Stamceller: Typer, applikasjoner og hvor de er

Stamceller er en type celler som finnes naturlig i alle multicellulære levende vesener og er preget av egenskapen til å differensiere seg i en hvilken som helst type celle og dele for å produsere flere stamceller.

Stamceller er viktige fra før fødselen, siden i løpet av få dager etter å bli med i de to gametene, begynner å dele og formere skape spesialiserte stamceller som vil gi opphav til de forskjellige organene og vevene i embryoens kropp.

Betydningen av stamceller ligger i deres fantastiske potensial til å utvikle og danne nesten hvilken som helst type celle. Denne egenskapen kan brukes til å reparere og fylle opp ødelagte eller ødelagte celler.

For tiden undersøkes den kliniske anvendelsen av stamceller i flere sykdommer som Parkinsons, Alzheimers eller noen medfødte tilstander. I tillegg er det allerede produkter basert på stamceller som har begynt å brukes internasjonalt i ortopedisk medisin.

Stamceller fortsetter å eksistere hos voksne individer, men i mindre mengder og med mindre potensial enn i embryonale stadium. Disse stamceller er tilstede i visse strukturer som benmargen, musklene og hjernen, og takket være dem kan de skadede cellene byttes ut og organene fortsetter å fungere normalt.

Generelt kan man si at stamceller har tre hovedegenskaper som skiller dem fra resten av cellene:

• De kan reprodusere i lange perioder.
• De er ikke spesialiserte.
• De kan spesialisere seg i alle typer celle.

Disse egenskapene gjør dem potensielt gunstige for behandling av noen sykdommer forårsaket av slitasje eller degenerering av noen celler, som nevrodegenerative sykdommer.

Disse utrolige egenskapene til stamceller ble undersøkt for første gang bare 35 år siden, i 1981, da en gruppe forskere oppdaget at det var mulig å trekke ut stamceller fra et musembryo.

Det var ikke før 1998 da studier med mus kunne bli ekstrapolert til mennesker, da de første menneskelige embryonale stamceller ble ekstrahert og dyrket in vitro for å studere deres funksjon og egenskaper. Disse stamceller kalles embryonale stamceller.

I 2006 skjedde en annen milepæl i studien av stamceller, en gruppe forskere oppdaget hvordan noen voksne celler kunne bli genetisk omprogrammert for å gi stamceller som kan spesialisere seg i enkelte celletyper. Denne typen stamceller kalles indusert pluripotent stamcelle (iPS).

Selv om det i disse 35 årene har blitt gjort store framskritt i stamcelleforskning, er det fortsatt behov for flere studier for å kjenne dem bedre og kunne bruke dem i opprettelsen av nye terapier og i studiet av menneskelig normativ utvikling.

Typer av stamceller

Stamceller kan kategoriseres generelt, i henhold til deres modningsnivå i embryonale, føtale, voksne stamceller og induserte pluripotente stamceller.

I tillegg har ikke alle stamceller det samme potensialet å skille i hvilken som helst type celle. Avhengig av hvilken type celler du kan skille mellom, kan stamceller være:

• Totipotent (eller allmektig), hvis de kan differensieres i en hvilken som helst type celle. Disse cellene kan bare bli funnet i morulaen (settet av celler som oppstår etter forening av de to gamene) og teoretisk sett i embryoene, selv om det ikke har vært mulig for de embryonale stamceller å utvikle og lage alle typer av celler.

• Pluripotent, de er neste trinn i totipotente stamceller og kan differensieres i nesten alle typer celler. Embryoncellekulturer og induserte stamceller er pluripotente.

• Multipotent, hvis de kan differensieres i et bredt utvalg av celler, men bare de som tilhører en gruppe relaterte celler. For eksempel kan de multipotente cellene i hjertet kun differensieres i vev som danner det nevnte organet. Disse cellene kan ekstraheres fra fostrene.

• Oligopotenter, hvis de kan differensieres i flere typer celler, for eksempel for å danne det samme vevet. De voksne stamceller er oligopotente.

• Unipotent, hvis de bare kan skille seg inn i en type celler. Disse stamceller avvike fra normale voksne celler ved at de opprettholder sin reproduktive egenskap i lang tid (før differensiering). Denne typen stamceller finnes for eksempel i noen muskler.

Embryonale stamceller

Embryonale stamceller ekstraheres fra embryoer. De fleste kommer fra gameter som har blitt befruktet in vitro og ikke naturlig fra gravide kvinner. Og i teorien er de totipotente, det vil si at de kan gi opphav til en hvilken som helst type celler, men i laboratoriet for øyeblikket kan bare enkelte typer celler dyrkes.

Når stamceller er fjernet, utføres en kultur der cellene og næringsmaterialet (kulturmedium) blir introdusert i en laboratoriefat. I kulturcellene vokser og begynner å dele seg med å skape et tynt lag som strekker seg over hele overflaten av platen.

Stamcellekulturer er ikke 100% effektive, det er tider når cellene ikke vokser eller deler seg. Men når avlingen har vært effektiv, blir stamceller tatt og nye populasjoner opprettet som fortsetter å dele seg og begynner å skille seg fra. Stamceller kan fryses og lagres når som helst under prosessen.

Under kulturen kan stamceller grupperes og spesialiseres spontant i alle typer vev (muskel, nervøs ...). Å kunne spesialisere er et tegn på at cellene er bevart i god stand, men ideell er spesialiseringsprosessen kontrollert av forskere for å skape spesifikke cellepopulasjoner.

For å kontrollere differensiering av embryonale stamceller modulerer forskerne kjemisk sammensetning av kulturmediet, kvadratet eller cellene selv ved å sette inn bestemte gener.

Gjennom flere studier er det opprettet protokoller som angir hvilke parametere som må endres og hvordan man gjør det for å skape spesifikke cellekulturer.

For øyeblikket utføres ikke embryonale stamcelletransplantasjoner hos mennesker fordi det i noen studier med dyr har blitt observert at de kan føre til utvikling av kreft. Likevel fortsetter forskningen, og de er veldig lovende for fremtidige behandlinger.

Foster stamceller

Som navnet antyder, oppnås fosterstamceller fra foster (fra den 10. svangerskapsuke). Disse cellene finnes i de fleste vev av fosteret.

Disse stamceller er multipotente, det vil si, de kan differensiere til noen typer celler som er relatert, for eksempel til flere lignende vev for å danne samme organ.

Voksen stamceller

I noen voksne vev, som hud, muskler, tarm og benmarg, er det voksne stamceller som kan proliferere og skille seg i celler i samme vev for å erstatte døde eller skadede celler, slik at de er oligopetente. Voksne stamceller kan også bli funnet i navlestrengsblod.

For eksempel, i beinmarg er det blodstamceller som modnes i modne blodceller (røde blodlegemer, hvite blodlegemer eller blodplater).

Forskning med denne typen celler er svært avansert og transplantasjoner av voksne stamceller fra beinmarg eller navlestrengsblod utføres for tiden for å behandle blodsykdommer som myelodysplastiske og myeloproliferative syndromer.

Det terapeutiske potensialet for andre voksne stamceller, som mesenkymceller, som produserer bein, brusk og fettceller for å behandle sykdommer som leddgikt, er for tiden under utredning.

Inducerte pluripotente stamceller

Induced pluripotent stamceller (iPS) er allerede spesialiserte voksne celler (f.eks. Hudceller) som har blitt genetisk omprogrammert in vitro for å ha egenskapene til embryonale stamceller.

For å omprogrammere voksenceller blir de hentet fra voksne og vokst på en plate, hvor virus som er opprettet i laboratoriet settes inn med bestemte gener, slik at de integreres med cellene og modifiserer deres genetiske opplysninger.

Selv om iPS-celler og embryonceller deler mange egenskaper, er de ikke helt likeverdige, er disse forskjellene for tiden undersøkt, samt nye prosedyrer for å lage iPS.

Selv om det er behov for ytterligere forskning, blir iPS-celler allerede brukt til å teste effekten av noen stoffer som er funnet i kliniske studier, og i nær fremtid forventes de å være nyttige for transplantasjon.

For tiden utføres ikke iPS-celletransplantasjoner fordi noen studier med dyr har gitt opphav til kreftformasjoner, muligens på grunn av teknikken som brukes til omprogrammering av cellene.

Behandlinger med stamceller

For tiden er den kliniske bruken av stamceller som studeres mest og brukes i praksis, transplantasjon av blodstamceller (hematopoietisk) fra benmargen eller navlestrengen. De brukes til å behandle problemer med blod og immunsystem, samt å forny skadede celler etter behandling med kjemoterapi eller strålebehandling.

Hvert år behandles mer enn 26.000 mennesker i Europa med en transplantasjon av hemetapoietiske stamceller hvert år. Sykdommene som for tiden kan behandles med en transplantasjon er:

• Leukemier og linformas, for eksempel:
  • Akutt myelogen leukemi.
  • Akutt lymfoblastisk leukemi.
  • Kronisk myelogen leukemi
  • Kronisk lymfoblastisk leukemi.
  • Juvenil myelomonocytisk leukemi.
  • Hodgkin lymfom.
  • Ikke-Hodgkin lymfom.
• Sykdommer knyttet til beinmargen, som for eksempel:
  • Alvorlig aplastisk anemi.
  • Fanconi anemi.
  • Paroksysmal nattlig hemoglobinuri.
  • Aplasi av rene røde blodlegemer.
  • Medfødt trombocytopeni / amegacariocytose.
  • Myeloproliferativ og myelodysplastisk syndrom.
  • Flere myelomer
• Arvelige immunsystemssykdommer, som for eksempel:
  • Alvorlig kombinert immunsvikt.
  • Wiskott-Aldrich syndrom.
• Hemoglobinopatier (sykdommer i røde blodlegemer), som for eksempel:
  • Beta thalassemia major.
  • Syklecellesykdom
• Arvelige metabolske sykdommer, som for eksempel:
  • Krabbe sykdom
  • Hurlers syndrom.
  • Adrenoleukodystrophy.
  • Metakromatisk leukodystrofi.
• Andre forhold og kreft.

En annen av anvendelsen av stamcelletransplantasjoner er hudtransplantater. Denne applikasjonen er kanskje den eldste siden den ble brukt før du virkelig forstår hvordan stamceller jobbet.

Hudtransplantater utføres vanligvis kun i ekstreme tilfeller hvor personen har skadet store områder av huden, for eksempel ved alvorlig brenning.

Den første hudtransplantatet ble utført i 1970, og siden da har teknikken vært å perfeksjonere, selv om det fortsatt er en lang vei å gå, siden den graftede huden ikke er i stand til å utvikle hår fulículos eller svettekjertler.

Den siste anvendelsen av stamceller som er godkjent i Europa, har vært Holoclar, en behandling for å reparere skaden som hornhinnen kan ha lidd, enten det er sår eller brannskader.

Prosedyren består i å fjerne en liten del av limceller i god stand, ansvarlig for å reparere hornhinnen, og dyrke dem i laboratoriet til de danner en tynn stratum corneum som kan transplanteres inn i pasientens øye.

Andre mulige anvendelser av stamceller undersøkes i kliniske studier. Hovedapplikasjonene som er i forskning er regenerering av vev og organer, behandling av kardiovaskulære sykdommer og behandling av hjernesykdommer.

Bruken av stamceller for regenerering av vev og organer er kanskje deres mest studerte anvendelse. Hvis organer eller vev er opprettet fra stamceller, kan de transplanteres til mennesker som trenger dem. Faktisk er den første nyre med stamceller allerede opprettet, og resultatene er lovende.

Resultatene som er oppnådd i forskning om bruk av stamceller i behandlingen av hjerte-og karsykdommer er også veldig oppmuntrende.

I 2013 skapte en gruppe forskere fra Massachusetts General Hospital (USA) blodkar til deler av menneskelige stamceller som ble implantert i mus og fungerte riktig. For tiden er forskningen pågår, og de prøver å bruke den uten risiko for mennesker.

Bruken av stamceller til behandling av hjernesykdommer som Parkinsons eller Alzheimers er studert ved hjelp av embryonale stamceller på grunn av deres potensial for differensiering. Resultatene virker lovende, selv om studiene fortsatt er på et veldig tidlig stadium.

Studien av stamceller er ikke bare gjort for å behandle sykdommer, de studeres også for å kjenne den normale utviklingen av friske celler og for bedre å forstå noen prosesser som celledeling og differensiering.