CELULE STEM: TIPURI, APLICAȚII ȘI UNDE SE GĂSESC - NEUROPSIHOLOGIE

Stem Celulele sunt un tip de celule care se găsește în mod natural în toate lucrurile vii multicelulare. Se caracterizează prin proprietatea de a se diferenția în orice tip de celulă și de a se diviza pentru a produce mai multe celule stem.

Acest tip de celule este foarte important încă de dinainte de naștere, deoarece la câteva zile de la unirea celor doi gameți încep să se împartă și să se înmulțească creând celule stem care se vor specializa și vor da naștere diferitelor organe și țesuturi ale corpului embrionului.

Ilustrație de celule stem

Importanța celulelor stem constă în potențialul lor uimitor de a se dezvolta și forma aproape orice tip de celulă. Această abilitate poate fi folosită pentru a repara și reface celulele deteriorate sau distruse.

Aplicarea clinică a celulelor stem este în prezent investigată în mai multe boli precum Parkinson, Alzheimer sau unele afecțiuni congenitale. Mai mult, există deja produse pe bază de celule stem, care au început să fie utilizate internațional în medicina ortopedică.

Există celule stem la adulți sau doar la copii?

Celulele stem există încă la indivizi adulți, deși în cantitate mai mică și cu mai puțin potențial decât în stadiul embrionar.

Aceste celule stem sunt prezente în anumite structuri, cum ar fi măduva osoasă, mușchii și creierul; Datorită lor, celulele deteriorate pot fi înlocuite și organele pot continua să funcționeze normal.

Ce diferențe au între celelalte tipuri de celule?

În general, s-ar putea spune că celulele stem au trei proprietăți principale care le diferențiază de alte celule:

Se pot reproduce pentru perioade lungi de timp.
Nu sunt specializate.
Se pot specializa în orice tip de celulă.

Aceste proprietăți le fac potențial benefice pentru tratarea unor boli cauzate de uzura sau degenerarea unor celule, cum ar fi bolile neurodegenrative.

Aceste proprietăți incredibile ale celulelor stem au fost cercetate pentru prima dată în urmă cu doar 35 de ani, în 1981, când un grup de cercetători au descoperit că este posibil să extragă celule stem dintr-un embrion de șoarece.

Abia în 1998, studiile cu șoareci puteau fi extrapolate la om, când primele celule stem au fost extrase din embrioni umani și cultivate in vitro pentru a le studia funcția și proprietățile. Aceste celule stem se numesc celule stem embrionare.

În 2006, o altă etapă importantă din istoria studiului cu celule stem a avut loc, un grup de cercetători au descoperit cum unele celule adulte ar putea fi reprogramate genetic pentru a da naștere unor celule stem care se pot specializa în unele tipuri de celule. Acest tip de celule stem se numește celulă stem pluripotentă indusă (iPS).

Deși s-au făcut multe progrese în cercetarea cu celule stem în acești 35 de ani, sunt necesare încă mai multe studii pentru a le înțelege mai bine și pentru a le putea folosi în crearea de noi terapii și în studiul dezvoltării normative umane.

Tipuri de celule stem

Celulele stem pot fi clasificate în general în funcție de nivelul lor de maturizare în celule stem embrionare, fetale, adulte și induse de celule stem pluripotente induse.

De asemenea, nu toate celulele stem au același potențial de diferențiere în orice tip de celulă. În funcție de tipul de celule în care celulele stem pot fi diferențiate, acestea pot fi:

Totipotent (sau omnipotent)

Morula, celula totipotentă. Sursa: Pidalka44 Se pot diferenția în orice tip de celulă. Aceste celule pot fi găsite doar în morulă (setul de celule care apare după unirea celor doi gameți) și, teoretic, în embrioni, deși nu s-a obținut încă faptul că celulele stem embrionare se dezvoltă și creează toate tipurile. de celule.

pluripotente

Colonia celulelor stem embrionare umane. Sursa: Domeniul public

Ele sunt următorul pas pentru celulele stem totipotente și se pot diferenția în aproape orice tip de celule. Culturile de celule embrionare și celulele stem induse sunt pluripotente.

multipotente

Micrografia confocală a celulelor precursoare neuronale pozitive cu GFP (verde) în bulbul olfactiv al șobolanului. Sursa: Oleg Tsupykov Se pot diferenția într-o mare varietate de celule, dar numai cele care aparțin unui grup de celule înrudite. De exemplu, celulele multipotente din inimă se pot diferenția doar în țesuturile care alcătuiesc inima. Aceste celule pot fi colectate de la fături.

Oligopotent

Celule dendritice mieloide imature (oligopotente) Sursa: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger și Thomas Wagner Se pot diferenția în mai multe tipuri de celule, de exemplu pentru a forma același țesut. Celulele stem adulte sunt oligopotente.

Unipotent

Hematocite tip hepatolaste fetale (celule stem unipotente). Sursa: Departamentul de Histologie, Jagiellonian University Medical College Ele se pot diferenția doar într-un singur tip de celule. Aceste celule stem diferă de celulele adulte normale, prin faptul că își păstrează proprietatea reproductivă pentru o perioadă lungă de timp (înainte de a se diferenția). Acest tip de celule stem poate fi găsit, de exemplu, la unii mușchi.

Celula stem embrionară

Celulele stem embrionare ale unui șoarece. Sursa: Fundația Națională de Știință

Celulele stem embrionare sunt extrase din embrioni. Majoritatea provin din gameți care au fost fertilizați in vitro și nu de la femeile gravide. În teorie, acestea sunt totipotente, adică pot da naștere oricărui tip de celule, deși în acest moment doar anumite tipuri de celule pot fi cultivate în laborator.

După extragerea celulelor stem, se realizează o cultură în care celulele și materialul nutritiv (mediu de cultură) sunt introduse într-un vas de laborator. În cultură celulele cresc și încep să se împartă creând un strat subțire care se extinde pe întreaga suprafață a plăcii.

Celulele stem fetale

Celula stem fetală. Sursa: Teixeira, J., Rueda, BR, și Pru, JK, Celule stem uterine (30 septembrie 2008), StemBook, ed. Comunitatea de cercetare a celulelor stem, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, http://www.stembook.org.

Celulele stem fetale sunt obținute de la fături (din a 10-a săptămână de gestație). Aceste celule pot fi găsite în majoritatea țesuturilor fătului.

Aceste celule stem sunt multipotente, adică se pot diferenția în unele tipuri de celule care sunt legate, de exemplu, în mai multe țesuturi similare pentru a forma același organ.

Celulele stem adulte

Micrografie a unei celule stem adulte care prezintă caracteristici tipice ultrastructurale. Sursa: Robert M. Hunt, Atribuire Creative Commons

În unele țesuturi adulte, cum ar fi pielea, mușchii, intestinul și măduva osoasă, există celule stem adulte care pot prolifera și se diferențiază în celule ale aceluiași țesut pentru a înlocui celulele moarte sau deteriorate, deci sunt oligopoente. Celulele stem adulte pot fi găsite și în sângele cordonului ombilical.

De exemplu, în măduva osoasă există celule stem din sânge care se maturizează în globule mature (globule roșii, globule albe sau trombocite).

Cercetările cu aceste tipuri de celule sunt foarte avansate, iar transplanturile de celule stem adulte din măduva osoasă sau din sângele cordonului ombilical sunt efectuate în prezent pentru a trata bolile de sânge, cum ar fi sindroamele mielodisplastice și mieloproliferative.

Potențialul terapeutic al altor celule stem adulte, cum ar fi celenele mezenchimale, care produc celule din os, cartilaj și grăsime, sunt în prezent investigate pentru a trata boli precum artrita.

Celule stem pluripotente induse

Celule stem pluripotente induse. Sursa: Laboratorul Gepstein

Celulele stem pluripotente induse (iPS) sunt deja celule adulte specializate (de exemplu de la piele) care au fost reprogramate genetic in vitro pentru a avea proprietățile celulelor stem embrionare.

Pentru reprogramarea celulelor adulte, acestea sunt prelevate de la adulți și cultivate pe o placă, unde virușii creați în laborator cu gene specifice sunt inserate pentru a se integra cu celulele și a modifica informațiile genetice ale acestora.

Deși celulele iPS și celulele embrionare au multe caracteristici, nu sunt în totalitate aceleași, aceste diferențe sunt în prezent investigate, precum și noi proceduri pentru crearea de iPS.

Deși este nevoie de mai multe cercetări, celulele iPS sunt deja utilizate pentru a testa efectul unor medicamente care se află în studii clinice și se așteaptă să fie utile pentru transplant în viitorul apropiat.

Transplanturile de celule IPS nu sunt efectuate în prezent, deoarece unele studii la animale au dus la formări canceroase, posibil datorită tehnicii utilizate pentru reprogramarea celulelor.

Culturi de celule stem

Blastocistul, are celule stem interne. Sursa: Gnzlndrs

Culturile de celule stem nu sunt eficiente 100%, există momente în care celulele nu cresc sau se divizează. Dar, când cultura a fost eficientă, se iau grupuri de celule stem și se creează noi populații care vor continua să se împartă și să înceapă să se diferențieze. Celulele stem pot fi congelate și stocate în orice moment al procesului.

În timpul cultivării, celulele stem se pot grupa spontan și se pot specializa în orice tip de țesut (muscular, nervos …). Că sunt capabili să se specializeze este un semn că celulele sunt păstrate în stare bună, dar, în mod ideal, procesul de specializare este controlat de cercetători pentru a crea populații de celule specifice.

Pentru a controla diferențierea celulelor stem embrionare, cercetătorii modulează compoziția chimică a mediului de cultură, pătratul sau celulele însele introducând gene specifice în acesta.

Prin multiple studii, au fost create protocoale care indică ce parametri trebuie modificați și cum se poate face pentru a crea culturi de celule specifice.

Momentan transplanturile de celule stem embrionare nu sunt efectuate la om, deoarece în unele studii efectuate cu animale, s-a observat că acestea pot duce la dezvoltarea de cancere. Totuși, cercetările sunt în desfășurare și au o promisiune mare pentru tratamentele viitoare.

Tratamente cu celule stem

În prezent, cea mai studiată și practică utilizare clinică a celulelor stem este transplantul de celule stem din sânge (hematopoietice) din măduva osoasă sau cordonul ombilical. Sunt utilizate pentru tratarea problemelor de sânge și ale sistemului imunitar, precum și pentru reînnoirea celulelor deteriorate după chimioterapie sau radioterapie.

În fiecare an, peste 26.000 de persoane sunt tratate în Europa cu un transplant de celule stem hemetapoietice în fiecare an. Bolile care pot fi tratate în prezent cu un transplant sunt:

Leucemii și limfoame

Leucemie mielogenă acută.
Leucemie limfoblastică acută.
Leucemie mielogenă cronică.
Leucemie limfoblastică cronică.
Leucemie mielomonocitică juvenilă.
Limfom Hodgkin.
Limfomul non-Hodgkin.

Boli legate de măduva osoasă

Anemie aplastică severă.
Anemie Fanconi.
Hemoglobinurie nocturnă paroxistică.
Aplasie de globule roșii pure.
Trombocitopenie congenitală / amegakariocitoză.
Sindrom mieloproliferativ și mielodisplastic.
Mielom multiplu.

Boli ereditare ereditare

Imunodeficiență severă combinată.
Sindromul Wiskott-Aldrich.

Hemoglobinopatii (boli ale globulelor roșii)

Beta-talasemie majoră.
Boala celulelor bolnave

Boli metabolice ereditare

Boala Krabbe.
Sindromul Hurler.
Adrenoleukodystrophy.
Leucodistrofie metachromatică.

Alte aplicatii

O altă aplicație a transplanturilor de celule stem sunt grefele de piele. Această aplicație este poate cea mai veche, deoarece a fost folosită încă înainte de a înțelege cu adevărat cum funcționau celulele stem.

Grefele de piele se fac de obicei numai în cazuri extreme în care persoana are suprafețe mari ale pielii deteriorate, de exemplu în urma unei arsuri severe.

Prima grefă a pielii a fost realizată în 1970 și de atunci tehnica a fost perfecționată, deși mai există un drum lung de parcurs, deoarece în prezent pielea grefată nu este în măsură să dezvolte fullicle de păr sau glande sudoripare.

Holoclar

Cea mai recentă aplicație de celule stem care a fost aprobată în Europa a fost Holoclar, un tratament pentru a repara daunele pe care le-ar fi putut suferi corneea, indiferent dacă sunt răni sau arsuri.

Procedura constă în extragerea unei porții mici de celule membre în stare bună, responsabilă pentru repararea corneei și cultivarea lor în laborator până când formează un strat subțire de corneă care poate fi transplantat în ochiul pacientului.

Regenerarea țesuturilor

Alte aplicații posibile de celule stem sunt cercetate în studiile clinice. Principalele aplicații găsite în cercetare sunt regenerarea țesuturilor și organelor, tratarea leziunilor, tratamentul bolilor cardiovasculare și tratamentul bolilor creierului.

Utilizarea celulelor stem pentru regenerarea țesuturilor și organelor este poate cea mai studiată aplicație a acesteia. Dacă organele sau țesuturile sunt create din celule stem, acestea pot fi transplantate la persoanele care au nevoie de ele, de fapt, primul rinichi cu celule stem a fost deja creat, iar rezultatele sunt promițătoare.

Boli cardiovasculare

Rezultatele cercetărilor privind utilizarea celulelor stem în tratamentul bolilor cardiovasculare sunt, de asemenea, foarte încurajatoare.

În 2013, un grup de cercetători de la Massachusetts General Hospital (Statele Unite) au creat vase de sânge din părți ale celulelor stem umane care au fost implantate la șoareci și au funcționat corect. În prezent, cercetarea este în desfășurare și încearcă să o aplice în siguranță oamenilor.

Boli ale creierului

Utilizarea celulelor stem pentru tratamentul bolilor creierului, cum ar fi Parkinson sau Alzheimer, este studiată folosind celule stem embrionare pentru potențialul lor de diferențiere. Rezultatele arată promițătoare, deși studiile sunt încă într-un stadiu foarte timpuriu.

Studiul celulelor stem nu se face numai pentru tratarea bolilor, ci sunt studiate și pentru a înțelege dezvoltarea normală a celulelor sănătoase și pentru a înțelege mai bine unele procese precum diviziunea și diferențierea celulelor.

Referințe

De Luca, M. (1 septembrie 2015). Ce boli și condiții pot fi tratate cu celule stem? Obținut de la EuroStemCell.
Societatea internațională pentru cercetarea celulelor stem, ISSCR. (Sf). Tipuri de celule stem. Preluat pe 20 iunie 2016, de la O privire mai atentă la celulele stem.
Ministerul Științei, Tehnologiei și Inovării Productive din Republica Argentina. (Sf). Preluat pe 20 iunie 2016, de la incucai.
Institute Naționale de Sănătate. (5 martie 2015). Informații despre celulele stem. Obținut de la Institutele Naționale de Sănătate.
Schöler, HR (2007). Potențialul celulelor stem: un inventar. În N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (p. 28). Editura Ashgate.
Despre celulele stem. (Sf). Tratamente cu celule stem. Adus pe 20 iunie 2016, de pe sobrecélulasmadre.com.
Termeni de utilizare Politica de confidențialitate EEO / Acțiune afirmativă Angajator. (Sf). Boli tratabile prin transplanturi. Preluat pe 20 iunie 2016, de la Be the match.

CELULE STEM: TIPURI, APLICAȚII ȘI UNDE SE GĂSESC - NEUROPSIHOLOGIE - 2025