Komórki macierzyste

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Dwie kolonie ludzkich embrionalnych komórek macierzystych widziane w mikroskopie z kontrastem fazowym

Komórki macierzyste, komórki pnia (ang. stem cells) – komórki, które mają jednocześnie dwie zdolności:

Ze względu na zdolność do różnicowania komórki macierzyste dzieli się na:

  • totipotentne – takie, które mogą ulec zróżnicowaniu do każdego typu komórek, w tym komórek tworzących łożysko
  • pluripotentne – takie, które mogą dać początek każdemu typowi komórek dorosłego organizmu z wyjątkiem komórek łożyska
  • multipotentne – takie, które mogą dać początek kilku różnym typom komórek, z reguły o podobnych właściwościach i pochodzeniu embrionalnym
  • unipotentne, inaczej komórki prekursorowe, mogą różnicować tylko do jednego typu komórek

Ze względu na ich pochodzenie komórki macierzyste dzieli się na:

U roślin naczyniowych własność komórek macierzystych mają komórki merystemów.

Komórki macierzyste hodowane w kulturach in vitro mają zastosowanie w produkcji organizmów transgenicznych. Z ludzkimi komórkami macierzystymi wiąże się duże nadzieje na postęp medyczny w postaci terapii komórkowej i medycyny regeneracyjnej.

ESC, mogące potencjalnie zróżnicować się w każdy rodzaj komórek, teoretycznie mogłyby zastąpić dowolną tkankę, która u pacjenta uległa uszkodzeniu. Niemniej jednak do praktycznego zastosowania ESC jest jeszcze bardzo daleko. ESC wprowadzone do dorosłego organizmu, zamiast integrować się, tworzą potworniaki. Nie dysponujemy jeszcze protokołami pozwalającymi na ich wydajne różnicowanie do specyficznych tkanek lub narządów in vitro. W 2002 roku w Cell Thomas M. Jessell, Hynek Wichterle i współpracownicy z Columbia University opublikowali wyniki badań w których uzyskano motoneurony z komórek macierzystych[1].

Dorosłe komórki macierzyste, chociaż posiadają ograniczoną zdolność różnicowania w różne tkanki wykazują cechy dające im przewagę nad komórkami embrionalnymi w zastosowaniu w terapii. Po pierwsze nie tworzą potworniaków, a po drugie mogą być pobrane z własnego organizmu pacjenta, dzięki czemu nie istnieje ryzyko ich odrzucenia (co mogłoby mieć miejsce po podaniu ESC). Dodatkowo, pozyskanie dorosłych komórek macierzystych nie wiąże się ze zniszczeniem embrionu, nie wywołuje zatem wątpliwości natury etycznej. Dorosłych komórek macierzystych niejednokrotnie użyto już do skutecznej terapii wielu różnych chorób, a związane z nimi badania kliniczne sięgają już III fazy eksperymentów klinicznych.

W roku 2006 zespół prof. Mariusza Ratajczaka ogłosił odkrycie komórek o cechach embrionalnych komórek macierzystych (ang. very small embryonic-like stem cell, VSEL) w tkankach dorosłego organizmu[2]. Unikatowy charakter komórek VSEL ma łączyć pluripotencjalny potencjał ESC oraz brak właściwości onkogennych[3]. Istnienie oraz właściwości VSEL budzą kontrowersje, ze względu na niemożność powtórzenia badań przez część ośrodków badawczych[4].

Jednymi z pierwszych badaczy komórek macierzystych byli James Alexander Thomson i współpracownicy z University of Wisconsin-Madison[1].

Zastosowania[edytuj | edytuj kod]

Przy pomocy ESC i somatycznych komórek macierzystych najprawdopodobniej uleczalne będą: rak, cukrzyca typu 1, choroba Parkinsona, pląsawica Huntingtona, celiakia, niewydolność serca, uszkodzenia mięśni i wiele innych chorób[5].

Po 2005 roku[edytuj | edytuj kod]

W sierpniu 2006 r. w piśmie Nature ukazała się praca donosząca o wyhodowaniu 2 linii ESC, bez zniszczenia zarodka[6]. Technika polega na pobraniu, na bardzo wczesnym rozwoju embrionu, jednej komórki i następowym jej namnożeniu poza organizmem. Procedura ta przypomina techniki wykorzystywane w trakcie zapłodnienia in vitro, kiedy również pobiera się pojedyncze komórki do badań genetycznych, wykonywanych przed implantacją zarodka.

W tym samym czasie Shin'ya Yamanakiemu udało się odróżnicować mysie komórki somatyczne do komórek wykazujących cechy komórek embrionalnych w hodowli in vitro, oraz tworzących potworniaki in vivo, jednak niezdolnych do podjęcia embriogenezy. Efekt ten osiągnięto przez transfer genów embrionalnych czynników transkrypcyjnych do komórek somatycznych[7][1] (patrz: terapia genowa; komórki iPS).

W 2007 roku udało się po raz pierwszy uzyskać ludzkie linie komórek macierzystych z niezapłodnionych oocytów. Linie te przekształcono później w komórki wątroby, a planuje się także wyhodowanie m.in. neuronów i komórek trzustki[8].

W czerwcu 2007 poprzez transfer genu kodującego inny czynnik transkrypcyjny komórek embrionalnych (o nazwie Nanog) udało się odróżnicować fibroblasty do komórek pluripotentnych, które nie tylko posiadały cechy ESC w hodowli in vitro, ale były w stanie podjąć embriogenezę po wprowadzeniu ich do rozwijającego się zarodka. Wyniki te zostały niezależnie opublikowane przez trzy zespoły badawcze, dwie publikacje ukazały się w Nature[9][10][11].

Za sprawą pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS) wyleczono myszy z anemii sierpowatej i zregenerowano mysią wątrobę. Pierwsze kliniczne badanie iPS'ów rozpocznie się nie wcześniej niż w 2013 roku. FDA nadzoruje kilkaset prób klinicznych z somatycznymi komórkami macierzystymi[12].

W styczniu 2010 roku w Nature opublikowano pracę o bezpośrednim (bez cofnięcia komórek do stanu komórek macierzystych) wytworzeniu sprawnych neuronów z mysich fibroblastów wprowadzając do nich trzy geny. W sierpniu 2011 udało się to także z ludzkimi komórkami. Przekształcono także mysie fibroblasty w komórki wątroby i mięśnia sercowego oraz ludzkie fibroblasty w komórki hematopoetyczne. Procesy te miały wydajność 8%, a wywoływanie indukowanej pluripotencji iPS'ów przeważnie nie ma jej wyższej od kilku promili[12].

W 2010 roku zaczęła się pierwsza próba kliniczna wykorzystująca ESC do ograniczenia paraliżu wywołanego urazem rdzenia kręgowego. Opracowano też ukierunkowaną transdyferencjację (zmianę rodzaju komórki bez indukowanej pluripotencji)[12].

W lipcu 2011 roku w Science ogłoszono zidentyfikowanie markerów ułatwiających znalezienie komórek macierzystych krwi (pierwotnych komórek hematopoezy)[12].

W ciągu tego samego miesiąca sąd federalny w USA orzekł, że legalne są tylko finansowane ze środków prywatnych doświadczenia z istniejącymi już liniami zarodkowymi komórek macierzystych. Takie zrównanie pod względem prawnym aktywowanych partenogenetycznie oocytów z zarodkami opóźni badania nad tymi pierwszymi[8].

W październiku 2011 roku uzyskano pierwsze ludzkie komórki macierzyste ze sklonowanego ludzkiego embrionu[13].

Również w tym miesiącu Trybunał Sprawiedliwości Unii Europejskiej zakazał patentowania metody pozyskiwania ESC, jeśli prowadzi ona do śmierci zarodka. Sprawa dotyczyła sporu Greenpeace z Bonnem Oliverem Bruestlem o unieważnienie jego patentu z 1997 roku. Istnieją głosy, że wyrok ten zahamuje badania nad ESC w Europie[14].

W styczniu 2012 roku Południowokoreańska Agencja ds. Leków jako pierwsza na świecie dopuściła do sprzedaży lek z ludzkimi komórkami macierzystymi[15].

W lutym 2012 roku odkryto, że komórki raka piersi po poddaniu ich radioterapii przekształciły się w nowotworowe komórki macierzyste, które były od nich bardziej odporne i złośliwe[16].

W marcu 2012 roku wszczepiono komórki macierzyste osobom po transplantacji nerek. Nie potrzebowały one leków, które normalnie podaje się po tej operacji[17].

W styczniu 2014 ogłoszono wyniki pracy zespołu japońsko-amerykańskich naukowców pod kierownictwem Haruko Obokaty, którzy uzyskali pełnowartościowe komórki macierzyste myszy poprzez umieszczenie komórek skóry lub krwi w kwaśnym roztworze. Proces nazwano STAP (stimulus-triggered acquisition of pluripotency), polega on na cofaniu się komórek do stadium, w którym nabrały cech zarodkowych komórek macierzystych[18]. W lipcu 2014 roku w Nature poinformowano, że w artykułach dotyczących STAP odkryto istotne uchybienia w wyniku czego dwa artykuły opublikowane pod kierownictwem Haruko Obokaty zostały wycofane z czasopisma[19].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Wikiquote-logo.svg
Zobacz w Wikicytatach kolekcję cytatów
na temat komórek macierzystych

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 Stephen S. Hall. Choroba na szalce. „Świat Nauki”. nr 4 (236), s. 40-43, kwiecień 2011. ISSN 0867-6380. 
  2. Kucia, M., R. Reca, F.R. Campbell, E. Zuba-Surma, M. Majka, J. Ratajczak and M.Z. Ratajczak (2006), "A population of very small embryonic-like (VSEL) CXCR4(+)SSEA-1(+)Oct-4+ stem cells identified in adult bone marrow". Leukemia, 20 (5): 857-69
  3. Ratajczak, M.Z., E. Zuba-Surma, W. Wojakowski, M. Suszynska, K. Mierzejewska, R. Liu, J. Ratajczak, D.M. Shin and M. Kucia (2013), "Very small embryonic-like stem cells (VSELs) represent a real challenge in stem cell biology: recent pros and cons in the midst of a lively debate". Leukemia advance online publication 4 October 2013; doi: 10.1038/leu.2013.25
  4. Miyanishi, M., Y. Mori, J. Seita, J.Y. Chen, S. Karten, C.K. Chan, H. Nakauchi and I.L. Weissman (2013), Do pluripotent stem cells exist in adult mice as very small embryonic stem cells? Stem Cell Reports, 1 (2): 198-208
  5. The Leading Edge of Stem Cell Therapeutics – Annual Review of Medicine, 58(1):313
  6. Klimanskaya I, Chung Y, Becker S, Lu SJ, Lanza R. Human embryonic stem cell lines derived from single blastomeres. Nature. 2006 Nov 23;444(7118):481-5. PMID: 16929302
  7. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006 Aug 25;126(4):663-76. PMID: 16904174
  8. 8,0 8,1 Świat Nauki, grudzień 2011, str. 14
  9. Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S. Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature. 2007 Jul 19;448(7151):313-7. PMID: 17554338
  10. Wernig M, Meissner A, Foreman R, Brambrink T, Ku M, Hochedlinger K, Bernstein BE, Jaenisch R. In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature. 2007 Jul 19;448(7151):318-24. PMID: 17554336
  11. Maherali N, Sridharan R, Xie W, Utikal J, Eminli S, Arnold K, Stadtfeld M, Yachechko R, Tchieu J, Jaenisch R, Plath K, Hochedlinger K. Directly Reprogrammed Fibroblasts Show Global Epigenetic Remodeling and Widespread Tissue Contribution. Cell Stem Cell. 2007 June 1(1):55-70
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 Adam Wawrzyński. Komórkowe panaceum?. „Wiedza i Życie”, s. 23, październik 2011. Prószyński Media. ISSN 0137-8929. 
  13. Amerykanie uzyskali pierwsze ludzkie komórki macierzyste ze sklonowanych zarodków
  14. Nie dla patentowania komórek
  15. Pierwszy na świecie taki lek, są zainteresowani – Onet Wiadomości
  16. Komórki nowotworowe mogą się przekształcać w komórki macierzyste – Onet Wiadomości
  17. Komórki macierzyste zamiast dożywotnich leków po transplantacji nerki
  18. Przełomowa metoda hodowli komórek macierzystych - nie wymaga tworzenia zarodków (pol.). nt.interia.pl, 2014-01-30. [dostęp 2014-02-01].
  19. David Cyranoski: Papers on ‘stress-induced’ stem cells are retracted (ang.). Nature.com. [dostęp 2014-08-04].

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.