat gera, kaip šalia esančių natūralių kraujagyslių.
Autoriai tikėjosi, kad tokio tipo technika ilgainiui gali padėti gydyti širdies ir kraujagyslių bei kraujagyslių ligomis sergančius žmones.
Smegenų ligų gydymas
Vieną dieną gydytojai gali panaudoti pakaitines ląsteles ir audinius smegenų ligoms, tokioms kaip Parkinsono ir Alzheimerio liga, gydyti.
Pavyzdžiui, Parkinsono ligos metu smegenų ląstelių pažeidimas sukelia nekontroliuojamus raumenų judesius. Mokslininkai galėtų naudoti kamienines ląsteles pažeistam smegenų audiniui papildyti. Tai gali sugrąžinti specializuotas smegenų ląsteles, kurios sustabdo nekontroliuojamus raumenų judesius.
Mokslininkai jau bandė diferencijuoti embrionines kamienines ląsteles pagal šių tipų ląsteles, todėl gydymas yra perspektyvus.
Ląstelių trūkumo terapija
Mokslininkai tikisi, kad vieną dieną laboratorijoje pavyks sukurti sveikas širdies ląsteles, kurias jos galėtų persodinti širdies ligomis sergantiems žmonėms.
Šios naujos ląstelės galėtų ištaisyti širdies pažeidimus, pakartotinai apgyvendindamos širdį sveikais audiniais.
Panašiai I tipo cukriniu diabetu sergantys žmonės galėtų gauti kasos ląsteles, kad pakeistų insuliną gaminančias ląsteles, kurias jų pačių imuninė sistema prarado arba sunaikino.
Vienintelė dabartinė terapija yra kasos persodinimas, ir transplantacijai galima gauti labai nedaug kasos.
Kraujo ligų gydymas
Gydytojai dabar reguliariai naudoja suaugusių kraujodaros kamienines ląsteles tokioms ligoms gydyti kaip leukemija, pjautuvinių ląstelių anemija ir kitoms imunodeficito problemoms gydyti.
Hematopoetinės kamieninės ląstelės atsiranda kraujyje ir kaulų čiulpuose ir gali gaminti visų tipų kraujo ląsteles, įskaitant raudonąsias, pernešančias deguonį, ir baltąsias, kovojančias su liga.
Kamieninių ląstelių dovanojimas ar surinkimas
Žmonės gali paaukoti kamienines ląsteles, kad padėtų artimam žmogui, arba galbūt savo reikmėms ateityje.
Aukos gali būti iš šių šaltinių:
Kaulų čiulpai: Šios ląstelės imamos naudojant bendrą anesteziją, paprastai iš klubo ar dubens kaulo. Tada technikai izoliuoja kamienines ląsteles nuo kaulų čiulpų, kad jas būtų galima laikyti ar paaukoti.
Periferinės kamieninės ląstelės: asmuo gauna kelias injekcijas, dėl kurių kaulų čiulpai išleidžia kamienines ląsteles į kraują. Tada kraujas pašalinamas iš kūno, mašina išskiria kamienines ląsteles, o gydytojai grąžina kraują į kūną.
Virkštelės kraujas: kamienines ląsteles galima paimti iš virkštelės po gimdymo, nepakenkiant kūdikiui. Kai kurie žmonės dovanoja virkštelės kraują, o kiti jį saugo.
Šis kamieninių ląstelių rinkimas gali būti brangus, tačiau ateities poreikių pranašumai yra šie:
- kamieninės ląstelės yra lengvai prieinamos
- mažesnė tikimybė, kad persodintas audinys bus atmestas, jei jis gaunamas iš paties recipiento kūno
Tyrimai ir moksliniai atradimai
Kamieninės ląstelės yra naudingos ne tik kaip galimi gydymo būdai, bet ir tyrimų tikslais.
Pavyzdžiui, mokslininkai nustatė, kad įjungus ar išjungus konkretų geną, jis gali diferencijuotis. Tai žinant, jie gali ištirti, kurie genai ir mutacijos sukelia kokį nors poveikį.
Ginkluoti šiomis žiniomis, jie gali sužinoti, kas sukelia daugybę ligų ir būklių, iš kurių kai kurių dar nėra.
Nenormalus ląstelių dalijimasis ir diferenciacija lemia vėžį ir įgimtą negalią, atsirandančią dėl gimimo. Žinojimas, dėl ko ląstelės dalijasi neteisingai, gali padėti išgydyti.
Kamieninės ląstelės taip pat gali padėti kurti naujus vaistus. Užuot bandę vaistus su savanoriais žmonėmis, mokslininkai gali įvertinti, kaip vaistas veikia normalų, sveiką audinį, išbandydamas audinį, išaugintą iš kamieninių ląstelių.
Vaizdo įrašas: kas yra kamieninės ląstelės?
Peržiūrėkite vaizdo įrašą, kad sužinotumėte daugiau apie kamienines ląsteles.
Ginčas
Buvo kilę ginčų dėl kamieninių ląstelių tyrimų. Tai daugiausia susiję su darbu su embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis.
Embrionų naudojimas kamieninėms ląstelėms
Argumentas prieš embrioninių kamieninių ląstelių naudojimą yra tas, kad jis sunaikina žmogaus blastocistą, o apvaisintas kiaušinėlis negali virsti žmogumi.
Šiais laikais mokslininkai ieško būdų, kaip sukurti ar naudoti kamienines ląsteles, kuriose nėra embrionų.
Žmonių ir gyvūnų maišymas
Kamieninių ląstelių tyrimai dažnai apima žmogaus ląstelių įterpimą į gyvūnus, tokius kaip pelės ar žiurkės. Kai kurie žmonės teigia, kad tai gali sukurti organizmą, kuris yra žmogaus dalis.
Kai kuriose šalyse embrioninių kamieninių ląstelių linijų gamyba yra neteisėta. Jungtinėse Amerikos Valstijose mokslininkai gali kurti arba dirbti su embrioninėmis kamieninių ląstelių linijomis, tačiau federalinių lėšų panaudojimas kamieninių ląstelių linijų, sukurtų po 2001 m. Rugpjūčio mėn., Tyrimams yra neteisėtas.
Kamieninių ląstelių terapija ir FDA reguliavimas
Kai kurie žmonės jau siūlo „kamieninių ląstelių terapiją“ įvairiais tikslais, pavyzdžiui, nuo senėjimo.
Tačiau dauguma šių naudojimo būdų neturi JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) patvirtinimo. Kai kurie iš jų gali būti neteisėti, o kiti - pavojingi.
Kiekvienas, kuris svarsto kamieninių ląstelių gydymą, turėtų pasitarti su tiekėju arba FDA, ar produktas yra patvirtintas ir ar jis pagamintas taip, kad atitiktų FDA saugos ir efektyvumo standartus.
