Badania nad komórkami macierzystymi: zastosowania, rodzaje i przykłady

O komórkach macierzystych

Komórki macierzyste są niezróżnicowanymi lub "pustymi" komórkami. Oznacza to, że są w stanie rozwinąć się w komórki, które pełnią wiele funkcji w różnych częściach ciała. Większość komórek w ciele to komórki zróżnicowane. Komórki te mogą służyć wyłącznie do określonego celu w danym narządzie. Na przykład czerwone krwinki są specjalnie zaprojektowane do przenoszenia tlenu przez krew.

Wszyscy ludzie zaczynają jako jedna komórka. Ta komórka nazywa się zygotą lub zapłodnionym jajkiem. Zygota dzieli się na dwie komórki, następnie na cztery komórki i tak dalej. W końcu komórki zaczynają się różnicować, przyjmując określoną funkcję w części ciała. Proces ten nazywa się różnicowaniem.

Komórki macierzyste to komórki, które jeszcze się nie różnicowały. Mają zdolność dzielenia i tworzenia nieskończonej liczby kopii samych siebie. Inne komórki w ciele mogą jedynie replikować ograniczoną liczbę razy, zanim zaczną się rozkładać. Kiedy komórka macierzysta dzieli się, może pozostać komórką macierzystą lub przekształcić się w zróżnicowaną komórkę, taką jak komórka mięśniowa lub komórka z czerwoną krwią.

reklamaReklama

Zastosowania

Potencjalne zastosowania komórek macierzystych

Ponieważ komórki macierzyste mają zdolność przekształcania się w różne inne typy komórek, naukowcy uważają, że mogą być użyteczne w leczeniu i rozumieniu chorób. Według Kliniki Mayo komórki macierzyste mogą być użyte do:

• wyhoduj nowe komórki w laboratorium, aby zastąpić uszkodzone narządy lub tkanki
• prawidłowe części narządów, które nie działają prawidłowo
• badania przyczyn defektów genetycznych w komórkach
• dowiedz się, jak choroby wystąpić lub dlaczego niektóre komórki rozwijają się w komórki nowotworowe
• testują nowe leki pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności

Rodzaje

Rodzaje komórek macierzystych

Istnieje kilka rodzajów komórek macierzystych, które można wykorzystać do różnych celów.

Embrionalne komórki macierzyste

Embrionalne komórki macierzyste pochodzą z ludzkich embrionów w wieku od trzech do pięciu dni. Są zbierane podczas procesu zwanego zapłodnieniem in vitro. Obejmuje to zapłodnienie zarodka w laboratorium zamiast w ciele kobiety. Embrionalne komórki macierzyste są znane jako pluripotencjalne komórki macierzyste. Komórki te mogą prowadzić do praktycznie każdego innego rodzaju komórki w ciele.

Niezarodkowe (dorosłe) komórki macierzyste

Dorosłe komórki macierzyste mają mylące nazwy, ponieważ występują również u niemowląt i dzieci. Te komórki macierzyste pochodzą z rozwiniętych narządów i tkanek w ciele. Są używane przez ciało do naprawy i wymiany uszkodzonej tkanki w tym samym obszarze, w którym się znajdują.

Na przykład hematopoetyczne komórki macierzyste są rodzajem dojrzałych komórek macierzystych znajdujących się w szpiku kostnym. Tworzą nowe czerwone krwinki, białe krwinki i inne typy komórek krwi. Lekarze wykonują przeszczep komórek macierzystych, znany również jako przeszczepy szpiku kostnego, przez dziesięciolecia przy użyciu hematopoetycznych komórek macierzystych w celu leczenia niektórych rodzajów raka.

Dorosłe komórki macierzyste nie mogą różnicować się na tyle innych typów komórek, co embrionalne komórki macierzyste.

Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC)

Naukowcy odkryli niedawno, jak przekształcić dorosłe komórki macierzyste w pluripotencjalne komórki macierzyste. Te nowe typy komórek nazywane są indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (iPSC). Mogą różnicować się na wszystkie typy wyspecjalizowanych komórek w ciele. Oznacza to, że mogą potencjalnie wytwarzać nowe komórki dla dowolnego organu lub tkanki. Aby stworzyć iPSC, naukowcy genetycznie przeprogramowują dorosłe komórki macierzyste, aby zachowywały się jak embrionalne komórki macierzyste.

Przełom stworzyła sposób na "odróżnicowanie" komórek macierzystych. Może to uczynić je bardziej użytecznymi w zrozumieniu, w jaki sposób rozwijają się choroby. Naukowcy mają nadzieję, że komórki mogą być wykonane z czyjejś skóry w celu leczenia choroby. Pomoże to zapobiec odrzuceniu przeszczepu narządu przez układ odpornościowy. Trwają badania mające na celu znalezienie sposobów bezpiecznego wytwarzania iPSC.

Komórki macierzyste krwi pępowinowej i komórki macierzyste płynu owodniowego

Komórki macierzyste krwi pępowinowej są zbierane z pępowiny po urodzeniu dziecka. Można je zamrozić w bankach komórkowych do wykorzystania w przyszłości. Komórki te z powodzeniem stosuje się w leczeniu dzieci z rakiem krwi, takich jak białaczka i niektórych genetycznych zaburzeń krwi.

Komórki macierzyste znaleziono również w płynie owodniowym. Jest to płyn, który otacza rozwijające się dziecko w łonie matki. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby pomóc w zrozumieniu potencjalnych zastosowań komórek macierzystych płynu owodniowego.

ReklamaReklamaReklama Kontrowersje

Kontrowersje dotyczące komórek macierzystych

Dorosłe komórki macierzyste nie przedstawiają żadnych problemów etycznych. Jednak w ostatnich latach pojawiły się kontrowersje związane z uzyskiwaniem ludzkich embrionalnych komórek macierzystych. Podczas procesu pobierania embrionalnych komórek macierzystych zarodek ulega zniszczeniu. Podnosi to kwestie etyczne dla osób, które uważają, że zniszczenie zapłodnionego zarodka jest moralnie złe.

Przeciwnicy uważają, że zarodek to żywa istota ludzka. Nie sądzą, że zapłodnione jaja powinny być wykorzystywane do badań. Twierdzą, że zarodek powinien mieć takie same prawa jak każdy inny człowiek i że prawa te powinny być chronione.

Zwolennicy badań nad komórkami macierzystymi uważają, że zarodki nie są jeszcze ludźmi. Zauważają, że badacze otrzymali zgodę od pary dawców, której jaja i nasienie zostały użyte do stworzenia zarodka. Zwolennicy twierdzą również, że zapłodnione jaja stworzone podczas zapłodnienia in vitro zostałyby zrezygnowane i dlatego można je lepiej wykorzystać do badań naukowych.

Wraz z przełomowym odkryciem iPSC, może być mniej potrzeba ludzkich embrionów w badaniach. Może to pomóc złagodzić obawy tych, którzy są przeciwni wykorzystywaniu zarodków do badań medycznych. Jednakże, jeśli iPSC mogą się rozwinąć w ludzki zarodek, naukowcy teoretycznie mogą stworzyć klon dawcy. Jest to kolejna kwestia etyczna, którą należy wziąć pod uwagę.W wielu krajach obowiązują już przepisy, które skutecznie zakazują klonowania ludzi.

Przepisy federalne

Federalne przepisy dotyczące badań nad komórkami macierzystymi

W Stanach Zjednoczonych polityka federalna dotycząca badań nad komórkami macierzystymi ewoluowała z biegiem czasu wraz z objęciem urzędu przez różnych prezydentów. Należy zauważyć, że żadna federalna regulacja nigdy nie zakazała badań nad komórkami macierzystymi w Stanach Zjednoczonych. Zamiast tego przepisy wprowadziły ograniczenia w zakresie publicznego finansowania i wykorzystania. Jednak niektóre państwa wprowadziły zakazy tworzenia lub niszczenia ludzkich embrionów do celów badań medycznych.

Polityka komórki macierzystej pod byłym prezydentem George'em W. Bushem

W sierpniu 2001 r. Były prezydent George W. Bush zatwierdził ustawę, która zapewniałaby federalne fundusze na ograniczone badania nad zarodkowymi komórkami macierzystymi. Jednak takie badania musiały spełniać następujące kryteria:

• Proces zbioru, który obejmuje zniszczenie zarodka, rozpoczął się przed 9 p. m. 9 sierpnia 2001 r.
• Komórki macierzyste otrzymano z zarodka, który został stworzony do celów reprodukcyjnych i nie był już potrzebny.
• Uzyskano świadomą zgodę na darowiznę zarodka, a darowizna nie wiązała się z finansową nagrodą.

Polityka dotycząca komórek macierzystych pod przywództwem prezydenta Baracka Obamy

W marcu 2009 r. Prezydent Barack Obama odwołał oświadczenie byłego prezydenta Busha i wydał rozporządzenie wykonawcze 13505. Zarządzenie to usunęło ograniczenia w zakresie federalnego finansowania badań nad komórkami macierzystymi. Pozwoliło to Narodowym Instytutom Zdrowia (NIH) rozpocząć finansowanie badań wykorzystujących embrionalne komórki macierzyste. PZH opublikował następnie wytyczne w celu ustalenia polityki, w ramach której finansowałby badania. Wytyczne zostały napisane po to, aby upewnić się, że wszystkie finansowane przez NIH badania nad ludzkimi komórkami macierzystymi są moralnie odpowiedzialne i mają znaczenie naukowe.

ReklamaReklama Badania

Przykłady badań nad komórkami macierzystymi

Badania na komórkach macierzystych trwają na uniwersytetach, w instytucjach badawczych i szpitalach na całym świecie. Naukowcy koncentrują się obecnie na poszukiwaniu sposobów kontrolowania przekształcania się komórek macierzystych w komórki innego typu.

Proces różnicowania komórek

Podstawowym celem badań nad embrionalnymi komórkami macierzystymi jest poznanie, w jaki sposób niezróżnicowane komórki macierzyste przekształcają się w zróżnicowane komórki macierzyste, które tworzą określone tkanki i narządy. Naukowcy są również zainteresowani ustaleniem sposobu kontrolowania tego procesu różnicowania.

Przez lata naukowcy opracowali metody manipulowania procesem komórek macierzystych, aby stworzyć określony typ komórek. Proces ten nazywa się ukierunkowanym różnicowaniem. Niedawne badania odkryły także pierwsze etapy przekształcania komórek macierzystych w komórki mózgowe i inne typy komórek. Trwają dalsze badania na ten temat.

Terapie oparte na komórkach

Jeśli naukowcy mogą znaleźć wiarygodny sposób kierowania różnicowaniem embrionalnych komórek macierzystych, mogą być w stanie wykorzystać komórki do leczenia pewnych chorób. Na przykład, kierując embrionalne komórki macierzyste, aby przekształciły się w komórki produkujące insulinę, mogą one przenosić komórki do osób z cukrzycą typu 1.

Inne schorzenia, które mogą potencjalnie leczyć embrionalnymi komórkami macierzystymi, obejmują:

• urazowe uszkodzenie rdzenia kręgowego
• udar
• ciężkie oparzenia
• reumatoidalne zapalenie stawów
• choroba serca
• utrata słuchu <999 > choroba siatkówki
• choroba Huntingtona
• choroba Parkinsona
• California Stem Cell Agency przedstawia szczegółową listę programów chorób i badań klinicznych, które są obecnie prowadzone w badaniach nad komórkami macierzystymi. Przykłady takich projektów obejmują:

wprowadzenie zmodyfikowanych komórek macierzystych bezpośrednio do mózgu po udarze

• z wykorzystaniem komórek macierzystych w celu zastąpienia uszkodzonych komórek w uchu wewnętrznym, które wykrywają dźwięk, pomagając przywrócić słuch
• zmieniając geny trzpienia komórki, aby uczynić je odpornymi na choroby, takie jak AIDS, a następnie wszczepienie ich ludziom z chorobą
• hodowlę komórek macierzystych w celu naprawy delikatnych kości osób z osteoporozą
• Używanie komórek macierzystych do testowania nowych leków

Naukowcy wykorzystują również zróżnicowane komórki macierzyste do testowania bezpieczeństwa i skuteczności nowych leków. Testowanie leków na ludzkich komórkach macierzystych eliminuje potrzebę testowania ich na zwierzętach.

Ogłoszenie

Jedzenie na wynos

Jedzenie na wynos

Badania nad komórkami macierzystymi mogą potencjalnie mieć znaczący wpływ na zdrowie ludzkie. Istnieją jednak pewne kontrowersje wokół rozwoju, użytkowania i niszczenia ludzkich embrionów. Naukowcy mogą być w stanie złagodzić te obawy za pomocą nowej metody, która może zmienić dorosłe komórki macierzyste w pluripotencjalne komórki macierzyste, które mogą zmienić się w dowolny typ komórek. Wyeliminowałoby to potrzebę badania embrionalnych komórek macierzystych. Takie przełomy pokazują, że poczyniono znaczne postępy w badaniach nad komórkami macierzystymi. Pomimo tych postępów, jeszcze wiele pozostaje do zrobienia, zanim naukowcy będą mogli stworzyć skuteczne terapie za pomocą terapii komórkami macierzystymi.