СТВОЛОВИ КЛЕТКИ: ВИДОВЕ, ПРИЛОЖЕНИЯ И КЪДЕ СЕ НАМИРАТ - НЕВРОПСИХОЛОГИЯ - 2025

Стволовите клетки са вид клетка, която се намира естествено във всички многоклетъчни живи същества. Те се характеризират със свойството да се диференцират във всеки тип клетки и да се разделят, за да произведат повече стволови клетки.

Този тип клетки са много важни от преди раждането, тъй като няколко дни след присъединяването на двете гамети започват да се делят и размножават, създавайки стволови клетки, които ще се специализират и ще създадат различни органи и тъкани в тялото на ембриона.

Илюстрация на стволови клетки

Значението на стволовите клетки се състои в техния невероятен потенциал да развиват и формират почти всеки тип клетки. Тази способност може да се използва за поправяне и попълване на повредени или унищожени клетки.

В момента клиничното приложение на стволови клетки се изследва при множество заболявания като Паркинсон, Алцхаймер или някои вродени състояния. Освен това вече има продукти на базата на стволови клетки, които започнаха да се използват в международен план в ортопедичната медицина.

Има ли стволови клетки при възрастни или само при деца?

Стволовите клетки все още съществуват при възрастни индивиди, макар и в по-малко количество и с по-малък потенциал, отколкото в ембрионалния стадий.

Тези стволови клетки присъстват в определени структури като костен мозък, мускули и мозък; Благодарение на тях увредените клетки могат да бъдат заменени и органите да продължат да функционират нормално.

Какви разлики имат с другите видове клетки?

Най-общо може да се каже, че стволовите клетки имат три основни свойства, които ги разграничават от другите клетки:

• Те могат да се възпроизвеждат за дълги периоди от време.
• Те не са специализирани.
• Те могат да се специализират във всеки тип клетки.

Тези свойства ги правят потенциално полезни за лечение на някои заболявания, причинени от износването или дегенерацията на някои клетки, като невродегенеративни заболявания.

Тези невероятни свойства на стволовите клетки са изследвани за първи път само преди 35 години, през 1981 г., когато група изследователи откриват, че е възможно да се извлекат стволови клетки от миши ембрион.

Едва през 1998 г., когато проучванията, проведени с мишки, могат да бъдат екстраполирани върху хора, когато първите стволови клетки бяха извлечени от човешки ембриони и култивирани in vitro, за да се проучи тяхната функция и свойства. Тези стволови клетки се наричат ​​ембрионални стволови клетки.

През 2006 г. настъпи поредният крайъгълен камък в историята на изследването на стволовите клетки, група изследователи откриха как някои възрастни клетки могат да бъдат препрограмирани генетично, за да се създадат стволови клетки, които могат да се специализират в някои видове клетки. Този тип стволови клетки се нарича индуцирана плюрипотентна стволова клетка (iPS).

Въпреки че през тези 35 години е постигнат голям напредък в изследването на стволови клетки, все още са необходими още изследвания, за да ги разберем по-добре и да можем да ги използваме при създаването на нови терапии и при изследването на човешкото нормативно развитие.

Видове стволови клетки

Стволовите клетки могат да бъдат категоризирани като цяло според нивото им на зреене в индуцирани ембрионални, фетални, възрастни стволови клетки и индуцирани плюрипотентни стволови клетки.

Също така, не всички стволови клетки имат един и същ потенциал да се диференцират във всеки тип клетки. В зависимост от типа клетки, в които стволовите клетки могат да бъдат диференцирани, те могат да бъдат:

Тотипотентен (или всемогъщ)

Морула, тотипотентна клетка. Източник: Pidalka44 Те могат да се диференцират във всеки тип клетки. Тези клетки могат да бъдат открити само в морулата (съвкупността от клетки, която възниква след обединението на двете гамети) и теоретично в ембрионите, въпреки че ембрионалните стволови клетки все още не са успели да се развият и създават всички видове на клетките.

плурипотентни

Колония от човешки ембрионални стволови клетки. Източник: Публично достояние

Те са следващата стъпка за тотипотентните стволови клетки и могат да се диференцират в почти всеки тип клетки. Ембрионалните клетъчни култури и индуцираните стволови клетки са плюрипотентни.

мултипотентния

Конфокална микрография на GFP-положителни невронни прекурсорни клетки (зелени) в обонятелната крушка на плъхове. Източник: Олег Цупиков Те могат да се разграничат в голямо разнообразие от клетки, но само тези, които принадлежат към група свързани клетки. Например многопотентните клетки в сърцето могат да се диференцират само в тъкани, които съставляват сърцето. Тези клетки могат да бъдат събрани от плода.

Oligopotent

Незрели миелоидни (олигопотентни) дендритни клетки Източник: Йозеф Ноймюлер, Силвия Емануела Ноймюлер-Губер, Йоханес Хубер, Адолф Елингер и Томас Вагнер Те могат да се диференцират в няколко типа клетки, например да образуват една и съща тъкан. Възрастните стволови клетки са олигопотентни.

Unipotent

Хематоцити тип фетални хепатоласти (унипотентни стволови клетки). Източник: Катедра по хистология, Медицински колеж на Ягелонския университет Те могат да се разграничат само в един тип клетки. Тези стволови клетки се различават от нормалните клетки за възрастни по това, че поддържат репродуктивното си свойство за дълъг период от време (преди да се диференцират). Този тип стволови клетки могат да се намерят например в някои мускули.

Ембрионална стволова клетка

Ембрионални стволови клетки на мишка. Източник: Национална научна фондация

Ембрионалните стволови клетки се извличат от ембрионите. Повечето идват от гамети, които са оплодени in vitro, а не от естествено бременни жени. На теория те са тотипотентни, тоест могат да пораждат всякакъв тип клетки, въпреки че в момента в лабораторията могат да се култивират само някои видове клетки.

След като стволовите клетки се екстрахират, се извършва култура, в която клетките и хранителният материал (културална среда) се въвеждат в лабораторна чиния. В културата клетките растат и започват да се делят, създавайки тънък слой, който се простира върху цялата повърхност на плаката.

Фетални стволови клетки

Фетална стволова клетка. Източник: Teixeira, J., Rueda, BR, and Pru, JK, Маточни стволови клетки (30 септември 2008 г.), StemBook, ed. Общност за изследване на стволови клетки, StemBook, doi / 10.3824 / стволник.1.16.1, Феталните стволови клетки се получават от плода (от 10-та гестационна седмица). Тези клетки могат да бъдат намерени в повечето тъкани на плода.

Тези стволови клетки са многопотентни, тоест могат да се диференцират в някои видове клетки, които са свързани например в няколко подобни тъкани, за да образуват един и същ орган.

Възрастни стволови клетки

Микрография на стволова клетка за възрастни, показваща типични ултраструктурни характеристики. Източник: Робърт М. Хънт, Приписване на Creative Commons

В някои тъкани за възрастни, като кожа, мускули, черва и костен мозък, има стволови клетки за възрастни, които могат да се размножават и диференцират в клетки от една и съща тъкан, за да заменят мъртвите или увредените клетки, така че те са олигопоенти. Стволовите клетки за възрастни също могат да бъдат открити в кръвта от пъпна връв.

Например, в костния мозък има кръвни стволови клетки, които узряват в зрели кръвни клетки (червени кръвни клетки, бели кръвни клетки или тромбоцити).

Изследванията с този клетъчен тип са много напреднали и в момента се извършват трансплантации на стволови клетки на възрастни от костен мозък или пъпна връв за лечение на кръвни заболявания като миелодиспластични и миелопролиферативни синдроми.

Терапевтичният потенциал на други възрастни стволови клетки като мезенхимни клетки, които произвеждат клетки от кост, хрущял и мазнини, понастоящем се изследва за лечение на заболявания като артрит.

Индуцирани плюрипотентни стволови клетки

Индуцирани плюрипотентни стволови клетки. Източник: Gepstein Laboratory

Индуцираните плюрипотентни стволови клетки (iPS) са вече специализирани клетки за възрастни (например от кожата), които са генетично препрограмирани in vitro, за да имат свойствата на ембрионалните стволови клетки.

За да се препрограмират клетките на възрастни, те се вземат от възрастни и се отглеждат в чиния, където вирусите, създадени в лабораторията със специфични гени, се вмъкват, за да се интегрират с клетките и да променят генетичната им информация.

Въпреки че iPS клетките и ембрионалните клетки споделят много характеристики, те не са напълно еднакви, тези разлики в момента се изследват, както и новите процедури за създаване на iPS.

Въпреки че са необходими повече изследвания, iPS клетките вече се използват за тестване на ефекта на някои лекарства, които са в клинични изпитвания и се очаква да бъдат полезни за трансплантация в близко бъдеще.

Клетъчните трансплантации на IPS понастоящем не се извършват, тъй като някои изследвания върху животни са довели до ракови образувания, вероятно поради техниката, използвана за препрограмиране на клетките.

Стволови клетки

Бластоциста, вътрешно има стволови клетки. Източник: Gnzlndrs

Културните клетки на стволови клетки не са 100% ефективни, има моменти, когато клетките не растат и не се делят. Но когато културата е ефективна, се вземат групи от стволови клетки и се създават нови популации, които ще продължат да се делят и ще започнат да се диференцират. Стволовите клетки могат да бъдат замразени и съхранявани във всяка точка на процеса.

По време на култивирането стволовите клетки могат спонтанно да се групират и да се специализират във всякакъв вид тъкан (мускулна, нервна…). Това, че те са в състояние да се специализират, е знак, че клетките са в добро състояние, но в идеалния случай процесът на специализация се контролира от изследователите за създаване на специфични клетъчни популации.

За да контролират диференциацията на ембрионалните стволови клетки, изследователите модулират химичния състав на културната среда, квадрата или самите клетки, като вмъкват в нея специфични гени.

Чрез множество проучвания са създадени протоколи, показващи какви параметри трябва да бъдат модифицирани и как да се направи, за да се създадат специфични клетъчни култури.

В момента трансплантациите на ембрионални стволови клетки не се извършват при хора, тъй като при някои проучвания с животни е установено, че те могат да доведат до развитие на ракови заболявания. Все още изследванията продължават и те обещават голямо бъдеще за лечение.

Лечение на стволови клетки

В момента най-проучваната и практикувана клинична употреба на стволови клетки е трансплантация на кръвни стволови клетки (хематопоетични) от костния мозък или пъпната връв. Те се използват за лечение на проблеми с кръвта и имунната система, както и за подновяване на увредените клетки след лечение с химиотерапия или лъчелечение.

Всяка година повече от 26 000 души се лекуват в Европа с трансплантация на хеметапоетични стволови клетки всяка година. Заболяванията, които понастоящем могат да бъдат лекувани с трансплантация, са:

Левкемии и лимфоми

• Остра миелогенна левкемия.
• Остра лимфобластна левкемия.
• Хронична миелогенна левкемия.
• Хронична лимфобластна левкемия.
• Ювенилна миеломоноцитна левкемия.
• Лимфом на Ходжкин.
• Неходжкинов лимфом.

Болести, свързани с костния мозък

• Тежка апластична анемия.
• Анемия на Фанкони.
• Пароксизмална нощна хемоглобинурия.
• Чиста аплазия на червените кръвни клетки.
• Вродена тромбоцитопения / амегакариоцитоза.
• Миелопролиферативен и миелодиспластичен синдром.
• Множествена миелома.

Наследствени заболявания на имунната система

• Тежък комбиниран имунодефицит.
• Синдром на Wiskott-Aldrich.

Хемоглобинопатии (заболявания на червените кръвни клетки)

• Бета таласемия майор.
• Болест на сърповите клетки

Наследствени метаболитни заболявания

• Болест на Крабе.
• Синдром на Хърлер.
• Адренолевкодистрофия.
• Метахроматична левкодистрофия.

Други приложения

Друго приложение на трансплантации на стволови клетки са кожни присадки. Това приложение е може би най-старото, тъй като се използва от преди наистина да разберете как са работили стволовите клетки.

Кожните присадки обикновено се правят само в крайни случаи, когато лицето има големи участъци от кожата, увредени, например от силно изгаряне.

Първото присаждане на кожата е извършено през 1970 г. и оттогава техниката е усъвършенствана, въпреки че все още има дълъг път, тъй като в момента присадената кожа не е в състояние да развие космени частици или потни жлези.

Holoclar

Последното приложение на стволови клетки, одобрено в Европа, е Holoclar, лечение за възстановяване на щетите, които роговицата може да е претърпяла, независимо дали са рани или изгаряния.

Процедурата се състои в извличане на малка част от лимбалните клетки в добро състояние, отговорни за поправянето на роговицата, и култивирането им в лабораторията, докато образуват тънък роговичен слой, който може да бъде трансплантиран в окото на пациента.

Регенерация на тъканите

Други възможни приложения на стволови клетки се изследват в клинични изпитвания. Основните приложения, открити в изследванията, са регенерацията на тъканите и органите, лечението на наранявания, лечението на сърдечно-съдови заболявания и лечението на мозъчни заболявания.

Използването на стволови клетки за регенерация на тъкани и органи е може би най-проученото му приложение. Ако органите или тъканите са създадени от стволови клетки, те могат да бъдат трансплантирани на хора, които се нуждаят от тях, всъщност първият бъбрек със стволови клетки вече е създаден и резултатите са обещаващи.

Сърдечно-съдови заболявания

Резултатите от изследванията за използването на стволови клетки при лечението на сърдечно-съдови заболявания също са много обнадеждаващи.

През 2013 г. група изследователи от Общата болница в Масачузетс (САЩ) създадоха кръвоносни съдове от части от човешки стволови клетки, които бяха имплантирани в мишки и работеха правилно. В момента изследванията продължават и те се опитват безопасно да го прилагат върху хора.

Мозъчни заболявания

Използването на стволови клетки за лечение на мозъчни заболявания като болестта на Паркинсон или Алцхаймер се изследва, като се използват ембрионални стволови клетки за техния потенциал за диференциация. Резултатите изглеждат обещаващи, въпреки че проучванията все още са в много ранен етап.

Изследването на стволовите клетки се извършва не само за лечение на заболявания, те също се изучават, за да се разбере нормалното развитие на здравите клетки и да се разберат по-добре някои процеси като клетъчно делене и диференциране.

Препратки

1. Де Лука, М. (1 септември 2015 г.). Какви заболявания и състояния могат да бъдат лекувани със стволови клетки? Получено от EuroStemCell.
2. Международно общество за изследвания на стволови клетки, ISSCR. (SF). Видове стволови клетки. Произведено на 20 юни 2016 г. от по-близък поглед към стволови клетки.
3. Министерство на науката, технологиите и производителните иновации на Аржентинската република. (SF). Произведено на 20 юни 2016 г. от incucai.
4. Национални здравни институти. (5 март 2015 г.). Информация за стволовите клетки. Получено от Националните здравни институти.
5. Schöler, HR (2007). Потенциалът на стволовите клетки: инвентар. В N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (стр. 28). Издателство Ашгейт.
6. За стволовите клетки. (SF). Лечение на стволови клетки. Произведено на 20 юни 2016 г. от sobrecélulasmadre.com.
7. Условия за ползване Политика за поверителност EEO / Affirmative Action Employer. (SF). Заболявания, които могат да се лекуват чрез трансплантации. Проверено на 20 юни 2016 г. от Be the match.