Стволовите клетки, със способността си да се трансформират, изглеждат прекрасно лекарство за много заболявания. Разберете какво представляват стволовите клетки, какви заболявания се използват в момента за лечение на стволови клетки и какви са перспективите за развитието на терапия със стволови клетки? Откъде идва скептицизмът на специалистите?
Стволовите клетки имат способността да се трансформират в други видове клетки. Терапията със стволови клетки със сигурност е една от най-привлекателните и обещаващи концепции в съвременната медицина. Изглежда, че списъкът на техните медицински приложения трябва да бъде безкраен - възстановяване на увредени тъкани, нарастване на заместващи органи ...
Но фактите са различни. Въпреки че произходът на изследванията на стволовите клетки се е състоял през 60-те години на миналия век, досега тяхното използване е ограничено до няколко добре дефинирани индикации.
Има много идеи за използването на стволови клетки, но въвеждането им в клинична употреба е ограничено от редица фактори, сред които въпросът за безопасността на този вид терапия излиза на преден план.
Какво представляват стволовите клетки?
Стволовите клетки са от съществено значение за формирането на човешкото тяло. В най-ранните етапи на развитие човешкият ембрион е изграден изцяло от стволови клетки. С течение на времето те претърпяват промени, пораждащи всички клетъчни линии, изграждащи човешкото тяло.
Втората важна роля на стволовите клетки е да колонизират някои тъкани на зрял организъм и да действат като „склад“. Ако е необходимо, те са в състояние да се трансформират в клетки на дадена тъкан, които умират или са повредени. Това обаче е възможно само при определени тъкани.
По този начин стволовите клетки са тези клетки, които имат способността да се трансформират в други, по-специализирани видове клетки.
Най-важната характеристика на стволовите клетки, която ги отличава от останалите клетки, е как се делят.
По време на деленето стволовата клетка е в състояние да се диференцира, т.е.да създаде дъщерна клетка от определен тип (например мускулна, нервна или епителна клетка).
Има различни видове стволови клетки, в зависимост от тяхното естество: някои могат да се трансформират във всякакъв вид дъщерни клетки, докато други са способни само да произвеждат клетки, които съставляват определен тип тъкан (повече за това по-долу).
Втората важна характеристика на стволовите клетки също е свързана с тяхното делене. По време на образуването на дъщерна клетка родителската клетка не изчезва безследно. В процеса на деление се образува още една стволова клетка, идентична на „майчината клетка“.
По този начин ефектът от разделянето на стволови клетки е една стволова клетка и една специализирана дъщерна клетка.
Този механизъм се нарича самообновяване. Благодарение на него стволовите клетки не се „износват“ и не позволяват размерът на басейна им да намалява.
Видове стволови клетки
Както вече споменахме, стволовите клетки могат да се трансформират в други видове клетки, когато се разделят. Може ли някоя стволова клетка да се превърне в дъщерна? Ами не.
Стволовите клетки са разделени на четири подгрупи, в зависимост от това колко широк спектър от клетки може да възникне от тяхното разделяне.
Стволовите клетки, които изграждат човешкия ембрион, са в състояние да дадат началото на всички видове клетъчни линии. На свой ред някои стволови клетки, които обитават тъканите на възрастен човек, могат да се трансформират само в строго определен тип клетки, които изграждат дадена тъкан.
Разделянето на стволовите клетки поради възможността за създаване на разнообразни дъщерни клетки е както следва:
- тотипотентни стволови клетки
Те са клетки с най-широк потенциал за диференциация и могат да се трансформират във всякакъв вид дъщерни клетки. Тотипотентните клетки образуват зигота (клетка в резултат на оплождането на яйцеклетка от сперматозоиди) и ембрион на най-ранните етапи от неговото развитие. Всички видове клетки, съставляващи човешкото тяло, могат да бъдат създадени от тотипотентни клетки.
- плюрипотентни стволови клетки
Плурипотентните клетки също могат да се трансформират в много видове клетки. Плацентарните клетки обаче са изключение. Плурипотентните клетки образуват т.нар ембрионален възел, който е една от структурите, образувани през първата седмица от развитието на ембриона.
Прочетете също: Развитие на плода: как се развива плодът седмица след седмица
Плурипотентните клетки на ембрионалния възел пораждат три т.нар зародишните слоеве, от които по-късно се развиват всички тъкани на нашия организъм. Въпреки че имената на зародишните слоеве звучат малко сложно (ектодерма, мезодерма и ендодерма), образуваните от тях тъкани са известни на всички.
Ектодермата е кожата и нервната система, мезодермата е кръвоносната и мускулно-скелетната система, а ендодермата е дихателната система и по-голямата част от храносмилателната система.
- мултипотентни стволови клетки
Мултипотентните клетки са група от стволови клетки с малко по-тесен потенциал за диференциация. Въпреки че те все още могат да произвеждат няколко вида клетки, те обикновено са клетки от подобен тип. Водещият пример за клетки в тази подгрупа са мултипотентните клетки на костния мозък, известни също като хематопоетични стволови клетки. Те могат да се трансформират във всякакви кръвни клетки, като червени кръвни клетки или различни видове левкоцити. Те обаче не са в състояние да произвеждат клетки, които изграждат други тъкани.
- унипотентни стволови клетки
Този тип клетки могат да станат само един тип дъщеря. Обикновено унипотентните клетки действат като резервоар за обновяване и възстановяване на тъканите на възрастни. Пример за унипотентни клетки са епидермалните стволови клетки, открити в човешката кожа.
Къде могат да се получат стволови клетки
Получаването на стволови клетки е възможно по два начина.
Първият им източник е човешкият ембрион, от който се изолират така наречените ембрионални стволови клетки. Това са клетки от тотипотентен или плурипотентен характер и следователно могат да се диференцират във всички видове тъкани.
Нарича се вторият тип стволови клетки соматични стволови клетки (или „възрастни“ стволови клетки). Този тип клетки произлиза - както подсказва името - от тялото на възрастния човек.
При нормални условия това са клетки, които обитават различни органи
- костен мозък
- мускули
- Черният дроб
- кожата
- кръвоносни съдове
В тези органи стволовите клетки действат като резервоар, позволявайки регенерацията на увредените тъкани.
Не е трудно да се отгатне, че соматичните стволови клетки имат по-ограничен потенциал за диференциация от тези на ембрионалните стволови клетки. Клетките, които идват от възрастен организъм, са мултипотентни или унипотентни, т.е.могат да се трансформират в клетки от подобен тип или дори само в един тип дъщерни клетки.
Намирането и получаването на соматични стволови клетки в тялото на възрастен е доста предизвикателство. Броят на такива клетки в тъканите е много малък.
Веднъж събрани, те са много трудни за отглеждане в лабораторни условия, така че е трудно да се получат по-големи количества.
Досега възрастните стволови клетки се получават само от няколко източника. За хематопоетичните стволови клетки това са:
- костен мозък
- периферна кръв
- кръв от пъпна връв
На свой ред от мастна тъкан и костен мозък можете да получите т.нар мезенхимни стволови клетки. Те могат да се развият в различни видове тъкани:
- костен
- хрущялна
- мускул
- мастна тъкан
Терапиите с използване на мезенхимни стволови клетки все още са в етап на изследване - тяхната безопасност и ефективност не са потвърдени досега.
Струва си да се спомене още един вид стволови клетки, който е един вид хибрид от горните две. Това се казва индуцирани плурипотентни стволови клетки.
Това са стволови клетки, получени от възрастен организъм, които са препрограмирани в лаборатория, за да им дадат характеристиките на зародишните клетки.
Настоящи употреби на стволови клетки
Тъй като вече знаем видовете и възможностите за диференциация на стволовите клетки, остава въпросът - кои от тях и как се използват в медицината?
- ембрионални стволови клетки
Ембрионалните стволови клетки не са одобрени за всякакъв вид терапия. Защо? Ето няколко причини.
Първо, използването им включва етични дилеми. Ембрионалните стволови клетки се получават от ембриони, предназначени за изследователски цели, най-често създадени по време на процедурите за ин витро оплождане. Етичните проблеми са един от факторите, ограничаващи напредъка на изследванията на стволови клетки, получени по този начин.
Втората пречка за използването на зародишни клетки е чисто научна. Те са клетки с голям потенциал за диференциация, които могат да се трансформират във всякакъв вид дъщерни клетки. Досега не е открит метод за контрол на поведението им.
След имплантирането в човешкото тяло ембрионалните стволови клетки образуват тумори, съставени от различни, произволно подредени клетки. Тези видове тумори се наричат тератоми (лат. Teratoma). Непрекъснато търсим начини за насочване на зародишните клетки по такъв начин, че те да се трансформират в желаната тъкан.
Използването на ембрионални стволови клетки също е свързано с риска от отхвърляне - те представляват чужд материал (подобно на трансплантация на орган от несвързан донор).
Рискът е много по-малък при използване на възрастни стволови клетки, които са дарени и получени от същия пациент. Тази процедура се нарича автоложна трансплантация.
- възрастни стволови клетки
Въпреки че използването на възрастни стволови клетки също е свързано с много ограничения, до този момент в медицината се използва само този тип стволови клетки. Получаването на стволови клетки за възрастни не изисква ембрионна култура, така че поражда много по-малко морални дилеми. Възрастните стволови клетки се използват при следните видове терапия:
- трансплантация на хемопоетични стволови клетки
Понастоящем трансплантацията на хематопоетични стволови клетки е единствената рутинна терапия със стволови клетки, която се използва успешно в целия свят. Така нареченият трансплантациите на костен мозък са метод за лечение на много хематологични заболявания.
Първо, те се използват при пациенти с първични имунодефицити, тоест наследствени аномалии в имунната система. Трансплантацията на костен мозък често е единственият начин те да получат правилно функциониращи имунни клетки.
Втората група пациенти, при които може да се наложи трансплантация на хематопоетични стволови клетки, са тези, чийто костен мозък е бил повреден, например в резултат на агресивно противораково лечение.
Подобна ситуация може да е желателна в случай на рак на кръвта (напр. Левкемии), където целта на терапията е да унищожи хематопоетичната система, обхваната от неопластичния процес, и последващата й реконструкция с помощта на имплантирани стволови клетки.
- лечение на обширни рани с помощта на епидермални стволови клетки
Епидермалните стволови клетки са един от начините за заздравяване на мащабни рани като изгаряния.
Цялата процедура е следната: първо, епидермалните стволови клетки се събират от фрагмент от здравата кожа на пациента.
След това тези клетки се подлагат на лабораторно култивиране при условия, позволяващи интензивното им размножаване.
След получаване на подходящия брой клетки, те се поставят върху повърхността на раната.
Допълнително предимство на терапията е, че тялото на пациента не може да отхвърли подобна „превръзка“ - тя е направена от собствените му клетки.
- офталмологично лечение с използване на рогови лимбални стволови клетки
Друга терапия със стволови клетки е одобрена сравнително наскоро. Това е лекарство, съдържащо роговични лимбални стволови клетки, което позволява реконструкция на епител на роговицата (предния, външния слой на очната ябълка).
Както и в предишния случай, "източник" на клетките е самият пациент и по-точно здравото му око.
След като стволовите клетки се събират, те се умножават в лабораторията и след това се прилагат върху засегнатото око. Индикация за използването на терапията е дефицитът на стволови клетки на роговицата на лимбалите, например поради увреждане от химично вещество.
Бъдещето на стволовите клетки
Горният текст обобщава настоящата и, както можете да видите, много ограничена употреба на стволови клетки в медицината.
Изследванията в тази област са сложни и стволовите клетки все още поставят повече въпроси, отколкото отговори.
От време на време в научния свят има информация за пробивните открития, свързани с тях, но за съжаление в много случаи се оказва, че публикуваните резултати от изследвания не са верни.
Такъв беше случаят, например, в случая на силния опит за имплантиране на стволови клетки от костен мозък в слединфарктния белег в сърдечния мускул. Твърдените положителни резултати от такава терапия предизвикаха лавина от по-нататъшни опити в други клинични центрове, но в крайна сметка всички експерименти завършиха с неуспех.
Необходими са още много години изследвания, за да може ефективно и безопасно да се използват стволови клетки в медицината.
Учените непрекъснато се опитват да научат повече за необичайните механизми на тяхното функциониране.
Какви фактори влияят върху процеса на диференциация на стволовите клетки?
Този процес контролируем ли е?
Какво да направя, за да мога ефективно да ги умножа?
Кои от досега нелечимите заболявания наистина имат шанс да бъдат излекувани с тази терапия?
Тези и много други въпроси непрекъснато се изследват.
Тук си струва да се спомене, че макар терапевтичните приложения на стволовите клетки да са ограничени, те са полезни в други области на медицината.
Един пример е изследването на неопластични процеси. Стволовите клетки позволяват да се симулира такъв процес в лабораторни условия и след това да се тестват потенциални терапии върху тях (напр. Нови противоракови лекарства).
Текущите изследвания на стволови клетки включват, например, използване в:
- невродегенеративни заболявания (напр. болест на Алцхаймер)
- наранявания на гръбначния мозък
- наранявания на опорно-двигателния апарат
и накрая, опити за реконструкция на цели органи (напр. панкреас при диабет тип I).
Трябва да сме наясно, че стволовите клетки не са лечебни и че всяко потенциално приложение се изследва независимо и трябва да се подложи на редица клинични изпитвания преди одобрението.
И накрая, струва си също да се предупреди срещу "клиники", предлагащи терапия със стволови клетки без разрешение.
Този тип експерименти в крайна сметка губят пари, а в най-лошия - здраве и дори живот.
Библиография:
- "Възрастни стволови клетки: надежди и хипноти на регенеративната медицина" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, том 62, No 3/2015, 329–337
- „Биология на стволовите клетки: общ преглед“ P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 септември; 1 (3): 63–67.
- "Стволови клетки в роговицата" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015 г .; 134: 25-41
- „Стволови клетки при регенерация на кожата, зарастване на рани и техните клинични приложения“ Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015 г. 23 октомври; 16
Прочетете още статии от този автор
