Kūno ląstelės turi specifinius tikslus, tačiau kamieninės ląstelės yra ląstelės, kurios dar neturi specifinio vaidmens ir gali tapti beveik bet kokia reikalinga ląstele.
Kamieninės ląstelės yra nediferencijuotos ląstelės, kurios gali virsti specifinėmis ląstelėmis, nes jų organizmui reikia.
Mokslininkai ir gydytojai domisi kamieninėmis ląstelėmis, nes jos padeda paaiškinti, kaip veikia kai kurios kūno funkcijos ir kaip jos kartais sugenda.
Kamieninės ląstelės taip pat žada gydyti kai kurias ligas, kurios šiuo metu nėra išgydomos.
Kamieninių ląstelių šaltiniai
Kamieninės ląstelės yra iš dviejų pagrindinių šaltinių: suaugusiųjų kūno audinių ir embrionų. Mokslininkai taip pat ieško būdų, kaip sukurti kamienines ląsteles iš kitų ląstelių, naudojant genetinio „perprogramavimo“ metodus.
Suaugusiųjų kamieninės ląstelės
Žmogaus kūne visą gyvenimą yra kamieninių ląstelių. Kūnas gali naudoti šias kamienines ląsteles, kai tik jam jų reikia.
Taip pat vadinamos specifinėmis audinių arba somatinėmis kamieninėmis ląstelėmis, suaugusių kamieninės ląstelės egzistuoja visame kūne nuo embriono vystymosi.
Ląstelės yra nespecifinės būsenos, tačiau jos yra labiau specializuotos nei embrioninės kamieninės ląstelės. Jie išlieka tokioje būsenoje tol, kol organizmui jų prireikia konkrečiam tikslui, tarkime, kaip odos ar raumenų ląstelės.
Kasdienis gyvenimas reiškia, kad kūnas nuolat atnaujina savo audinius. Kai kuriose kūno dalyse, pavyzdžiui, žarnyne ir kaulų čiulpuose, kamieninės ląstelės reguliariai dalijasi, kad gamintų naujus kūno audinius priežiūrai ir taisymui.
Kamieninių ląstelių yra įvairių tipų audiniuose. Mokslininkai audiniuose rado kamieninių ląstelių, įskaitant:
- smegenys
- kaulų čiulpai
- kraujas ir kraujagyslės
- griaučių raumenys
- oda
- kepenys
Tačiau gali būti sunku rasti kamienines ląsteles. Jie gali išlikti nesiskirstantys ir nespecifiniai daugelį metų, kol kūnas nepakvies juos taisyti arba auginti naujų audinių.
Suaugusiųjų kamieninės ląstelės gali dalytis arba savaime atsinaujinti neribotą laiką. Tai reiškia, kad jie gali generuoti įvairių tipų ląsteles iš pradinio organo arba net visiškai atkurti pradinį organą.
Šis padalijimas ir regeneracija yra tai, kaip gyja odos žaizda arba kaip organas, pavyzdžiui, kepenys, gali atsistatyti po pažeidimo.
Anksčiau mokslininkai manė, kad suaugusiųjų kamieninės ląstelės gali skirtis tik pagal jų kilmės audinį. Tačiau kai kurie įrodymai dabar rodo, kad jie gali diferencijuotis ir tapti kitų tipų ląstelėmis.
Embrioninės kamieninės ląstelės
Nuo pat ankstyviausios nėštumo stadijos, kai sperma apvaisina kiaušinėlį, susidaro embrionas.
Maždaug po 3–5 dienų po to, kai sperma apvaisina kiaušinėlį, embrionas įgauna blastocistos arba ląstelių kamuoliuko pavidalą.
Blastocistoje yra kamieninių ląstelių, kurios vėliau bus implantuojamos įsčiose. Embrioninės kamieninės ląstelės gaunamos iš 4–5 dienų amžiaus blastocistos.
Kai mokslininkai paima kamienines ląsteles iš embrionų, dažniausiai tai yra papildomi embrionai, atsirandantys apvaisinimo in vitro (IVF) metu.
IVF klinikose gydytojai mėgintuvėlyje apvaisina kelis kiaušinėlius, siekdami užtikrinti, kad bent vienas išgyventų. Tada jie implantuos ribotą kiaušinėlių skaičių, kad pradėtų nėštumą.
Kai spermatozoidas apvaisina kiaušinėlį, šios ląstelės susijungia ir sudaro vieną ląstelę, vadinamą zigota.
Tada ši vienaląstė zigota pradeda dalytis, sudarydama 2, 4, 8, 16 ląstelių ir t.t. Dabar tai yra embrionas.
Netrukus, prieš embrionui implantuojant į gimdą, ši maždaug 150–200 ląstelių masė yra blastocista. Blastocistą sudaro dvi dalys:
- išorinė ląstelių masė, kuri tampa placentos dalimi
- vidinė ląstelių masė, kuri išsivystys į žmogaus kūną
Vidinėje ląstelių masėje randamos embrioninės kamieninės ląstelės. Mokslininkai tai vadina totipotentinėmis ląstelėmis. Sąvoka totipotentai reiškia faktą, kad jie turi bendrą potencialą išsivystyti į bet kurią kūno ląstelę.
Tinkamai stimuliuojant, ląstelės gali tapti kraujo ląstelėmis, odos ląstelėmis ir visų kitų organizmui reikalingų ląstelių tipais.
Ankstyvuoju nėštumo laikotarpiu blastocistos stadija tęsiasi maždaug 5 dienas, kol embrionas įsitvirtina gimdoje arba įsčiose. Šiame etape kamieninės ląstelės pradeda diferencijuotis.
Embrioninės kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į daugiau ląstelių tipų nei suaugusiųjų kamieninės ląstelės.
Mezenchiminės kamieninės ląstelės (MSC)
MSC yra iš jungiamojo audinio arba stromos, kuris supa kūno organus ir kitus audinius.
Mokslininkai naudojo MSC, kad sukurtų naujus kūno audinius, tokius kaip kaulai, kremzlės ir riebalų ląstelės. Vieną dieną jie gali atlikti svarbų vaidmenį sprendžiant daugybę sveikatos problemų.
Sukeltos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPS)
Mokslininkai juos kuria laboratorijoje, naudodami odos ląsteles ir kitas specifines audinių ląsteles. Šios ląstelės elgiasi panašiai kaip embrioninės kamieninės ląstelės, todėl jos gali būti naudingos kuriant įvairius gydymo būdus.
Tačiau reikia daugiau tyrimų ir plėtros.
Norėdami auginti kamienines ląsteles, mokslininkai pirmiausia paima mėginius iš suaugusio audinio arba embriono. Tada jie įdeda šias ląsteles į kontroliuojamą kultūrą, kur jos dalijasi ir dauginsis, bet nebespecializuosis.
Kamieninės ląstelės, kurios dalijasi ir dauginasi kontroliuojamoje kultūroje, vadinamos kamieninių ląstelių linija.
Tyrėjai valdo ir dalijasi kamieninių ląstelių linijomis įvairiems tikslams. Jie gali paskatinti kamienines ląsteles tam tikru būdu specializuotis. Šis procesas žinomas kaip nukreipta diferenciacija.
Iki šiol daug embrioninių kamieninių ląstelių buvo lengviau auginti nei suaugusiųjų kamienines ląsteles. Tačiau mokslininkai daro pažangą naudodami abiejų tipų ląsteles.
Kamieninių ląstelių rūšys
Tyrėjai skirsto kamienines ląsteles pagal jų galimybes diferencijuotis į kitų tipų ląsteles.
Embrioninės kamieninės ląstelės yra pačios stipriausios, nes jų užduotis yra tapti visų tipų ląstelėmis organizme.
Visą klasifikaciją sudaro:
Totipotentas: Šios kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į visus galimus ląstelių tipus. Pirmosios kelios ląstelės, atsirandančios zigotai pradėjus dalytis, yra totipotentinės.
Pluripotentas: Šios ląstelės gali virsti beveik bet kuria ląstele. Ankstyvojo embriono ląstelės yra pluripotentinės.
Multipotentinis: Šios ląstelės gali diferencijuotis į glaudžiai susijusią ląstelių šeimą. Pavyzdžiui, suaugusiųjų kraujodaros kamieninės ląstelės gali tapti raudonaisiais ir baltaisiais kraujo kūneliais arba trombocitais.
Oligopotentas: jos gali išsiskirti į keletą skirtingų ląstelių tipų. Tai gali padaryti suaugusiųjų limfoidinės arba mieloidinės kamieninės ląstelės.
Unipotentas: Jie gali gaminti tik vienos rūšies ląsteles, kurios yra jų pačių tipas. Tačiau jos vis dar yra kamieninės ląstelės, nes gali atsinaujinti. Pavyzdžiui, suaugusiųjų raumenų kamieninės ląstelės.
Embrioninės kamieninės ląstelės laikomos pluripotentinėmis, o ne totipotentinėmis, nes jos negali tapti neembrioninių membranų ar placentos dalimi.
Naudoja
Pačios kamieninės ląstelės neturi jokio tikslo, bet yra svarbios dėl kelių priežasčių.
Pirma, tinkamai stimuliuojant, daugelis kamieninių ląstelių gali atlikti bet kokio tipo ląstelių vaidmenį ir tinkamomis sąlygomis regeneruoti pažeistus audinius.
Šis potencialas gali išgelbėti gyvybes arba ištaisyti žaizdas ir audinių pažeidimus žmonėms po ligos ar sužalojimo. Mokslininkai mato daugybę galimų kamieninių ląstelių panaudojimo būdų.
Audinių regeneracija
Audinių regeneracija yra bene svarbiausias kamieninių ląstelių panaudojimas.
Iki šiol žmogus, kuriam, pavyzdžiui, prireikė naujo inksto, turėdavo laukti donoro, o paskui atlikti transplantaciją.
Trūksta donorų organų, tačiau, nurodydami kamieninėms ląstelėms tam tikru būdu diferencijuotis, mokslininkai galėtų jas panaudoti tam tikram audinio tipui ar organui auginti.
Pavyzdžiui, gydytojai jau panaudojo kamienines ląsteles, esančias tiesiai po odos paviršiumi, kad sukurtų naują odos audinį. Tada jie gali ištaisyti sunkų nudegimą ar kitą sužalojimą, persodindami šį audinį į pažeistą odą, ir nauja oda ataugs.
Širdies ir kraujagyslių ligų gydymas
2013 m. Masačusetso bendrosios ligoninės tyrėjų komanda pranešė PNAS ankstyvasis leidimas kad jie sukūrė kraujagysles laboratorinėms pelėms, naudodami žmogaus kamienines ląsteles.
Per 2 savaites po kamieninių ląstelių implantavimo susidarė krauju perfuzuotų kraujagyslių tinklai. Šių naujų kraujagyslių kokybė buvo tokia pat gera, kaip ir šalia esančių natūralių.
Autoriai tikėjosi, kad tokia technika ilgainiui gali padėti gydyti žmones, sergančius širdies ir kraujagyslių bei kraujagyslių ligomis.
Smegenų ligų gydymas
Gydytojai vieną dieną gali panaudoti pakaitines ląsteles ir audinius smegenų ligoms, tokioms kaip Parkinsono ir Alzheimerio liga, gydyti.
Pavyzdžiui, sergant Parkinsono liga, smegenų ląstelių pažeidimas sukelia nekontroliuojamus raumenų judesius. Mokslininkai galėjo panaudoti kamienines ląsteles, kad papildytų pažeistą smegenų audinį. Tai gali sugrąžinti specializuotas smegenų ląsteles…