Stamceller - typer, funktioner, applikation

Stamceller, med sin förmåga att transformera, verkar vara ett underbart botemedel mot många sjukdomar. Ta reda på vad stamceller är, vilka sjukdomar används stamceller för närvarande för att behandla och vilka är utsikterna för utveckling av stamcellsterapi? Varifrån kommer specialisternas skepsis?

Stamceller har förmågan att förvandlas till andra typer av celler. Stamcellsterapi är verkligen ett av de mest fångande och lovande begreppen inom modern medicin. Det verkar som om listan över deras medicinska tillämpningar borde vara oändlig - reparera skadade vävnader, växa utbytesorgan ...

Men fakta är olika. Även om ursprunget till stamcellsforskning ägde rum på 1960-talet är deras användning hittills begränsad till några väldefinierade indikationer.

Det finns många idéer för användning av stamceller, men att introducera dem till klinisk användning begränsas av ett antal faktorer, bland vilka frågan om säkerheten för denna typ av terapi kommer fram.

Vad är stamceller?

Stamceller är viktiga för bildandet av människokroppen. I de tidigaste utvecklingsstadierna består det mänskliga embryot helt av stamceller. Med tiden genomgår de förändringar, vilket ger upphov till alla cellinjer som utgör människokroppen.

Den andra viktiga rollen för stamceller är att kolonisera vissa vävnader i en mogen organism och fungera som ett "lager". Vid behov kan de omvandlas till celler i en viss vävnad som dör eller skadas. Detta är dock bara möjligt med vissa vävnader.

Således är stamceller de celler som har förmågan att omvandlas till andra, mer specialiserade typer av celler.

Det viktigaste inslaget i stamceller som skiljer dem från andra celler är hur de delar sig.

Under delning kan en stamcell differentiera sig, dvs skapa en dottercell av en specifik typ (t.ex. en muskel-, nerv- eller epitelcell).

Det finns olika typer av stamceller, beroende på deras natur: vissa kan förvandlas till vilken typ av dotterceller som helst, medan andra bara kan producera celler som utgör en viss typ av vävnad (mer om detta nedan).

Det andra viktiga inslaget i stamceller är också relaterat till deras uppdelning. Under bildandet av en dottercell försvinner inte föräldercellen spårlöst. Under delningsprocessen bildas ytterligare en stamcell, identisk med "modercellen".

Således är effekten av en stamcellsdelning en stamcell och en specialiserad dottercell.

Denna mekanism kallas självförnyelse. Tack vare det "slits inte stamceller ut" och tillåter inte poolens storlek att minska.

Typer av stamceller

Som redan nämnts kan stamceller förvandlas till andra typer av celler när de delar sig. Kan någon stamcell då bli någon dottercell? Tja, nej.

Stamceller är uppdelade i fyra undergrupper, beroende på hur brett spektrumet av celler kan uppstå från deras uppdelning.

Stamcellerna som bygger det mänskliga embryot kan ge upphov till alla typer av cellinjer. I sin tur kan vissa stamceller som bor i vävnaderna hos en vuxen människa bara omvandlas till en strikt definierad typ av celler som bygger en viss vävnad.

Uppdelningen av stamceller på grund av möjligheten att skapa en mängd olika dotterceller är som följer:

• totipotenta stamceller

De är celler med den största differentieringspotentialen och kan förvandlas till alla typer av dotterceller. Totipotenta celler bildar en zygot (en cell som härrör från befruktning av ett ägg med en sperma) och ett embryo i de tidigaste stadierna av dess utveckling. Alla typer av celler som utgör människokroppen kan skapas från totipotenta celler.

• pluripotenta stamceller

Pluripotenta celler kan också förvandlas till många typer av celler. Placentaceller är dock ett undantag. Pluripotenta celler bildar den så kallade embryonal nod, som är en av strukturerna som bildades under den första veckan av embryoutveckling.

Läs också: Fosterutveckling: hur fostret utvecklas vecka efter vecka

Pluripotenta celler i den embryonala noden ger upphov till tre så kallade groddlagren, från vilka alla vävnader i vår organism senare utvecklas. Även om namnen på groddlagren låter lite komplicerade (ektoderm, mesoderm och endoderm), är vävnaderna som bildas av dem kända för alla.

Ektoderm är huden och nervsystemet, mesoderm är cirkulations- och muskuloskeletalsystemet, och endoderm är andningsorganen och det mesta av matsmältningssystemet.

• multipotenta stamceller

Multipotenta celler är en grupp stamceller med en något smalare differentieringspotential. Även om de fortfarande kan producera flera typer av celler, är de vanligtvis celler av samma typ. Flaggskeppsexemplet på celler i denna undergrupp är benmärgsmultipotenta celler, även kända som hematopoetiska stamceller. De kan förvandlas till alla blodkroppar, såsom röda blodkroppar eller olika typer av leukocyter. Men de kan inte producera cellerna som bygger andra vävnader.

• unipotenta stamceller

Denna typ av cell kan bara bli en typ av dotter. Vanligtvis fungerar unipotenta celler som en reservoar för förnyelse och reparation av vuxna vävnader. Ett exempel på unipotenta celler är epidermala stamceller, som finns i mänsklig hud.

Var kan stamceller erhållas

Att få stamceller är i princip möjligt på två sätt.

Deras första källa är det mänskliga embryot från vilket de så kallade embryonala stamcellerna isoleras. De är celler av totipotent eller pluripotent karaktär och kan därför differentieras till alla typer av vävnader.

Den andra typen av stamceller kallas somatiska stamceller (eller "vuxna" stamceller). Denna typ av cell kommer - som namnet antyder - från den vuxna människokroppen.

Under normala förhållanden är det celler som bor i olika organ

• märg
• muskler
• levern
• huden
• blodkärl

I dessa organ fungerar stamceller som en reservoar, vilket möjliggör regenerering av skadade vävnader.

Det är inte svårt att gissa att somatiska stamceller har en mer begränsad potential för differentiering än hos embryonala stamceller. Celler som kommer från en vuxen organism är multipotenta eller unipotenta, det vill säga de kan förvandlas till celler av samma typ eller till och med till endast en typ av dotterceller.

Att hitta och erhålla somatiska stamceller i en vuxen kropp är en ganska utmaning. Antalet sådana celler i vävnaderna är mycket litet.

När de väl har samlats in är de mycket svåra att odla under laboratorieförhållanden, så det är svårt att få större mängder.

Hittills erhålls vuxna stamceller endast från några få källor. För hematopoetiska stamceller är dessa:

• märg
• perifert blod
• navelsträngsblod

I sin tur, från fettvävnad och benmärg kan du få det så kallade mesenkymala stamceller. De kan förvandlas till olika typer av vävnad:

• ben
• brosk-
• muskel
• fettvävnad

Terapier med användning av mesenkymala stamceller är fortfarande i forskningsfasen - deras säkerhet och effektivitet har hittills inte bekräftats.

Det är värt att nämna ytterligare en typ av stamceller, som är en slags hybrid av ovanstående två. Det här kallas inducerade pluripotenta stamceller.

Dessa är stamceller erhållna från en vuxen organism som har omprogrammerats i ett laboratorium för att ge dem egenskaperna hos könsceller.

Nuvarande användning av stamceller

Eftersom vi redan känner till typerna och möjligheterna till differentiering av stamceller, återstår frågan - vilka av dem och hur används de i medicin?

• embryonala stamceller

Embryonala stamceller är inte godkända för någon typ av terapi. Varför? Här är några anledningar.

För det första innebär deras användning etiska dilemman. Embryonala stamceller erhålls från embryon avsedda för forskningsändamål, oftast framställda under procedurer relaterade till in vitro-befruktning. Etiska frågor är en av de faktorer som begränsar utvecklingen av forskning om stamceller som erhållits på detta sätt.

Det andra hindret för användning av könsceller är rent vetenskapligt. De är celler med stor differentieringspotential som kan förvandlas till alla typer av dotterceller. Hittills har ingen metod hittats för att kontrollera deras beteende.

Embryonala stamceller bildar efter implantering i människokroppen tumörer som består av olika, slumpmässigt ordnade celler. Dessa typer av tumörer kallas teratom (Latin teratom). Vi letar ständigt efter sätt att rikta könsceller på ett sådant sätt att de förvandlas till önskad vävnad.

Användningen av embryonala stamceller är också förknippad med risken för avstötning - de utgör främmande material (liknar en organtransplantation från en orelaterad givare).

Risken är mycket lägre när man använder vuxna stamceller som doneras och tas emot av samma patient. Vi kallar denna procedur en autolog transplantation.

• vuxna stamceller

Även om användningen av vuxna stamceller också är förknippad med många begränsningar, har endast denna typ av stamceller hittills använts inom medicinen. Att erhålla vuxna stamceller kräver inte embryokultur, så det väcker mycket färre moraliska dilemman. Vuxna stamceller används i följande typer av terapi:

• hematopoietisk stamcellstransplantation

Hematopoietisk stamcellstransplantation är för närvarande den enda rutinmässiga stamcellsterapin som framgångsrikt används över hela världen. Den så kallade benmärgstransplantationer är en metod för behandling av många hematologiska sjukdomar.

Först används de till patienter med primär immunbrist, det vill säga ärftliga abnormiteter i immunsystemet. En benmärgstransplantation är ofta det enda sättet för dem att få immunceller som fungerar väl.

Den andra gruppen patienter som kan behöva en hematopoetisk stamcellstransplantation är de vars benmärg har förstörts, till exempel som ett resultat av aggressiv anti-cancerbehandling.

En sådan situation kan vara önskvärd i fall av blodcancer (t.ex. leukemi), där syftet med behandlingen är att förstöra det hematopoietiska systemet som täcks av den neoplastiska processen och dess efterföljande rekonstruktion med hjälp av implanterade stamceller.

• behandling av omfattande sår med epidermala stamceller

Epidermala stamceller är ett sätt att läka stora sår som brännskador.

Hela proceduren är som följer: först samlas epidermala stamceller från ett fragment av patientens friska hud.

Därefter utsätts dessa celler för laboratoriedyrkning under förhållanden som möjliggör deras omfattande multiplikation.

Efter att ha erhållit lämpligt antal celler placeras de på sårytan.

En ytterligare fördel med behandlingen är att patientens kropp inte kan avvisa en sådan "förband" - den var gjord av hans egna celler.

• oftalmisk behandling med användning av hornhinnans stamceller

En annan behandling med stamceller har godkänts relativt nyligen. Det är ett läkemedel som innehåller stamceller från hornhinnans limbal, vilket möjliggör rekonstruktion av hornhinnepitel (det främre, yttre lagret av ögongloben).

Som i föregående fall är "källan" till celler patienten själv, och mer specifikt hans friska öga.

Efter att stamcellerna har samlats upp multipliceras de i laboratoriet och administreras sedan till det drabbade ögat. En indikation för användning av terapin är bristen på stamceller i hornhinnans limbal, till exempel på grund av skada av en kemisk substans.

Framtiden för stamceller

Ovanstående text sammanfattar den nuvarande och, som du kan se, mycket begränsad användning av stamceller inom medicin.

Forskningen inom detta område är komplex och stamceller utgör fortfarande fler frågor än svar.

Från tid till annan i den vetenskapliga världen finns information om de genombrott som upptäcks relaterade till dem, men tyvärr visar det sig i många fall att de publicerade forskningsresultaten inte är sanna.

Detta var till exempel fallet i fallet med det högljudda försöket att implantera benmärgsstamceller i ärret efter hjärtinfarkt i hjärtmuskeln. De påstådda positiva resultaten av sådan terapi utlöste en lavin av ytterligare prövningar i andra kliniska centra, men alla experiment slutade slutligen med misslyckande.

Många års forskning behövs fortfarande för att framgångsrikt och säkert kunna använda stamceller i medicin.

Forskare försöker ständigt ta reda på mer om de ovanliga mekanismerna för deras funktion.

Vilka faktorer påverkar processen med stamcellsdifferentiering?

Är denna process kontrollerbar?

Vad ska jag göra för att effektivt kunna multiplicera dem?

Vilka av de hittills obotliga sjukdomarna har verkligen en chans att bli botade med denna terapi?

Dessa och många andra frågor undersöks ständigt.

Det är värt att nämna här att även om den terapeutiska användningen av stamceller är begränsad, är de användbara inom andra medicinska områden.

Ett exempel är studiet av neoplastiska processer. Stamceller gör det möjligt att simulera en sådan process under laboratorieförhållanden och sedan testa potentiella terapier på dem (t.ex. nya läkemedel mot cancer).

Pågående stamcellsforskning är i linje med till exempel tillämpning på:

• neurodegenerativa sjukdomar (t.ex. Alzheimers sjukdom)
• ryggmärgsskador
• skador i muskuloskeletala systemet

och slutligen försök att rekonstruera hela organ (t.ex. bukspottkörteln i typ I-diabetes).

Vi måste vara medvetna om att stamceller inte är botemedel och att varje potentiell applikation undersöks oberoende och måste genomgå en serie kliniska prövningar innan godkännande.

Slutligen är det också värt att varna för "kliniker" som erbjuder stamcellsterapi utan tillstånd.

Dessa typer av experiment slutar med att förlora pengar i bästa fall, och i värsta fall - din hälsa och till och med ditt liv.

Bibliografi:

1. "Vuxna stamceller: förhoppningar och hypes av regenerativ medicin" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, Vol. 62, nr 3/2015, 329–337
2. "Biologi av stamceller: en översikt" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 sep; 1 (3): 63–67.
3. "Stamceller i hornhinnan" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25-41
4. "Stamceller vid hudregenerering, sårläkning och deras kliniska tillämpningar" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015 23 oktober; 16

Om författaren

Krzysztof Białoży Medicinstudent vid Collegium Medicum i Krakow, långsamt in i en värld av ständiga utmaningar i läkarens arbete. Hon är särskilt intresserad av gynekologi och obstetrik, barnläkemedel och livsstilsmedicin. En älskare av främmande språk, resor och bergsvandring.

Läs fler artiklar av denna författare