Какво представляват стволовите клетки и какво правят?
Клетките в тялото имат специфични цели, но стволовите клетки са клетки, които все още нямат определена роля и могат да станат почти всяка клетка, която е необходима.
Стволовите клетки са недиференцирани клетки, които могат да се превърнат в специфични клетки, тъй като тялото се нуждае от тях.
Учените и лекарите се интересуват от стволовите клетки, тъй като те помагат да се обясни как функционират някои функции на тялото и как понякога се объркват.
Стволовите клетки също обещават за лечение на някои заболявания, които понастоящем нямат лечение.
Източници на стволови клетки
Стволовите клетки произхождат от два основни източника: зрели телесни тъкани и ембриони. Учените също работят върху начини за разработване на стволови клетки от други клетки, използвайки генетични техники за „препрограмиране“.
Възрастни стволови клетки
Стволовите клетки могат да се превърнат във всякакъв тип клетки, преди да станат диференцирани.
Тялото на човек съдържа стволови клетки през целия им живот. Тялото може да използва тези стволови клетки, когато има нужда от тях.
Наричани още тъканно специфични или соматични стволови клетки, възрастните стволови клетки съществуват в цялото тяло от момента, в който се развива ембрионът.
Клетките са в неспецифично състояние, но са по-специализирани от ембрионалните стволови клетки. Те остават в това състояние, докато тялото се нуждае от тях за определена цел, да речем като кожни или мускулни клетки.
Ежедневният живот означава, че тялото непрекъснато обновява тъканите си. В някои части на тялото, като червата и костния мозък, стволовите клетки редовно се делят, за да произвеждат нови телесни тъкани за поддържане и възстановяване.
Стволовите клетки присъстват в различни видове тъкани. Учените са открили стволови клетки в тъканите, включително:
- Мозъкът
- костен мозък
- кръв и кръвоносни съдове
- скелетни мускули
- кожата
- Черният дроб
Стволовите клетки обаче могат да бъдат трудни за намиране. Те могат да останат неделими и неспецифични в продължение на години, докато тялото ги призове да поправят или отгледат нова тъкан.
Възрастните стволови клетки могат да се делят или да се самообновяват за неопределено време. Това означава, че те могат да генерират различни видове клетки от произхождащия орган или дори да регенерират изцяло оригиналния орган.
Това разделяне и регенерация са начинът, по който кожната рана зараства или как орган като черния дроб например може да се възстанови след увреждане.
В миналото учените вярваха, че възрастните стволови клетки могат да се различават само въз основа на тяхната тъкан на произход. Някои доказателства обаче предполагат, че те могат да се диференцират, за да станат и други клетъчни типове.
Ембрионални стволови клетки
От най-ранния етап на бременността, след като сперматозоидите оплодят яйцеклетката, се образува ембрион.
Около 3-5 дни след като сперматозоидът опложда яйцеклетката, ембрионът приема формата на бластоциста или кълбо от клетки.
Бластоцистата съдържа стволови клетки и по-късно ще се имплантира в утробата. Ембрионалните стволови клетки идват от бластоциста на възраст 4-5 дни.
Когато учените вземат стволови клетки от ембриони, това обикновено са допълнителни ембриони, които са резултат от ин витро оплождане (IVF).
В клиниките за IVF лекарите оплождат няколко яйцеклетки в епруветка, за да гарантират, че поне едно оцелява. След това те ще имплантират ограничен брой яйцеклетки, за да започнат бременност.
Когато сперматозоидът опложда яйцеклетка, тези клетки се комбинират и образуват една клетка, наречена зигота.
След това тази едноклетъчна зигота започва да се дели, образувайки 2, 4, 8, 16 клетки и т.н. Сега е ембрион.
Скоро и преди ембрионалните импланти в матката, тази маса от около 150–200 клетки е бластоциста. Бластоцистата се състои от две части:
- външна клетъчна маса, която става част от плацентата
- вътрешна клетъчна маса, която ще се развие в човешкото тяло
Вътрешната клетъчна маса е мястото, където се намират ембрионални стволови клетки. Учените наричат тези тотипотентни клетки. Терминът тотипотентни се отнася до факта, че те имат общ потенциал да се развият във всяка клетка в тялото.
С правилната стимулация клетките могат да се превърнат в кръвни клетки, кожни клетки и всички други видове клетки, от които тялото се нуждае.
В началото на бременността стадийът на бластоциста продължава около 5 дни преди ембрионните импланти в матката или утробата. На този етап стволовите клетки започват да се диференцират.
Ембрионалните стволови клетки могат да се диференцират в повече клетъчни типове, отколкото възрастните стволови клетки.
Мезенхимни стволови клетки (MSCs)
МСК идват от съединителната тъкан или строма, която заобикаля органите на тялото и други тъкани.
Учените са използвали MSC за създаване на нови телесни тъкани, като кости, хрущяли и мастни клетки. Един ден те може да изиграят роля в решаването на широк спектър от здравословни проблеми.
Индуцирани плюрипотентни стволови клетки (iPS)
Учените ги създават в лаборатория, като използват кожни клетки и други специфични за тъканите клетки. Тези клетки се държат по подобен начин на ембрионалните стволови клетки, така че биха могли да бъдат полезни за разработването на набор от терапии.
Необходими са обаче повече изследвания и разработки.
За да отглеждат стволови клетки, учените първо извличат проби от възрастни тъкани или ембрион. След това те поставят тези клетки в контролирана култура, където те ще се разделят и възпроизвеждат, но не се специализират допълнително.
Стволовите клетки, които се делят и размножават в контролирана култура, се наричат линия на стволови клетки.
Изследователите управляват и споделят линии на стволови клетки за различни цели. Те могат да стимулират стволовите клетки да се специализират по определен начин. Този процес е известен като насочена диференциация.
Досега беше по-лесно да се отглеждат голям брой ембрионални стволови клетки, отколкото възрастни стволови клетки. Учените обаче постигат напредък и с двата типа клетки.
Видове стволови клетки
Изследователите категоризират стволовите клетки според техния потенциал да се диференцират в други видове клетки.
Ембрионалните стволови клетки са най-мощните, тъй като тяхната работа е да се превърнат във всеки тип клетки в тялото.
Пълната класификация включва:
Тотипотентни: Тези стволови клетки могат да се диференцират във всички възможни типове клетки. Първите няколко клетки, които се появяват, когато зиготата започне да се дели, са тотипотентни.
Плурипотентни: Тези клетки могат да се превърнат в почти всяка клетка. Клетките от ранния ембрион са плюрипотентни.
Мултипотентни: Тези клетки могат да се диференцират в тясно свързано семейство клетки. Възрастните хематопоетични стволови клетки например могат да станат червени и бели кръвни клетки или тромбоцити.
Олигопотентни: Те могат да се диференцират в няколко различни типа клетки. Възрастните лимфоидни или миелоидни стволови клетки могат да направят това.
Унипотентни: Те могат да произвеждат само клетки от един вид, който е техен собствен тип. Те обаче все още са стволови клетки, защото могат да се обновят. Примерите включват стволови клетки на възрастни мускули.
Ембрионалните стволови клетки се считат за плюрипотентни, вместо за тотипотентни, тъй като не могат да станат част от извън ембрионалните мембрани или плацентата.
Използва
Самите стволови клетки не служат на нито една цел, но са важни по няколко причини.
Първо, с правилната стимулация, много стволови клетки могат да поемат ролята на всякакъв вид клетки и могат да регенерират увредената тъкан при подходящи условия.
Този потенциал може да спаси животи или да поправи рани и увреждане на тъканите при хора след заболяване или нараняване. Учените виждат много възможни приложения на стволовите клетки.
Регенерация на тъкани
Регенерацията на тъканите е може би най-важното използване на стволови клетки.
Досега човек, който се нуждаеше от нов бъбрек, например, трябваше да изчака донор и след това да се подложи на трансплантация.
Има недостиг на донорски органи, но, като инструктират стволовите клетки да се диференцират по определен начин, учените могат да ги използват за отглеждане на определен тип тъкан или орган.
Като пример, лекарите вече са използвали стволови клетки точно под повърхността на кожата, за да направят нова кожна тъкан. След това те могат да поправят тежко изгаряне или друго нараняване, като присадят тази тъкан върху увредената кожа и новата кожа ще порасне отново.
Лечение на сърдечно-съдови заболявания
През 2013 г. екип от изследователи от Общата болница в Масачузетс докладва в PNAS Ранно издание че са създали кръвоносни съдове на лабораторни мишки, използвайки човешки стволови клетки.
В рамките на 2 седмици след имплантирането на стволовите клетки се образуват мрежи от кръвопроливни съдове. Качеството на тези нови кръвоносни съдове беше също толкова добро, колкото и близките естествени.
Авторите се надяват, че този вид техника в крайна сметка може да помогне за лечение на хора със сърдечно-съдови и съдови заболявания.
Лечение на мозъчни заболявания
Един ден лекарите могат да използват заместващи клетки и тъкани за лечение на мозъчни заболявания като Паркинсон и Алцхаймер.
Например при Паркинсон увреждането на мозъчните клетки води до неконтролирани мускулни движения. Учените биха могли да използват стволови клетки за попълване на увредената мозъчна тъкан. Това може да върне специализираните мозъчни клетки, които спират неконтролираните мускулни движения.
Изследователите вече са се опитали да разграничат ембрионалните стволови клетки в тези видове клетки, така че лечението е обещаващо.
Терапия на клетъчен дефицит
Учените се надяват един ден да могат да развият здрави сърдечни клетки в лаборатория, които да могат да трансплантират на хора със сърдечни заболявания.
Тези нови клетки могат да поправят сърдечните увреждания, като повторно населят сърцето със здрава тъкан.
По същия начин хората с диабет тип I биха могли да получат панкреатични клетки, за да заместят клетките, произвеждащи инсулин, които собствената им имунна система е загубила или унищожила.
Единствената текуща терапия е трансплантация на панкреас и много малко панкреаси са на разположение за трансплантация.
Лечение на кръвни заболявания
Сега лекарите рутинно използват хемопоетични стволови клетки за лечение на заболявания като левкемия, сърповидно-клетъчна анемия и други имунодефицитни проблеми.
Хематопоетичните стволови клетки се срещат в кръвта и костния мозък и могат да произвеждат всички видове кръвни клетки, включително червените кръвни клетки, които носят кислород и белите кръвни клетки, които се борят с болестите.
Даряване или събиране на стволови клетки
Хората могат да дарят стволови клетки, за да помогнат на любим човек или евентуално за собствена употреба в бъдеще.
Даренията могат да дойдат от следните източници:
Костен мозък: Тези клетки се приемат под обща упойка, обикновено от тазобедрената или тазовата кост. След това техниците изолират стволовите клетки от костния мозък за съхранение или дарение.
Периферни стволови клетки: Човек получава няколко инжекции, които карат костния му мозък да освобождава стволови клетки в кръвта. След това кръвта се отстранява от тялото, машина отделя стволовите клетки и лекарите връщат кръвта в тялото.
Кръвна пъпна връв: Стволовите клетки могат да бъдат събрани от пъпната връв след раждането, без да се навреди на бебето. Някои хора даряват пъпна кръв, а други я съхраняват.
Това събиране на стволови клетки може да бъде скъпо, но предимствата за бъдещи нужди включват:
- стволовите клетки са лесно достъпни
- по-малък шанс трансплантираната тъкан да бъде отхвърлена, ако идва от собственото тяло на реципиента
Изследвания и научни открития
Стволовите клетки са полезни не само като потенциална терапия, но и за изследователски цели.
Например учените са открили, че включването или изключването на определен ген може да доведе до неговата диференциация. Знаейки това им помага да изследват кои гени и мутации причиняват какви ефекти.
Въоръжени с тези знания, те може да успеят да открият какво причинява широк спектър от заболявания и състояния, някои от които все още нямат лечение.
Ненормалното клетъчно делене и диференциация са отговорни за състояния, които включват рак и вродени увреждания, произтичащи от раждането. Знанието какво причинява клетките да се делят по грешен начин може да доведе до излекуване.
Стволовите клетки също могат да помогнат при разработването на нови лекарства. Вместо да тестват лекарства върху човешки доброволци, учените могат да преценят как дадено лекарство засяга нормалната, здрава тъкан, като го тестват върху тъкан, отгледана от стволови клетки.
Видео: Какво представляват стволовите клетки?
Гледайте видеото, за да научите повече за стволовите клетки.
Противоречие
Има известни противоречия относно изследванията на стволови клетки. Това се отнася главно до работата върху ембрионалните стволови клетки.
Използване на ембриони за стволови клетки
Аргументът срещу използването на ембрионални стволови клетки е, че той унищожава човешка бластоциста и оплодената яйцеклетка не може да се превърне в човек.
В днешно време изследователите търсят начини за създаване или използване на стволови клетки, които не включват ембриони.
Смесване на хора и животни
Изследванията на стволови клетки често включват вмъкване на човешки клетки в животни, като мишки или плъхове. Някои хора твърдят, че това може да създаде организъм, който е част от човека.
В някои страни е незаконно производството на ембрионални стволови клетки. В Съединените щати учените могат да създават или работят с ембрионални линии на стволови клетки, но е незаконно използването на федерални средства за изследване на линии на стволови клетки, създадени след август 2001 г.
Терапия със стволови клетки и регулиране на FDA
Някои хора вече предлагат „терапии със стволови клетки“ за редица цели, като например лечение против стареене.
Повечето от тези употреби обаче нямат одобрение от Американската администрация по храните и лекарствата (FDA). Някои от тях може да са незаконни, а други - опасни.
Всеки, който обмисля лечение на стволови клетки, трябва да провери при доставчика или при FDA дали продуктът има одобрение и дали е направен по начин, който отговаря на стандартите на FDA за безопасност и ефективност.
