Typy kmenových buněk, aplikace a kde jsou

kmenových buněk Jedná se o typ buněk, které se přirozeně nacházejí ve všech mnohobuněčných živých bytostech a jsou charakterizovány vlastnostmi diferenciace v jakémkoli typu buněk a dělením za vzniku více kmenových buněk..

Kmenové buňky jsou důležité před narozením, protože během několika dnů po spojení se tyto dvě gamety začnou dělit a množí se specializované kmenové buňky, které umožní vznik různých orgánů a tkání embryonálního těla..

Význam kmenových buněk spočívá v jejich úžasném potenciálu rozvíjet a tvořit téměř jakýkoliv typ buněk. Tato schopnost může být použita k opravě a doplnění poškozených nebo zničených buněk. 

V současné době je zkoumána klinická aplikace kmenových buněk u mnoha onemocnění, jako je Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba nebo některé vrozené stavy. Kromě toho již existují produkty založené na kmenových buňkách, které se začaly v mezinárodním měřítku používat v ortopedické medicíně.

Kmenové buňky přetrvávají u dospělých jedinců, i když v menším množství a s menším potenciálem než v embryonálním stadiu. Tyto kmenové buňky jsou přítomny v určitých strukturách, jako je kostní dřeň, svaly a mozek, a díky nim mohou být poškozené buňky nahrazeny a orgány mohou i nadále fungovat normálně..

Obecně lze říci, že kmenové buňky mají tři hlavní vlastnosti, které je odlišují od ostatních buněk:

• Mohou se množit po dlouhou dobu.
• Nejsou specializovaní.
• Mohou se specializovat na jakýkoliv typ buněk.

Tyto vlastnosti je činí potenciálně přínosnými pro léčbu některých onemocnění způsobených opotřebením nebo degenerací některých buněk, jako jsou neurodegenerativní onemocnění.

Tyto neuvěřitelné vlastnosti kmenových buněk byly poprvé zkoumány před 35 lety, v roce 1981, kdy skupina vědců zjistila, že je možné extrahovat kmenové buňky z myšího embrya..

Teprve v roce 1998, kdy se studie na myších mohly extrapolovat na člověka, když byly první lidské embryonální kmenové buňky extrahovány a kultivovány in vitro ke studiu jejich funkce a jejich vlastností. Tyto kmenové buňky se nazývají embryonální kmenové buňky.

V roce 2006 došlo k dalšímu milníku v historii studia kmenových buněk, skupina vědců zjistila, jak by mohly být některé dospělé buňky geneticky přeprogramovány tak, aby vznikly kmenové buňky, které se mohou specializovat na některé typy buněk. Tento typ kmenových buněk se nazývá indukovaná pluripotentní kmenová buňka (iPS)..

Ačkoliv v těchto 35 letech bylo ve výzkumu kmenových buněk dosaženo velkého pokroku, stále je zapotřebí více studií, které by je lépe znaly a mohly by je využít při tvorbě nových terapií a při studiu normativního vývoje člověka..

Typy kmenových buněk

Kmenové buňky mohou být kategorizovány obecným způsobem podle úrovně zrání v embryonálních, fetálních, dospělých kmenových buňkách a indukovaných pluripotentních kmenových buňkách..

Navíc ne všechny kmenové buňky mají stejný potenciál diferencovat se v jakémkoliv typu buněk. V závislosti na typu buněk, ve kterých můžete kmenové buňky diferencovat, může být:

• Totipotentní (nebo všemocný), pokud se mohou odlišit v jakémkoli typu buňky. Tyto buňky mohou být nalezeny pouze v morule (soubor buněk, které se vyskytují po spojení dvou gamet) a teoreticky v embryích, i když dosud nebylo možné, aby se embryonální kmenové buňky vyvíjely a vytvářely všechny typy. buněk.

• Pluripotent, jsou dalším krokem totipotentních kmenových buněk a mohou se diferencovat na téměř jakýkoli typ buněk. Kultury embryonálních buněk a indukované kmenové buňky jsou pluripotentní.

• Multipotentní, pokud mohou být diferencovány na širokou škálu buněk, ale pouze ty, které patří do skupiny příbuzných buněk. Například multipotentní buňky srdce mohou být diferencovány pouze ve tkáních, které tvoří uvedený orgán. Tyto buňky mohou být extrahovány z plodů.

• Oligopotentní, pokud se mohou diferencovat do několika typů buněk, například za vzniku stejné tkáně. Dospělé kmenové buňky jsou oligopotentní.

• Jedinečný, pokud se mohou diferencovat pouze na jeden typ buněk. Tyto kmenové buňky se liší od normálních dospělých buněk v tom, že si udržují svou reprodukční vlastnost po dlouhou dobu (před rozlišením). Tento typ kmenových buněk lze nalézt například v některých svalech.

Embryonální kmenové buňky

Embryonální kmenové buňky jsou extrahovány z embryí. Většina pochází z gamet, které byly oplodněny in vitro a ne přirozeně od těhotných žen. Teoreticky jsou totipotentní, to znamená, že mohou vést ke vzniku jakéhokoliv typu buněk, ačkoli v laboratoři lze v současné době kultivovat pouze některé typy buněk..

Jakmile jsou kmenové buňky odstraněny, provede se kultura, ve které jsou buňky a nutriční materiál (kultivační médium) zavedeny do laboratorní misky. V kultuře buňky rostou a začínají se dělit a vytvářejí tenkou vrstvu, která se rozprostírá po celém povrchu desky.

Kultury kmenových buněk nejsou 100% účinné, jsou doby, kdy buňky nerostou nebo se nerozdělují. Když však byla plodina účinná, jsou odebrány skupiny kmenových buněk a jsou vytvořeny nové populace, které se budou i nadále dělit a začnou se diferencovat. Kmenové buňky mohou být zmrazeny a uloženy kdykoliv během procesu.

Během kultivace mohou být kmenové buňky seskupeny a spontánně se specializují v jakémkoli typu tkáně (svalové, nervové ...). Schopnost specializovat se je známkou toho, že buňky jsou chráněny v dobrém stavu, ale ideálně je proces specializace řízen výzkumníky, aby vytvořili specifické buněčné populace..

K řízení diferenciace embryonálních kmenových buněk výzkumníci modulují chemické složení kultivačního média, samotného čtverce nebo buněk vložením specifických genů..

Prostřednictvím více studií byly vytvořeny protokoly, které indikují, které parametry je třeba modifikovat a jak to udělat, aby se vytvořily specifické buněčné kultury..

Transplantace embryonálních kmenových buněk se v současné době u lidí neprovádí, protože v některých studiích se zvířaty bylo pozorováno, že mohou vést k rozvoji rakoviny. Přesto výzkum pokračuje a jsou velmi slibné pro budoucí léčbu.

Fetální kmenové buňky

Jak naznačuje její název, fetální kmenové buňky se získávají z plodů (od 10. týdne těhotenství). Tyto buňky lze nalézt ve většině tkání plodu.

Tyto kmenové buňky jsou multipotentní, to znamená, že mohou být diferencovány na některé typy buněk, které jsou příbuzné například v několika podobných tkáních za vzniku stejného orgánu..

Dospělé kmenové buňky

V některých dospělých tkáních, jako je kůže, svaly, střeva a kostní dřeň, existují dospělé kmenové buňky, které mohou proliferovat a diferencovat se do buněk ve stejné tkáni, aby nahradily mrtvé nebo poškozené buňky, takže jsou oligopetentní. Dospělé kmenové buňky lze také nalézt v pupečníkové krvi.

Například v kostní dřeni jsou krevní kmenové buňky, které zrají a proměňují se ve zralé krevní buňky (červené krvinky, bílé krvinky nebo krevní destičky).

Výzkum s tímto typem buněk je velmi pokročilý a transplantace dospělých kmenových buněk z kostní dřeně nebo pupečníkové krve jsou v současné době prováděny k léčbě krevních onemocnění, jako jsou myelodysplastické a myeloproliferativní syndromy..

Terapeutický potenciál jiných dospělých kmenových buněk, jako jsou mesenchymální buňky, které produkují kosti, chrupavky a tukové buňky pro léčbu onemocnění, jako je artritida, je v současné době zkoumán..

Indukované pluripotentní kmenové buňky

Indukované pluripotentní kmenové buňky (iPS) jsou již specializované dospělé buňky (např. Z kůže), které byly geneticky přeprogramovány in vitro, aby měly vlastnosti embryonálních kmenových buněk..

Pro přeprogramování dospělých buněk jsou tyto buňky extrahovány z dospělých a pěstovány v destičce, kde jsou viry vytvořené v laboratoři vloženy specifickými geny tak, aby se integrovaly s buňkami a modifikovaly jejich genetické informace..

I když buňky iPS a embryonální buňky sdílejí mnoho charakteristik, nejsou zcela rovnocenné, tyto rozdíly se v současné době zkoumají, stejně jako nové postupy pro vytvoření iPS.

I když je zapotřebí více výzkumu, buňky iPS se již používají ke kontrole účinku některých léků, které jsou v klinických studiích, a v blízké budoucnosti se očekává, že budou užitečné při provádění transplantací..

Transplantace buněk iPS se v současné době neprovádí, protože některé studie se zvířaty vyvolaly vznik rakovinných útvarů, pravděpodobně v důsledku techniky používané k přeprogramování buněk..

Léčba kmenovými buňkami

V současné době je klinickým použitím nejvíce studovaných a používaných kmenových buněk transplantace krevních kmenových buněk (hematopoietic) z kostní dřeně nebo pupeční šňůry. Používají se k léčbě problémů s krví a imunitním systémem a také k obnově poškozených buněk po léčbě chemoterapií nebo radioterapií..

Každý rok je v Evropě každý rok léčeno více než 26 000 lidí transplantací hemetapoietických kmenových buněk. Onemocnění, která mohou být v současnosti léčena transplantací, jsou:

• Leukémie a linformy, jako jsou:
  • Akutní myeloidní leukémie.
  • Akutní lymfoblastická leukémie.
  • Chronická myeloidní leukémie.
  • Chronická lymfoblastická leukémie.
  • Juvenilní myelomonocytární leukémie.
  • Hodgkinův lymfom.
  • Non-Hodgkinův lymfom.
• Nemoci související s kostní dřeň, jako jsou:
  • Závažná aplastická anémie.
  • Fanconiho anémie.
  • Paroxyzmální noční hemoglobinurie.
  • Aplasie čistých červených krvinek.
  • Vrozená trombocytopenie / amekariocytóza.
  • Myeloproliferativní a myelodysplastický syndrom.
  • Mnohočetný myelom.
• Onemocnění dědičného imunitního systému, jako jsou:
  • Těžká kombinovaná imunodeficience.
  • Wiskott-Aldrichův syndrom.
• Hemoglobinopatie (onemocnění červených krvinek), jako jsou:
  • Beta thalassemia major.
  • Choroba srpkovitých buněk.
• Dědičná metabolická onemocnění, jako jsou:
  • Krabbeho nemoc.
  • Hurlerův syndrom.
  • Adrenoleukodystrofie.
  • Metachromatická leukodystrofie.
• Jiné stavy a rakoviny.

Další z aplikací transplantací kmenových buněk jsou kožní štěpy. Tato aplikace je možná nejstarší, protože byla použita dříve, než skutečně pochopili, jak fungují kmenové buňky.

Kožní štěpy se obvykle provádějí pouze v extrémních případech, kdy osoba poškodila velké oblasti kůže, například těžkým popáleninami.

První kožních štěpů byla provedena v roce 1970 a od té doby zdokonaluje umění, i když je třeba ještě mnoho udělat, protože v současné době roubované kůže je schopna vyvinout na vlasy nebo potní žlázy fulículos.

Poslední aplikace kmenových buněk byl schválen v Evropě byl Holoclar, léčba opravit škody, které mohou mít utrpěl popáleniny rohovky a další zranění nebo.

Tento postup zahrnuje odstranění malé části limbální buněk v dobrém stavu, na starosti opravy rohovky, a kultivovány v laboratoři, aby se vytvořil tenký stratům corneum, které mohou být transplantovány do pacientova oka.

Další možné aplikace kmenových buněk jsou zkoumány v klinických studiích. Hlavními aplikacemi výzkumu jsou regenerace tkání a orgánů, léčba kardiovaskulárních onemocnění a léčba mozkových onemocnění..

Použití kmenových buněk pro regeneraci tkání a orgánů je možná nejvíce studoval aplikace. Jsou-li vytvořeny orgány nebo tkáně z kmenových buněk, mohou být transplantovány lidem, kteří je potřebují, ve skutečnosti již byla vytvořena první ledvin kmenových buněk a výsledky jsou slibné.

Velmi povzbudivé jsou také výsledky získané při výzkumu využití kmenových buněk při léčbě kardiovaskulárních onemocnění.

V roce 2013 vytvořila skupina výzkumníků z Massachusetts General Hospital (Spojené státy) krevní cévy do částí lidských kmenových buněk, které byly implantovány do myší a fungovaly správně. V současné době probíhá výzkum a snaží se jej aplikovat bez rizika pro člověka.

Použití kmenových buněk pro léčbu mozkových onemocnění, jako je Parkinsonova choroba nebo Alzheimerova choroba, se studuje s použitím embryonálních kmenových buněk z důvodu jejich potenciálu diferenciace. Výsledky se zdají slibné, i když studie jsou stále ve velmi rané fázi.

Studie o kmenových buněk nejen provedených k léčbě nemocí, jsou také studoval určit normální vývoj zdravých buněk a lépe pochopit některé procesy, jako je dělení a diferenciace buněk.

Odkazy

1. Z Luca, M. (1. září 2015). Jaké nemoci a stavy lze léčit kmenovými buňkami? Získáno z EuroStemCell.
2. Mezinárodní společnost pro výzkum kmenových buněk, ISSCR. (s.f.). Typy kmenových buněk. Citováno dne 20. června 2016 z Bližšího pohledu na kmenové buňky.
3. Ministerstvo vědy, technologie a produktivní inovace Argentinské republiky. (s.f.). Citováno dne 20. června 2016, od incucai.
4. Národní zdravotnické ústavy. (5. března 2015). Informace o kmenových buňkách. Získané z National Institutes of Health.
5. Schöler, H. R. (2007). Potenciál kmenových buněk: Inventarizace. V N. Knoepffler, D. Schipanski, & S. L. Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (strana 28). Ashgate Publishing.
6. Na kmenových buňkách (s.f.). Léčba kmenovými buňkami. Citováno dne 20. června 2016, od sobrecellesmadre.com.
7. Podmínky používání Zásady ochrany osobních údajů EEO / Potvrzující akce Zaměstnavatel. (s.f.). Nemoci léčitelné transplantacemi. Citováno dne 20. června 2016, z Be the match.