Matične celice - vrste, značilnosti, uporaba

Matične celice so s svojo sposobnostjo preobrazbe čudovito zdravilo za številne bolezni. Ugotovite, kaj so izvorne celice, katere bolezni se matične celice trenutno uporabljajo za zdravljenje in kakšne so možnosti za razvoj terapije z matičnimi celicami? Od kod skepticizem strokovnjakov?

Matične celice se lahko preoblikujejo v druge vrste celic. Terapija z matičnimi celicami je zagotovo eden najbolj privlačnih in obetavnih konceptov sodobne medicine. Zdi se, da bi moral biti seznam njihovih medicinskih aplikacij neskončen - popravljanje poškodovanih tkiv, rast nadomestnih organov ...

Toda dejstva so drugačna. Čeprav je izvor raziskav izvornih celic potekal v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, je doslej njihova uporaba omejena na nekaj natančno opredeljenih indikacij.

Idej za uporabo matičnih celic je veliko, vendar je njihovo uvajanje v klinično uporabo omejeno s številnimi dejavniki, med katerimi v ospredje prihaja vprašanje varnosti tovrstne terapije.

Kaj so izvorne celice?

Matične celice so bistvenega pomena za tvorbo človeškega telesa. V najzgodnejših fazah razvoja je človeški zarodek v celoti sestavljen iz izvornih celic. Sčasoma se spremenijo in povzročijo vse celične linije, ki sestavljajo človeško telo.

Druga pomembna vloga izvornih celic je kolonizacija nekaterih tkiv zrelega organizma in delovanje kot "skladišče". Po potrebi se lahko pretvorijo v celice določenega tkiva, ki odmrejo ali so poškodovane. Vendar je to mogoče le pri določenih tkivih.

Tako so izvorne celice tiste celice, ki imajo sposobnost preoblikovanja v druge, bolj specializirane vrste celic.

Najpomembnejša značilnost matičnih celic, ki jih razlikuje od drugih celic, je način njihove delitve.

Med delitvijo se matična celica lahko diferencira, torej ustvari hčerinsko celico določene vrste (npr. Mišico, živec ali epitelijsko celico).

Obstajajo različne vrste izvornih celic, odvisno od njihove narave: nekatere se lahko spremenijo v kakršno koli hčerinsko celico, druge pa lahko proizvajajo samo celice, ki sestavljajo določeno vrsto tkiva (več o tem spodaj).

Druga pomembna značilnost matičnih celic je povezana tudi z njihovo delitvijo. Med tvorbo hčerinske celice starševska celica ne izgine brez sledu. V procesu delitve nastane še ena matična celica, ki je enaka "materinski celici".

Tako ima učinek delitve izvornih celic eno matično celico in eno specializirano hčerinsko celico.

Ta mehanizem imenujemo samoobnova. Zahvaljujoč nje se izvorne celice ne "obrabijo" in ne dovolijo, da bi se velikost njihovega bazena zmanjšala.

Vrste izvornih celic

Kot smo že omenili, se matične celice lahko ob delitvi spremenijo v druge vrste celic. Ali lahko katera koli izvorna celica postane katera koli hčerinska celica? No ne.

Matične celice so razdeljene v štiri podskupine, odvisno od tega, kako širok spekter celic lahko nastane zaradi njihove delitve.

Matične celice, ki gradijo človeški zarodek, lahko ustvarijo vse vrste celičnih linij. Nekatere izvorne celice, ki naseljujejo tkiva odraslega človeka, pa se lahko spremenijo le v strogo določen tip celic, ki gradijo določeno tkivo.

Delitev matičnih celic zaradi možnosti ustvarjanja različnih hčerinskih celic je naslednja:

• totipotentne matične celice

So celice z najširšim diferenciacijskim potencialom in se lahko spremenijo v kakršne koli hčerinske celice. Totipotentne celice tvorijo zigoto (celico, ki je posledica oploditve jajčeca s spermo), pa tudi zarodek v najzgodnejših fazah njegovega razvoja. Iz totipotentnih celic je mogoče ustvariti vse vrste celic, ki sestavljajo človeško telo.

• pluripotentne matične celice

Pluripotentne celice se lahko spremenijo tudi v številne vrste celic. Vendar so placentne celice izjema. Pluripotentne celice tvorijo tako imenovane vozlišče zarodka, ki je ena od struktur, nastalih v prvem tednu razvoja zarodka.

Preberite tudi: Razvoj ploda: kako se plod razvija teden za tednom

Iz pluripotentnih celic zarodnega vozla nastanejo tri tako imenovane zarodne plasti, iz katerih se pozneje razvijejo vsa tkiva našega organizma. Čeprav se imena zarodnih plasti slišijo nekoliko zapleteno (ektoderm, mezoderm in endoderm), so tkiva, ki nastanejo iz njih, znana vsem.

Ektoderm je koža in živčni sistem, mezoderm je krvožilni in mišično-skeletni sistem, endoderm pa je dihalni sistem in večina prebavnega sistema.

• multipotentne matične celice

Multipotentne celice so skupina izvornih celic z nekoliko ožjim diferenciacijskim potencialom. Čeprav lahko še vedno proizvajajo več vrst celic, so običajno celice podobnega tipa. Glavni primer celic v tej podskupini so multipotentne celice kostnega mozga, znane tudi kot hematopoetske matične celice. Lahko se spremenijo v katero koli krvno celico, na primer v eritrocite ali različne vrste levkocitov. Vendar ne morejo proizvesti celic, ki gradijo druga tkiva.

• unipotentne matične celice

Ta vrsta celic lahko postane samo ena vrsta hčere. Običajno unipotentne celice delujejo kot rezervoar za obnovo in obnovo odraslih tkiv. Primer unipotentnih celic so epidermalne izvorne celice, ki jih najdemo v človeški koži.

Kje je mogoče dobiti matične celice

Pridobivanje izvornih celic je v bistvu mogoče na dva načina.

Njihov prvi vir je človeški zarodek, iz katerega so izolirane tako imenovane zarodne izvorne celice. To so celice totipotentne ali pluripotentne narave in se zato lahko diferencirajo v vse vrste tkiv.

Imenuje se druga vrsta izvornih celic somatske matične celice (ali "odrasle" matične celice). Ta vrsta celic prihaja - kot že ime pove - iz telesa odraslega človeka.

V normalnih pogojih so to celice, ki naseljujejo različne organe

• kostni mozeg
• mišice
• jetra
• koža
• krvnih žil

V teh organih matične celice delujejo kot rezervoar in omogočajo regeneracijo poškodovanih tkiv.

Ni težko uganiti, da imajo somatske matične celice bolj omejen diferenciacijski potencial kot embrionalne matične celice. Celice, ki prihajajo iz odraslega organizma, so multipotentne ali unipotentne, to pomeni, da se lahko spremenijo v celice podobnega tipa ali celo samo v eno vrsto hčerinskih celic.

Iskanje in pridobivanje somatskih izvornih celic v odraslem telesu je velik izziv. Število takih celic v tkivih je zelo majhno.

Ko jih enkrat zberemo, jih je v laboratorijskih razmerah zelo težko gojiti, zato je težko pridobiti večje količine.

Zaenkrat odrasle matične celice dobimo le iz nekaj virov. Za hematopoetske matične celice so to:

• kostni mozeg
• periferna kri
• popkovnične krvi

Iz maščobnega tkiva in kostnega mozga pa lahko dobite tako imenovano mezenhimske izvorne celice. Lahko se spremenijo v različne vrste tkiva:

• kosti
• hrustančni
• mišice
• maščobe

Terapije z uporabo mezenhimskih izvornih celic so še v fazi raziskav - njihova varnost in učinkovitost doslej še niso bili potrjeni.

Omeniti velja še eno vrsto izvornih celic, ki je nekakšen hibrid omenjenih dveh. To se imenuje inducirane pluripotentne matične celice.

To so izvorne celice, pridobljene iz odraslega organizma, ki so bile v laboratoriju reprogramirane tako, da jim dajo značilnosti zarodnih celic.

Trenutna uporaba matičnih celic

Ker že poznamo vrste in možnosti diferenciacije izvornih celic, ostaja vprašanje - katere izmed njih in kako se uporabljajo v medicini?

• zarodne izvorne celice

Embrionalne izvorne celice niso odobrene za nobeno vrsto terapije. Zakaj? Tu je nekaj razlogov.

Prvič, njihova uporaba vključuje etične dileme. Embrionalne izvorne celice so pridobljene iz zarodkov, namenjenih za raziskovalne namene, najpogosteje ustvarjene med postopki oploditve in vitro. Etična vprašanja so eden od dejavnikov, ki omejujejo napredek raziskav matičnih celic, pridobljenih na ta način.

Druga ovira pri uporabi zarodnih celic je povsem znanstvena. So celice z velikim diferenciacijskim potencialom, ki se lahko spremenijo v kakršne koli hčerinske celice. Do zdaj še ni bila najdena nobena metoda za nadzor njihovega vedenja.

Embrionalne izvorne celice po vsaditvi v človeško telo tvorijo tumorje, sestavljene iz različnih, naključno razporejenih celic. Te vrste tumorjev imenujemo teratomi (latinsko teratoma). Nenehno iščemo načine, kako zarodne celice usmeriti tako, da se spremenijo v želeno tkivo.

Uporaba zarodnih izvornih celic je povezana tudi z nevarnostjo zavrnitve - predstavljajo tujek (podobno kot presaditev organa nepovezanega darovalca).

Tveganje je veliko manjše pri uporabi odraslih matičnih celic, ki jih da in prejema isti bolnik. Ta postopek se imenuje avtologna presaditev.

• matične celice odraslih

Čeprav je uporaba odraslih matičnih celic povezana tudi s številnimi omejitvami, se je doslej v medicini uporabljala le ta vrsta izvornih celic. Pridobivanje matičnih celic odraslih ne zahteva kulture zarodkov, zato postavlja veliko manj moralnih dilem. Odrasle matične celice se uporabljajo pri naslednjih vrstah terapije:

• presaditev krvotvornih matičnih celic

Presaditev hematopoetskih matičnih celic je trenutno edina rutinska terapija z matičnimi celicami, ki se uspešno uporablja po vsem svetu. Tako imenovani presaditev kostnega mozga je metoda zdravljenja številnih hematoloških bolezni.

Najprej se uporabljajo pri bolnikih s primarnimi imunskimi pomanjkljivostmi, to je z dednimi nepravilnostmi v imunskem sistemu. Presaditev kostnega mozga je pogosto edini način, da dobijo pravilno delujoče imunske celice.

Druga skupina bolnikov, ki potrebujejo presaditev hematopoetskih matičnih celic, so tisti, katerih kostni mozeg je bil uničen, na primer zaradi agresivnega zdravljenja raka.

Takšna situacija je lahko zaželena v primeru raka krvi (npr. Levkemije), kjer je cilj terapije uničiti hematopoetski sistem, ki ga pokriva neoplastični proces, in njegovo nadaljnjo rekonstrukcijo s pomočjo vsadljenih matičnih celic.

• zdravljenje obsežnih ran z uporabo epidermalnih izvornih celic

Epidermalne izvorne celice so eden od načinov za celjenje obsežnih ran, kot so opekline.

Celoten postopek je naslednji: najprej se epidermalne izvorne celice zberejo iz drobca pacientove zdrave kože.

Nato se te celice laboratorijsko gojijo pod pogoji, ki omogočajo njihovo intenzivno razmnoževanje.

Po pridobitvi ustreznega števila celic jih položimo na površino rane.

Dodatna prednost terapije je, da pacientovo telo takšnega "preliva" ne more zavrniti - narejeno je bilo iz lastnih celic.

• oftalmološko zdravljenje z uporabo matičnih celic roženice limbal

Druga terapija z uporabo izvornih celic je bila odobrena relativno nedavno. Je zdravilo, ki vsebuje matične celice roženice, kar omogoča rekonstrukcijo epitelija roženice (sprednja, zunanja plast zrkla).

Kot v prejšnjem primeru je tudi "vir" celic bolnik sam in natančneje njegovo zdravo oko.

Ko matične celice zberejo, jih v laboratoriju pomnožijo in nato dajo v prizadeto oko. Indikacija za uporabo terapije je pomanjkanje matičnih celic roženice, na primer zaradi poškodbe kemične snovi.

Prihodnost matičnih celic

Zgornje besedilo povzema trenutno in, kot vidite, zelo omejeno uporabo matičnih celic v medicini.

Raziskave na tem področju so zapletene in izvorne celice še vedno postavljajo več vprašanj kot odgovorov.

Od časa do časa v znanstvenem svetu obstajajo informacije o prebojnih odkritjih, povezanih z njimi, žal pa se v mnogih primerih izkaže, da objavljeni rezultati raziskav ne držijo.

Tako je bilo na primer v primeru glasnega poskusa implantacije matičnih celic kostnega mozga v postinfarktno brazgotino v srčni mišici. Domnevno pozitivni rezultati takšne terapije so sprožili plaz nadaljnjih preskušanj v drugih kliničnih centrih, vendar so se vsi poskusi na koncu končali neuspešno.

Za uspešno in varno uporabo izvornih celic v medicini je še vedno potrebnih veliko let raziskav.

Znanstveniki nenehno poskušajo izvedeti več o nenavadnih mehanizmih njihovega delovanja.

Kateri dejavniki vplivajo na proces diferenciacije izvornih celic?

Ali je ta postopek mogoče nadzorovati?

Kaj storiti, da jih lahko učinkovito pomnožimo?

Katere od doslej neozdravljivih bolezni imajo res možnost, da se s to terapijo pozdravijo?

Ta in številna druga vprašanja se nenehno raziskujejo.

Tu velja omeniti, da so terapevtske uporabe matičnih celic sicer omejene, vendar so koristne tudi na drugih področjih medicine.

En primer je preučevanje neoplastičnih procesov. Matične celice omogočajo simulacijo takšnega procesa v laboratorijskih pogojih in nato testiranje potencialnih terapij na njih (npr. Nova zdravila proti raku).

Tekoče področje raziskav matičnih celic vključuje na primer uporabo pri:

• nevrodegenerativne bolezni (npr. Alzheimerjeva bolezen)
• poškodbe hrbtenjače
• poškodbe mišično-skeletnega sistema

in na koncu poskusi rekonstrukcije celotnih organov (npr. trebušna slinavka pri diabetesu tipa I).

Zavedati se moramo, da izvorne celice niso zdravilo in da se vsaka potencialna aplikacija preiskuje neodvisno in mora pred odobritvijo opraviti vrsto kliničnih preskušanj.

Na koncu velja opozoriti tudi na "klinike", ki brez dovoljenja ponujajo zdravljenje z matičnimi celicami.

Tovrstni poskusi v najboljšem primeru izgubijo denar, v najslabšem pa zdravje in celo življenje.

Bibliografija:

1. "Odrasle matične celice: upi in hype regenerativne medicine" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, letnik 62, številka 3/2015, 329–337
2. "Biologija matičnih celic: pregled" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 september; 1 (3): 63–67.
3. "Matične celice v roženici" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25–41
4. "Matične celice pri regeneraciji kože, celjenju ran in njihove klinične uporabe" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015, 23. oktober; 16

O avtorju

Krzysztof Białoży Študent medicine na Collegium Medicum v Krakovu, počasi vstopa v svet stalnih izzivov zdravnikovega dela. Zanimajo jo predvsem ginekologija in porodništvo, pediatrija in medicina življenjskega sloga. Ljubiteljica tujih jezikov, potovanj in planinarjenja.

Preberite več člankov tega avtorja