Stamceller - typer, funktioner, anvendelse

Stamceller med deres evne til at transformere ser ud til at være et vidunderligt middel mod mange sygdomme. Find ud af, hvad stamceller er, hvilke sygdomme bruges stamceller i øjeblikket til at behandle, og hvad er udsigterne til udvikling af stamcellebehandling? Hvor kommer skepsis fra specialister fra?

Stamceller har evnen til at transformere til andre typer celler. Stamcellebehandling er bestemt et af de fængende og mest lovende koncepter inden for moderne medicin. Det ser ud til, at listen over deres medicinske anvendelser burde være uendelig - reparation af beskadigede væv, voksende erstatningsorganer ...

Men fakta er forskellige. Selv om stamcelleforskningens oprindelse fandt sted i 1960'erne, er deres anvendelse indtil videre begrænset til et par veldefinerede indikationer.

Der er mange ideer til brug af stamceller, men at introducere dem til klinisk brug er begrænset af en række faktorer, blandt hvilke spørgsmålet om sikkerheden ved denne type behandling kommer frem.

Hvad er stamceller?

Stamceller er essentielle for dannelsen af ​​den menneskelige krop. I de tidligste udviklingsstadier består det menneskelige embryo udelukkende af stamceller. Over tid gennemgår de ændringer, der giver anledning til alle de cellelinjer, der udgør den menneskelige krop.

Den anden vigtige rolle for stamceller er at kolonisere nogle væv fra en moden organisme og fungere som et "lagerhus". Om nødvendigt er de i stand til at transformere til celler i et givet væv, der dør eller er beskadiget. Dette er dog kun muligt med visse væv.

Således er stamceller de celler, der har evnen til at transformere til andre, mere specialiserede typer celler.

Det vigtigste træk ved stamceller, der adskiller dem fra andre celler, er, hvordan de deler sig.

Under deling er en stamcelle i stand til at differentiere, dvs. skabe en dattercelle af en bestemt type (fx en muskel-, nerve- eller epitelcelle).

Der er forskellige typer stamceller, afhængigt af deres art: nogle af dem kan omdannes til enhver form for dattercelle, mens andre kun er i stand til at producere celler, der udgør en bestemt type væv (mere om dette nedenfor).

Det andet vigtige træk ved stamceller er også relateret til deres opdeling. Under dannelsen af ​​en dattercelle forsvinder ikke forældercellen sporløst. I delingsprocessen dannes der endnu en stamcelle, identisk med "modercellen".

Således er effekten af ​​en stamcelledeling en stamcelle og en specialiseret dattercelle.

Denne mekanisme kaldes selvfornyelse. Takket være det "slides stamceller ikke" og tillader ikke størrelsen på deres pool at falde.

Typer af stamceller

Som allerede nævnt kan stamceller transformere til andre typer celler, når de deler sig. Kan enhver stamcelle derefter blive en dattercelle? Altså nej.

Stamceller er opdelt i fire undergrupper afhængigt af hvor bredt cellespektret kan opstå fra deres opdeling.

Stamcellerne, der bygger det menneskelige embryo, er i stand til at give anledning til alle slags cellelinjer. Til gengæld kan nogle stamceller, der befinder sig i et voksent menneskes væv, kun omdanne til en strengt defineret type celler, der bygger et givet væv.

Opdelingen af ​​stamceller på grund af muligheden for at skabe en række datterceller er som følger:

• totipotente stamceller

De er celler med det bredeste differentieringspotentiale og kan transformere til enhver form for datterceller. Totipotente celler danner en zygote (en celle, der skyldes befrugtning af et æg med en sæd), og et embryo i de tidligste stadier af dets udvikling. Alle slags celler, der udgør den menneskelige krop, kan oprettes fra totipotente celler.

• pluripotente stamceller

Pluripotente celler kan også transformere til mange typer celler. Placentaceller er dog en undtagelse. Pluripotente celler danner den såkaldte embryonknudepunkt, som er en af ​​de strukturer, der blev dannet i den første uge med embryoudvikling.

Læs også: Fosterudvikling: hvordan fosteret udvikler sig uge efter uge

Pluripotente celler i den embryonale knude giver anledning til tre såkaldte kimlagene, hvorfra alle væv i vores organisme senere udvikler sig. Selvom navnene på kimlagene lyder lidt komplicerede (ektoderm, mesoderm og endoderm), er vævet dannet af dem kendt af alle.

Ektoderm producerer hud og nervesystem, mesoderm danner kredsløb og muskuloskeletale systemer, og endoderm danner luftvejene og det meste af fordøjelsessystemet.

• multipotente stamceller

Multipotente celler er en gruppe stamceller med et lidt smallere differentieringspotentiale. Mens de stadig kan producere flere typer celler, er de normalt celler af samme type. Flagskibseksemplet på celler i denne undergruppe er knoglemarvsmultipotente celler, også kendt som hæmatopoietiske stamceller. De kan omdannes til en hvilken som helst blodcelle, såsom røde blodlegemer eller forskellige typer leukocytter. Imidlertid er de ikke i stand til at producere de celler, der bygger andet væv.

• unipotente stamceller

Denne type celle kan kun blive én datter. Normalt fungerer unipotente celler som et reservoir til fornyelse og reparation af voksne væv. Et eksempel på unipotente celler er epidermale stamceller, der findes i menneskelig hud.

Hvor kan stamceller opnås

At få stamceller er grundlæggende muligt på to måder.

Deres første kilde er det menneskelige embryo, hvorfra de såkaldte embryonale stamceller isoleres. Disse er celler af totipotent eller pluripotent karakter og er derfor i stand til at differentiere sig i alle typer væv.

Den anden type stamcelle kaldes somatiske stamceller (eller "voksne" stamceller). Denne type celle kommer - som navnet antyder - fra den voksne menneskelige krop.

Under normale forhold er disse celler, der bebor forskellige organer

• marv
• muskler
• leveren
• huden
• blodårer

I disse organer fungerer stamceller som et reservoir, hvilket muliggør regenerering af beskadiget væv.

Det er ikke svært at gætte, at somatiske stamceller har et mere begrænset differentieringspotentiale end embryonale stamceller. Celler, der kommer fra en voksen organisme, er multipotente eller unipotente, dvs. de kan transformere til celler af samme type eller endda kun en type dattercelle.

At finde og opnå somatiske stamceller i en voksen krop er en ganske udfordring. Antallet af disse typer celler i vævene er meget lille.

Når de er opsamlet, er de meget vanskelige at dyrke under laboratorieforhold, så det er vanskeligt at opnå større mængder.

Indtil videre opnås voksne stamceller kun fra få kilder. For hæmatopoietiske stamceller er disse:

• marv
• perifert blod
• navlestrengsblod

Fra fedtvæv og knoglemarv kan du igen få den såkaldte mesenkymale stamceller. De kan omdannes til forskellige typer væv:

• knogle
• brusk
• muskel
• fed

Terapier med brugen af ​​mesenkymale stamceller er stadig i forskningsfasen - deres sikkerhed og effektivitet er endnu ikke bekræftet.

Det er værd at nævne endnu en type stamceller, som er en slags hybrid af de ovennævnte to. Dette kaldes inducerede pluripotente stamceller.

Dette er stamceller opnået fra en voksen organisme, der er blevet omprogrammeret i et laboratorium for at give dem kimcellens egenskaber.

Nuværende brug af stamceller

Da vi allerede kender typerne og mulighederne for differentiering af stamceller, er spørgsmålet stadig - hvilke af dem, og hvordan bruges de i medicin?

• embryonale stamceller

Embryonale stamceller er ikke godkendt til nogen form for terapi. Hvorfor? Her er nogle grunde.

For det første indebærer deres anvendelse etiske dilemmaer. Embryonale stamceller fås fra embryoner, der er beregnet til forskningsformål, oftest oprettet under in vitro-befrugtningsprocedurer. Etiske spørgsmål er en af ​​de faktorer, der begrænser forskningen i stamceller opnået på denne måde.

Den anden hindring for brugen af ​​kimceller er rent videnskabelig. De er celler med stort differentieringspotentiale, der kan transformere til enhver form for datterceller. Indtil videre er der ikke fundet nogen metode til at kontrollere deres adfærd.

Embryonale stamceller danner efter implantering i menneskekroppen tumorer sammensat af forskellige tilfældigt arrangerede celler. Disse typer af tumorer kaldes teratom (latin teratom). Vi leder konstant efter måder at dirigere kimceller på en sådan måde, at de omdannes til det ønskede væv.

Brugen af ​​embryonale stamceller er også forbundet med risikoen for afstødning - de udgør fremmed materiale (svarende til en organtransplantation fra en ikke-relateret donor).

Risikoen er meget lavere, når der anvendes voksne stamceller, der doneres og modtages af den samme patient. Vi kalder denne procedure en autolog transplantation.

• voksne stamceller

Selvom brugen af ​​voksne stamceller også er forbundet med mange begrænsninger, er kun denne type stamceller hidtil blevet brugt i medicin. At opnå voksne stamceller kræver ikke embryokultur, så det rejser langt færre moralske dilemmaer. Voksne stamceller anvendes til følgende typer terapi:

• hæmatopoietisk stamcelletransplantation

Hæmatopoietisk stamcelletransplantation er i øjeblikket den eneste rutinemæssige stamcelleterapi, der med succes anvendes over hele verden. Den såkaldte knoglemarvstransplantationer er en metode til behandling af mange hæmatologiske sygdomme.

For det første bruges de til patienter med primære immundefekter, det vil sige arvelige abnormiteter i immunsystemet. En knoglemarvstransplantation er ofte den eneste måde for dem at få immunceller, der fungerer korrekt.

Den anden gruppe patienter, der muligvis har brug for en hæmatopoietisk stamcelletransplantation, er dem, hvis knoglemarv er blevet beskadiget, f.eks. Som et resultat af aggressiv behandling mod kræft.

En sådan situation kan være ønskelig i tilfælde af blodkræft (fx leukæmier), hvor formålet med terapien er at ødelægge det hæmatopoietiske system, der er dækket af den neoplastiske proces, og dets efterfølgende rekonstruktion ved hjælp af implanterede stamceller.

• behandling af omfattende sår ved hjælp af epidermale stamceller

Epidermale stamceller er en måde at helbrede store sår såsom forbrændinger.

Hele proceduren er som følger: først indsamles epidermale stamceller fra et fragment af patientens sunde hud.

Derefter udsættes disse celler for laboratoriedyrkning under betingelser, der muliggør deres omfattende multiplikation.

Efter opnåelse af det passende antal celler placeres de på såroverfladen.

En yderligere fordel ved terapien er, at patientens krop ikke kan afvise en sådan "dressing" - den var lavet af hans egne celler.

• oftalmisk behandling med brug af hornhinde limbal stamceller

En anden behandling ved hjælp af stamceller er blevet godkendt relativt for nylig. Det er et lægemiddel, der indeholder hornhindebensstamceller, der muliggør rekonstruktion af hornhindeepitelet (det forreste, ydre lag af øjeæblet).

Som i det foregående tilfælde er "kilden" til celler patienten selv og mere specifikt hans sunde øje.

Efter at stamcellerne er samlet, multipliceres de i laboratoriet og administreres derefter til det berørte øje. En indikation for brugen af ​​terapien er manglen på hornhinde limbal stamceller, for eksempel på grund af skader forårsaget af et kemisk stof.

Fremtiden for stamceller

Ovenstående tekst opsummerer den aktuelle og, som du kan se, meget begrænset anvendelse af stamceller i medicin.

Forskning på dette område er kompleks, og stamceller stiller stadig flere spørgsmål end svar.

Fra tid til anden i den videnskabelige verden er der information om de banebrydende opdagelser, der er relateret til dem, men desværre viser det sig i mange tilfælde, at de offentliggjorte forskningsresultater ikke er sande.

Dette var for eksempel tilfældet i tilfælde af et højt forsøg på at implantere knoglemarvsstamceller i det postinfarkt arr i hjertemusklen. De angiveligt positive resultater af sådan terapi udløste en lavine af yderligere forsøg i andre kliniske centre, men alle eksperimenter sluttede i sidste ende med fiasko.

Mange flere års forskning er nødvendig for at kunne bruge stamceller effektivt og sikkert i medicin.

Forskere forsøger konstant at lære mere om de usædvanlige mekanismer for deres funktion.

Hvilke faktorer påvirker processen med stamcelledifferentiering?

Er denne proces kontrollerbar?

Hvad skal jeg gøre for effektivt at formere dem?

Hvilke af de hidtil uhelbredelige sygdomme har virkelig en chance for at blive helbredt med denne terapi?

Disse og mange andre spørgsmål undersøges konstant.

Det er her værd at nævne, at selvom den terapeutiske anvendelse af stamceller er begrænset, er de nyttige inden for andre medicinske områder.

Et eksempel er forskning i kræftprocesser. Stamceller gør det muligt at simulere en sådan proces under laboratorieforhold og derefter teste potentielle terapier på dem (f.eks. Nye lægemidler mod kræft).

Løbende stamcelleforskningslinjer for arbejde inkluderer f.eks. Anvendelse i:

• neurodegenerative sygdomme (fx Alzheimers sygdom)
• rygmarvsskader
• skader i bevægeapparatet

og endelig forsøg på at rekonstruere hele organer (fx bugspytkirtel i type I-diabetes).

Vi skal være opmærksomme på, at stamceller ikke er helbredende, og at hver potentiel anvendelse undersøges uafhængigt og skal gennemgå en række kliniske forsøg inden godkendelse.

Endelig er det også værd at advare mod "klinikker", der tilbyder stamcellebehandling uden nogen tilladelse.

Disse typer eksperimenter ender med at miste penge i bedste fald og i værste fald - dit helbred og endda dit liv.

Bibliografi:

1. "Voksne stamceller: håb og hypes af regenerativ medicin" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, bind 62, nr. 3/2015, 329–337
2. "Biologi af stamceller: en oversigt" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 Sep; 1 (3): 63–67.
3. "Stamceller i hornhinden" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25-41
4. "Stamceller i hudregenerering, sårheling og deres kliniske anvendelser" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015 23. oktober; 16

Om forfatteren

Krzysztof Białoży Medicinstuderende ved Collegium Medicum i Krakow, langsomt ind i en verden af ​​konstante udfordringer i lægens arbejde. Hun er især interesseret i gynækologi og obstetrik, pædiatri og livsstilsmedicin. En elsker fremmedsprog, rejser og bjergvandring.

Læs flere artikler af denne forfatter