СТОВБУРОВІ КЛІТИНИ: ТИПИ, ПРОГРАМИ ТА МІСЦЕ ЇХ ЗНАХОДЖЕННЯ - НЕЙРОПСИХОЛОГІЯ - 2024

Стовбурові клітини - це тип клітин, який природним чином міститься у всіх багатоклітинних живих істотах. Вони характеризуються властивістю диференціюватися на будь-який тип клітин і ділитися для отримання більшої кількості стовбурових клітин.

Цей тип клітини дуже важливий ще до народження, оскільки через кілька днів після приєднання дві гамети починають ділитися і розмножуватися, створюючи стовбурові клітини, які спеціалізуватимуться і даватимуть початок різним органам і тканинам тіла ембріона.

Ілюстрація стовбурових клітин

Важливість стовбурових клітин полягає в їх дивовижному потенціалі до розвитку та формування майже будь-якого типу клітин. Ця здатність може бути використана для ремонту та поповнення пошкоджених або знищених клітин.

В даний час клінічне застосування стовбурових клітин досліджується при багатьох захворюваннях, таких як Паркінсон, Альцгеймер або деякі вроджені стани. Крім того, вже є продукти на основі стовбурових клітин, які почали застосовуватися на міжнародному рівні в ортопедичній медицині.

Чи є стовбурові клітини у дорослих чи лише у дітей?

Стовбурові клітини все ще існують у дорослих особин, хоча в меншій кількості та з меншим потенціалом, ніж у ембріональній стадії.

Ці стовбурові клітини присутні в певних структурах, таких як кістковий мозок, м’язи та мозок; Завдяки їм пошкоджені клітини можуть бути замінені, а органи можуть продовжувати нормально функціонувати.

Які відмінності вони мають з іншими типами клітин?

Загалом, можна сказати, що стовбурові клітини мають три основні властивості, що відрізняють їх від інших клітин:

• Вони можуть розмножуватися протягом тривалого періоду часу.
• Вони не є спеціалізованими.
• Вони можуть спеціалізуватися на будь-якому типі комірок.

Ці властивості роблять їх потенційно корисними для лікування деяких захворювань, викликаних зносом або дегенерацією деяких клітин, таких як нейродегенеративні захворювання.

Ці неймовірні властивості стовбурових клітин вперше були досліджені лише 35 років тому, в 1981 році, коли група дослідників виявила, що можна витягти стовбурові клітини з ембріона миші.

Лише в 1998 році, коли дослідження, проведені на мишах, можна було екстраполювати на людину, коли перші стовбурові клітини були вилучені з ембріонів людини та культивовані in vitro для вивчення їх функції та властивостей. Ці стовбурові клітини називають ембріональними стовбуровими клітинами.

У 2006 році сталася чергова віха в історії вивчення стовбурових клітин, група дослідників виявила, як деякі дорослі клітини можуть бути генетично перепрограмовані, щоб створити стовбурові клітини, які можуть спеціалізуватися на деяких типах клітин. Цей тип стовбурових клітин називають індукованою плюрипотентною стовбуровою клітиною (iPS).

Хоча за останні 35 років у дослідженні стовбурових клітин було досягнуто значного прогресу, все ж потрібні ще дослідження, щоб краще зрозуміти їх та мати можливість використовувати їх у створенні нових методів терапії та у дослідженні нормативного розвитку людини.

Типи стовбурових клітин

Стовбурові клітини можна широко класифікувати за рівнем їх дозрівання в індуковані ембріональні, плодові, стовбурові клітини дорослих та індуковані плюрипотентні стовбурові клітини.

Також не всі стовбурові клітини мають однаковий потенціал диференціюватися в будь-який тип клітин. Залежно від типу клітин, в яких стовбурові клітини можна диференціювати, вони можуть бути:

Тотипотент (або всесильний)

Морула, тотипотентна клітина. Джерело: Pidalka44 Вони можуть диференціюватися в будь-який тип клітини. Ці клітини можна знайти лише в морулі (сукупність клітин, що виникає після об'єднання двох гамет) і, теоретично, в ембріонах, хоча ембріональні стовбурові клітини ще не змогли розвиватися та створювати всі типи клітин.

Плюріпотент

Колонія ембріональних стовбурових клітин людини. Джерело: Загальнодоступне надбання

Вони є наступним кроком для тотипотентних стовбурових клітин і можуть диференціюватися майже в будь-який тип клітин. Ембріональні клітинні культури та індуковані стовбурові клітини плюрипотентні.

Мультипотентний

Конфокальна мікрофотографія клітини-позитивні нейронні попередники (зелені) в нюховій цибулині щурів. Джерело: Олег Цупиков Вони можуть диференціюватися на найрізноманітніші клітини, але лише ті, що належать до групи споріднених клітин. Наприклад, багатопотужні клітини серця можуть диференціюватися лише на тканини, що складають серце. Ці клітини можна збирати у плодів.

Олігопотент

Незрілі мієлоїдні (олігопотентні) дендритні клітини Джерело: Йозеф Ноймюллер, Сильвія Емануела Ноймюллер-Губер, Йоганнес Хубер, Адольф Елінгер та Томас Вагнер Вони можуть диференціюватися на кілька типів клітин, наприклад, утворювати одну і ту ж тканину. Сторонні клітини дорослих є олігопотентними.

Неможливий

Гематоцити типу фетальних гепатоластів (уніпотентні стовбурові клітини). Джерело: Кафедра гістології Медичного коледжу Ягеллонського університету Вони можуть диференціюватися лише в один тип клітин. Ці стовбурові клітини відрізняються від звичайних дорослих клітин тим, що вони зберігають свою репродуктивну властивість протягом тривалого періоду часу (до диференціювання). Цей тип стовбурових клітин можна знайти, наприклад, у деяких м’язах.

Ембріональна стовбурова клітина

Ембріональні стовбурові клітини миші. Джерело: Національний науковий фонд

Ембріональні стовбурові клітини видобуваються з ембріонів. Більшість походить з гамет, які були запліднені in vitro, а не від природно вагітних жінок. Теоретично вони є тотипотентними, тобто можуть породжувати будь-який тип клітин, хоча на даний момент в лабораторії можуть культивуватися лише деякі типи клітин.

Після вилучення стовбурових клітин проводиться культура, в якій клітини та поживний матеріал (культуральне середовище) вводяться в лабораторний посуд. У культурі клітини ростуть і починають ділитися, створюючи тонкий шар, який простягається по всій поверхні пластини.

Стовбурові клітини плода

Стовбурова клітина плода. Джерело: Teixeira, J., Rueda, BR, and Pru, JK, Стовбурові клітини матки (30 вересня 2008 р.), StemBook, ред. Спільнота досліджень стовбурових клітин, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, http://www.stembook.org.

Стовбурові клітини плода отримують від плодів (з 10-го тижня вагітності). Ці клітини можна знайти в більшості тканин плода.

Ці стовбурові клітини є багатопотужними, тобто можуть диференціюватися на деякі типи клітин, які пов'язані, наприклад, у декількох подібних тканинах, утворюючи один і той же орган.

Сторонні клітини дорослих

Мікрографія стовбурової клітини дорослої людини, що демонструє типові ультраструктурні особливості. Джерело: Роберт М. Хант, атрибуція Creative Commons

У деяких тканинах дорослої людини, таких як шкіра, м’язи, кишечник та кістковий мозок, є стовбурові клітини дорослих, які можуть розмножуватися та диференціюватися в клітини тієї ж тканини, щоб замінити відмерлі або пошкоджені клітини, тому вони є олігопоентами. Стовбурові клітини дорослих також можна виявити в крові пуповини.

Наприклад, у кістковому мозку є стовбурові клітини крові, які дозрівають у зрілих кров’яних клітинах (еритроцити, лейкоцити або тромбоцити).

Дослідження з цими типами клітин досить розвинені, і зараз проводяться трансплантації стовбурових клітин дорослих з кісткового мозку або пуповинної крові для лікування захворювань крові, таких як мієлодиспластичний та мієлопроліферативний синдроми.

Терапевтичний потенціал інших дорослих стовбурових клітин, таких як мезенхімальні клітини, які виробляють клітини з кісток, хрящів і жиру, в даний час досліджується для лікування таких захворювань, як артрит.

Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини

Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини. Джерело: Лабораторія Гепштейна

Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPS) - це вже спеціалізовані клітини дорослих (наприклад, зі шкіри), які були генетично перепрограмовані in vitro, щоб мати властивості ембріональних стовбурових клітин.

Щоб перепрограмувати клітини дорослих, їх відбирають у дорослих і культивують на тарілці, куди віруси, створені в лабораторії із специфічними генами, вставляються для інтеграції з клітинами та модифікації їх генетичної інформації.

Хоча клітини iPS та ембріональні клітини мають багато характеристик, вони не зовсім однакові, зараз ці відмінності досліджуються, а також нові процедури створення iPS.

Хоча потрібні додаткові дослідження, клітини iPS вже використовуються для перевірки дії деяких препаратів, які перебувають у клінічних випробуваннях і, як очікується, будуть корисними для трансплантації найближчим часом.

В даний час не проводять трансплантацію клітин IPS, оскільки деякі дослідження на тваринах призвели до ракових утворень, можливо, завдяки техніці, яка використовується для перепрограмування клітин.

Культури стовбурових клітин

Бластоциста, внутрішньо має стовбурові клітини. Джерело: Gnzlndrs

Культури стовбурових клітин не на 100% ефективні, бувають випадки, коли клітини не ростуть і не діляться. Але, коли культура була ефективною, беруться групи стовбурових клітин і створюються нові популяції, які продовжуватимуть ділитися і почнуть диференціюватися. Стовбурові клітини можна заморожувати і зберігати в будь-якій точці процесу.

Під час культивування стовбурові клітини можуть мимовільно згрупуватися і спеціалізуватися на будь-якому типі тканин (м’язовій, нервовій …). Те, що вони здатні спеціалізуватися, є ознакою того, що клітини утримуються в належному стані, але в ідеалі процес спеціалізації контролюється дослідниками для створення конкретних клітинних популяцій.

Щоб контролювати диференціацію ембріональних стовбурових клітин, дослідники модулюють хімічний склад культурального середовища, квадрата чи самих клітин, вставляючи в нього конкретні гени.

За допомогою декількох досліджень були створені протоколи, які вказують, які параметри необхідно модифікувати та як це зробити для створення конкретних клітинних культур.

На даний момент трансплантація ембріональних стовбурових клітин у людини не проводиться, оскільки в деяких дослідженнях на тваринах було помічено, що вони можуть призвести до розвитку ракових захворювань. Досі дослідження тривають, і вони обіцяють майбутнє лікування.

Лікування стовбурових клітин

В даний час найбільш вивченим і практичним клінічним використанням стовбурових клітин є трансплантація стовбурових клітин крові (кровотворних) з кісткового мозку або пуповини. Вони використовуються для лікування проблем з кров’ю та імунною системою, а також для відновлення пошкоджених клітин після хіміотерапії або променевої терапії.

Щороку в Європі лікують понад 26 000 людей щорічно трансплантацією геметапоетичних стовбурових клітин. Хвороби, які в даний час можна лікувати трансплантатом, є:

Лейкемії та лімфоми

• Гострий мієлолейкоз.
• Гострий лімфобластний лейкоз.
• Хронічний мієлолейкоз.
• Хронічний лімфобластний лейкоз.
• Ювенільний мієломоноцитарний лейкоз.
• Лімфома Ходжкіна.
• Лімфома неходжкина.

Хвороби, пов’язані з кістковим мозком

• Важка апластична анемія.
• Анемія Фанконі.
• Пароксизмальна нічна гемоглобінурія.
• Чиста аплазія еритроцитів.
• Вроджена тромбоцитопенія / амегакаріоцитоз.
• Мієлопроліферативний та мієлодиспластичний синдром.
• Множинна мієлома.

Спадкові захворювання імунної системи

• Важкий комбінований імунодефіцит.
• Синдром Віскотта-Олдріха.

Гемоглобінопатії (захворювання еритроцитів)

• Бета таласемія майор.
• Серповидноклітинна анемія

Спадкові захворювання обміну речовин

• Хвороба Краббе.
• Синдром Херлера.
• Адренолейкодистрофія.
• Метахроматична лейкодистрофія.

Інші програми

Іншим застосуванням трансплантацій стовбурових клітин є шкірні трансплантати. Ця програма, мабуть, найдавніша, оскільки її використовували ще до того, як реально зрозуміти, як працюють стовбурові клітини.

Шкірні трансплантати зазвичай робляться лише в крайніх випадках, коли у людини пошкоджені великі ділянки шкіри, наприклад, від сильного опіку.

Перший трансплантат шкіри був здійснений у 1970 році і з тих пір техніка була вдосконалена, хоча ще триває довгий шлях, оскільки в даний час прищеплена шкіра не в змозі розвинути волосяні частинки або потові залози.

Холоклар

Останнє застосування стовбурових клітин, яке було схвалено в Європі, - Holoclar - це лікування для відновлення пошкоджень, які може зазнати рогівка, будь то рани чи опіки.

Процедура полягає у вилученні невеликої порції лімфатичних клітин у належному стані, що відповідає за відновлення рогівки, та культивуванні їх в лабораторії до тих пір, поки вони не сформують тонкий шар рогівки, який можна пересадити в око пацієнта.

Регенерація тканин

Інші можливі застосування стовбурових клітин досліджуються в клінічних дослідженнях. Основні сфери застосування, виявлені в дослідженнях, - регенерація тканин і органів, лікування травм, лікування серцево-судинних захворювань та лікування захворювань мозку.

Використання стовбурових клітин для регенерації тканин та органів - це, мабуть, його найбільш вивчене застосування. Якщо органи або тканини створені зі стовбурових клітин, їх можна пересадити людям, які їх потребують, насправді перша нирка зі стовбуровими клітинами вже створена, і результати є перспективними.

Серцево-судинні захворювання

Результати досліджень використання стовбурових клітин при лікуванні серцево-судинних захворювань також є дуже обнадійливими.

У 2013 році група дослідників із загальної лікарні штату Массачусетс (США) створила судини з частин стовбурових клітин людини, які були імплантовані мишами та працювали належним чином. Наразі дослідження тривають, і вони намагаються безпечно застосувати його до людей.

Мозкові захворювання

Використання стовбурових клітин для лікування захворювань мозку, таких як Паркінсон або Альцгеймер, вивчається з використанням ембріональних стовбурових клітин для їх диференціаційного потенціалу. Результати виглядають багатообіцяючими, хоча дослідження ще на дуже ранній стадії.

Вивчення стовбурових клітин проводиться не тільки для лікування захворювань, вони також вивчаються для розуміння нормального розвитку здорових клітин і для кращого розуміння деяких процесів, таких як поділ клітин та їх диференціація.

Список літератури

1. Де Лука, М. (1 вересня 2015 р.). Які захворювання та стани можна лікувати стовбуровими клітинами? Отримано від EuroStemCell.
2. Міжнародне товариство досліджень стовбурових клітин, ISSCR. (sf). Види стовбурових клітин. Отримано 20 червня 2016 року з "Погляд на стовбурові клітини".
3. Міністерство науки, технологій та виробничих інновацій Аргентинської республіки. (sf). Отримано 20 червня 2016 року з міста inucai.
4. Національні інститути охорони здоров'я. (5 березня 2015 р.). Інформація про стовбурові клітини. Отримано від Національних інститутів здоров'я.
5. Шёлер, HR (2007). Потенціал стовбурових клітин: інвентар. У роботі Н. Кноеффлера, Д. Шипанського та С. Л. Соргнера, Humanbiotechnology as Social Challenge (стор. 28). Ashgate Publishing
6. Про стовбурові клітини. (sf). Лікування стовбурових клітин. Отримано 20 червня 2016 року з sobrecélulasmadre.com.
7. Умови використання Політика конфіденційності Роботодавець EEO / Стверджувальна дія. (sf). Хвороби, які підлягають трансплантації. Отримано 20 червня 2016 року з програми Be the match.