Kamieninė ląstelė

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Peršokti į: navigacija, paiešką
 NoFonti.svg  Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta šaltinių ar nuorodų į juos.
Jūs galite padėti Vikipedijai įrašydami tinkamas išnašas ar nuorodas į šaltinius.
 Broom icon.svg  Šį puslapį ar jo dalį reikia sutvarkyti pagal Vikipedijos standartus – išimti angliškas viki nuorodos ir sudėti lietuviškas viki vidines nuorodas
Jei galite, sutvarkykite.

Kamieninės ląstelėsorganizmo ląstelės, gebančios diferencijuotis ir įgyti specifinių organizmui reikalingų funkcijų, įsitraukiančios į sužaloto organo atkūrimą. Kamieninėms ląstelėms būdinga asimetriška proliferacija - pasidalinus viena ląstelė lieka nediferencijuota kamienine, o kita geba diferencijuotis. Šiuo metu kamieninės ląstelės yra tapusios daugelio pasaulio laboratorijų tyrimo objektu. Su jomis siejamos naujos medicinos galimybės ir perspektyvos, tačiau yra ir daug problemų.

Kamieninė ląstelė

Kamieninės ląstelės raida ir likimas priklauso nuo jos Hedgehog, Notch ir Wnt signalinių kelių veiklos ir konteksto.

Žmogaus organizme yra žinomi trys prieinami autologiniai kamieninių ląstelių šaltiniai:

  1. Kaulų čiulpai, kuriems yra reikalingas išėmimas apdorojant, t. y. pjūvis į kaulą (dažniausiai blauzdikaulį arba klubikaulį)
  2. Riebalinis audinys (riebalų ląstelės), kurioms išgauti reikia šalinti poodinius riebalus.
  3. Kraujas. Norint jį išgauti aperezės būdu, kai kraujas išsiurbiamas iš donoro (panašiai kaip persodinimo metu) ir perduodamas į specialų aparatą, išgaunantį kamienines ląsteles, o kitą kraujo dalį grąžinantį donorui.

Kamienines ląsteles taip pat įmanoma išgauti iš virkštelės po gimimo. Autologinis (iš to paties organizmo) paėmimas mažiausiai rizikingas. Autologinės ląstelės gaunamos iš kieno nors kūno tam, kad vėliau būtų galima išsaugoti jo ar jos kraują tam tikroms chirurginėms procedūroms.

Suaugusios kamieninės ląstelės dažnai naudojamos medicininei terapijai, pavyzdžiui, kaulų čiulpų transplantacijai. Kamieninės ląstelės jau dabar gali būti sukurtos dirbtiniu būdu ir paverstos (diferencijuotos) į specializuotus ląstelių tipus su tam tikromis audinių ypatybėmis, pavyzdžiui, raumenimis arba nervais. Embrioninių ląstelių linijos ir autologinės embrioninės kamieninės ląstelės, gautos iš somatinių ląstelių arba po dalijimosi, galės būti panaudotos terapijai ateityje. Prie kamieninių ląstelių tyrinėjimo 1960-1970 metais daug prisidėjo Ernest A. McCulloch ir James E. Till iš Toronto universiteto.

Savybės[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Pagal klasikinę kamieninės ląstelės sąvoką, ji turi turėti dvi savybes:

  • Gebėjimas atsinaujinti: savybė pereiti tam tikrą ląstelės dalijimosi ciklų, išlaikant nediferencijuotą būseną.
  • Potencija. Galimybė diferencijuotis į specializuotų ląstelių tipus. Dėl to kamieninėms ląstelės turi būti arba totipotentinės, arba pliuripotentinės,, t. y. gebėti pakeisti bet kokią subrendusią ląstelę. Senesnės multipotentinės ar unipotentinės ląstelės kartais vadinamos kamieninėmis ląstelėmis. Vis dėlto sakoma, kad kamieninės ląstelės funkcija reguliuojama atsako mechanizmo.

Gebėjimas atsinaujinti[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Pelės embrioninės kamieninės ląstelės

Egzistuoja du mechanizmai, kurie rūpinasi, kad kamieninės ląstelės sėkmingai daugintųsi:

  1. Privaloma asimetrinė replikacija: kamieninė ląstelė dalijasi į motininę ląstelę, kuri yra identiška originaliai kamieniniai ląstelei, ir kitą dukterinę ląstelę, kuri yra diferencijuota
  2. Stochastinė diferenciacija: kai kamieninė ląstelė virsta dviem diferencijuotomis dukterinėmis ląstelėmis, kitoje kamieninėje ląstelėje po mitozės atsiranda dvi kamieninės ląstelės, identiškos originaliai

Potencialumas[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Pluripotentinės embrioninės kamieninės ląstelės atsiranda kaip vidinės ląstelinės masės (ICM) ląstelė blastocistoje. Šios kamieninės ląstelės gali virsti bet kokiu organizmo audiniu, išskyrus placentą. Tik ląstelės iš ankstyvesnių embriono stadijų, žinomų kaip morulė, yra totipotentinės, gebančios virsti bet kokiais audiniais kūne, įskaitant ir ekstraembrioninę placentą.

Žmogaus embrioninė kamieninė ląstelė:

  1. Kamieninių ląstelių kolonijos, kurios dar nėra diferencijavusios                                                         
  2. Nervinės ląstelės (diferencijavusios kamieninės ląstelės pavyzdys)

Potenciją nustato kamieninės ląstelės diferenciacijos potencialas (potencialą diferencijuotis į skirtingus ląstelių tipus):

  • Totipotentinė (omnipotencinė) kamieninė ląstelė gali diferencijuotis į embrioninius ir ekstraembrioninius ląstelių tipus. Pavyzdžiui, ląstelės gali sukonstruoti pilną perspektyvų organizmą. Šios ląstelės yra gaminamos iš moters kiaušialąstės, susiliejusios su vyro spermatozoidu. Ląstelės, pagamintos per pirmus dalijimusis po apvaisinimo, taip pat yra totipotentinės
  • Pliuripotentinės kamieninės ląstelės yra totipotentinių ląstelių pirmtakės ir geba diferencijuotis į beveik visas ląsteles, t. y. ląstelės gautos iš bet kokių trijų gemalinių lapelių
  • Multipotentinės kamieninės ląstelės gali diferencijuotis, bet tik į tuos ląstelių tipus, kurie labiau susiję su ląstelių šeimomis
  • Oligopotentinės kamieninės ląstelės gali diferencijuotis tik į kelis ląstelių tipus, pavyzdžiui, limfoidines arba meiloidines kamienines ląsteles
  • Unipotentinės ląstelės gali produkuoti tik save pačias, bet geba atsinaujinti ir tuo skiriasi nuo nekamieninių ląstelių tipo (pavyzdžiui, pirminės ląstelės, raumenų kamieninės ląstelės)

Identifikacija[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Praktikoje kamieninės ląstelės identifikuojamas pagal tai ar jos geba atnaujinti audinį. Pavyzdžiui, atliekamas skiriamasis kaulų čiulpų arba hematopoetinių kamieninių ląstelių (HSCs) galimybės transplantuoti ląstelę ir išgelbėti individą be HSC‘s tyrimas. Tai parodo, kad ląstelės produkuoja naujas kraujo ląsteles per tam tikrą laiko tarpą. Taip pat turėtų būti įmanoma izoliuoti kamieninę ląstelę nuo individo, kuriam atlikta transplantacija, o iš jo taip pat galima transplantuoti kamienines ląsteles į kitą individą be HSCs įrodant, kad kamieninė ląstelė sugebėjo atsinaujinti pati.

Kamieninės ląstelės savybė gali būti iliustruota in vitro būdu. Pasitelkiant šį metodą, pavyzdžiui, klonogeneziniams tyrimams, kai įvertinamos ląstelės galimybės diferencijuotis į atsinaujinančias. Kamieninės ląstelės taip pat gali būti atskirtos pagal tam tikrą išsiskiriantį ląstelės paviršių. Tačiau manoma, kad ląstelių gaminimas in vitro gali paveikti kamieninių ląstelių gyvenimo ciklą. Dėl to neaišku, ar šios ląstelės elgtųsi taip pat organizme, kaip elgiasi in vivo. Yra ginčijamasi dėl tam tikrų subrendusių ląstelių populiacijų, ar jos iš tiesų yra kamieninės ląstelės.

Embrioninės kamieninės ląstelės[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Embrioninė kamieninė ląstelė

Embrioninės kamieninės (ES) ląstelės atsiranda ankstyvame embriono raidos etaoe iš vidinės blastocistos ląstelinės masės. Žmonių embrionai pasiekia blastocistos stadiją 4-5 dieną po apvaisinimo. Tuo momentu embrione būna nuo 50 iki 150 ląstelių. ES ląstelės yra pluripotentinės ir daro didelę įtaką vystymuisi visų trijų tipų gemaliniams lapeliams: ektodermai, endodermai ir mezodermai. Kitaip sakant, jos gali išsivystyti į bet kokį daugiau negu 200 subrendusio žmogaus ląstelių tipų, kai yra tam tikras stimulas specifiniam ląstelių tipui atsirasti. Jos neprisideda prie ekstraembrioninės placentos membranos susikūrimo. Beveik visi iki šiol atlikti tyrimai rėmėsi pelių embrioninių ląstelių (mES) arba žmonių embrioninėmis ląstelėmis (hES). Jos abi turi esminę kamieninės ląstelės charakteristiką, bet yra reikalingos aplinkos sąlygos, siekiant išlaikyti nediferencijuotą formą. Pelių embrioninės kamieninės ląstelės auginamos ant želatino sluoksnio dėl eksraląstelinės matricos (palaikymui). Taip yra reikalingas leukemiją stabdantis faktorius (Leukemia inhibitory factor). Tuo tarpu žmogaus embrioninės kamieninės ląstelės auginamos ant maitinamojo, pelės embrioninio fibroblasto (mouse embryonic fibroblast), sluoksnio. Yra reikalingas paprastas fibroblasto augimo faktorius (bFGF arba FGF-2). Be šių sąlygų arba genetinių manipuliacijų embrioninės kamieninės ląstelės labai greitai diferencijuotųsi. Žmogaus embrioninės kamieninės ląstelės apibrėžiamos pagal keleto transkripcijos faktorių bei ląstelės membranos baltymų išraišką. Transkripcijos faktorius Oct-4, Nanog, ir Sox2 suformuoja tinklo reguliavimo branduolį, kuris užtikrina, kad būtų slopinami diferenciaciją skatinantys genai ir palaiko ląstelės pliuripotecialumą.

Kol kas nėra patikrinto gydymo būdo naudoti embrionines kamienines ląsteles. Pirmasis bandomasis žmogus buvo patvirtintas Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracijos 2009 sausį. Tačiau bandomajam žmogui, patyrusiam stuburo traumą, nebuvo pradėta terapija iki 2010 metų spalio 13 d. Atlantoje. 2011 m. lapkričio 14 dieną kompanija, atliekanti bandymą, paskelbė, kad ji nutraukia tolesnę kamieninių ląstelių programos plėtrą. Kadangi embrioninės kamieninės ląstelės yra pliuripotencinės, joms reikalingas specialus signalas taisyklingai diferenciacijai. Jei jos yra įšvirkštos tiesiai į kūną, embrioninės kamieninės ląstelės diferencijuosis į daugelį skirtingų ląstelių tipų ir sukels teratomą. Embrioninių kamieninių ląstelių diferencijavimas į kitas tinkamas kamienines ląstelės, išvengiant persodinimo atmetimo, yra tik vienas iš keleto kliūčių, su kuriomis susiduria kamienines ląsteles tiriantys mokslininkai. Daugybė šalių šiuo metu sustabdė embrioninių kamieninių ląstelių tyrimus, kaip ir naujų embrioninių kamieninių ląstelių kūrimą. Dėl galimybės neribotai plėstis ir pliuripotenciškumo embrioninės kamieninės ląstelės išlieka teoriniu regeneratyviosios medicinos ir audinių pakeitimo po traumos ar ligos šaltiniu.

Vaisiaus kamieninės ląstelės[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Primityvios kamieninės ląstelės vaisiaus organuose vadinamos vaisiaus kamieninėmis ląstelėmis. Yra du vaisiaus kamieninių ląstelių tipai:

  1. Vaisiui tinkamos kamieninės ląstelės susidaro iš paties vaisiaus audinių. Jos paprastai išgaunamos po aborto. Šios kamieninės ląstelės nėra nemirtingos, bet geba gerai dalintis ir yra multipotencinės
  2. Ekstraembrioninės vaisiaus kamieninės ląstelės susidaro iš ekstramembrioninės membranos. Jos apskritai nėra kitokios negu suaugusiojo kamieninės ląstelės. Šias kamienines ląsteles galima išgauti  po gimimo. Jos nėra nemirtingos, bet geba gerai dalintis ir yra pliuripotencinės

Suaugusio žmogaus kamieninės ląstelės[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Suaugusiųjų kamieninės ląstelės dar yra vadinamos somatinėmis (iš Graikiško žodžio σωματικóς, reiškiančio „kūno“) kamieninėmis ląstelėmis yra kamieninės ląstelės, kurios išlaiko ir sutaiso audinius, kuriuose jos yra randamos. Jos taip pat gali būti randamos ne tik suaugusiuose žmonėse, bet ir vaikuose.

Pliuripotentinės suaugusiųjų kamieninės ląstelės yra retos ir jų mažai, bet jas galima rasti virkštelės kraujyje ir kituose audiniuose. Kaulų čiulpai yra gausus suaugusiųjų kamieninių ląstelių šaltinis, kuris buvo naudojamas gydant keletą sutrikimų, pavyzdžiui, stuburo traumas, kepenų cirozę, chroninę galūnių ischemiją ir terminalius širdies darbo sutrikimus. Kamieninių ląstelių kiekis, esantis kaulų čiulpuose, sulig amžiumi mažėja. Reprodukcinės sistemos veikimo laikotarpiu vyrai šių ląstelių turi daugiau negu moterys. Kamieninės ląstelės kaulų čiulpuose labiausiai tiriamos tam, kad būtų charakterizuotos kamieninių ląstelių potencialumas ir atsinaujinimo galimybės. Kamieninėse ląstelėse, kaip ir kitose ląstelėse, kurios yra aplink kamienines ląsteles, DNR pažaidos kaupiasi senstant. Šis didėjimas yra laikomas atsakingu bent jau dalinai didinant kamieninių ląstelių sutrikimus senstant.

Daugumos suaugusiųjų kamieninių ląstelių kilmė yra apribota (multipotentiškumas) yra apskritai yra nurodyta pagal audinio kilmę (mezenchiminė kamieninė ląstelė, kamieninės ląstelės išgautos iš riebalų, endotelinės kamieninės ląstelės, dantų minkštimo kamieninės ląstelės ir t. t.)

Gydymas suaugusiųjų kamieninėmis ląstelėmis jau keletą metų buvo naudojamas gydant leukemiją ir su kaulais/krauju susijusius vėžius, persodinant kaulų čiulpus. Šios kamieninės ląstelės taip pat naudojamos veterinarijoje gydant susižalojusių arklių sausgysles ir raiščius.

Suaugusiųjų kamieninių ląstelių naudojimas tyrimo tikslams ir terapijai nėra prieštaringas lyginant su embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis, nes šių ląstelių gamyba nereikalauja embriono sunaikinimo. Taip pat, atvejuose kai suaugusiųjų kamieninės ląstelės yra išgaunamos iš numatyto recipiento, atmetimo rizika beveik neegzistuoja. Todėl, JAV vyriausybės parama suaugusiųjų kamieninių ląstelių tyrimams yra didinama.

Amniono kamieninės ląstelės[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Multipotentinės kamieninės ląstelės taip pat yra randamos amniono skystyje. Šios kamieninės ląstelės yra labai reaktingos, plečias plačiai be papildomo maitinimo ir nėra tumorigeninės. Amniono kamieninės ląstelės yra multipotentinės ir gali diferencijuotis yra riebalines, kaulines, raumenines, endotelines, kepenų ir nervines ląsteles. Amniono kamieninės ląstelės šiuo metu yra aktyviai tiriamos.

Kamieninių ląstelių iš amniono skysčio įveikia etninius prieštaravimus dėl žmogaus embriono, kaip ląstelių šaltinio, naudojimo. Romos katalikai mokydami prieštaraujančius apie embrionines kamienines ląsteles eksperimentams, pagal Vatikano laikraštį „Osservatore Romano“ paminėjo amniono kamienines ląsteles „medicinos ateitimi“.

Yra įmanoma išgauti amnionines kamienes ląsteles donorams arba autologiniam naudojimui: pirmasis JAV amnioninių kamieninių ląstelių bankas buvo atidarytas „Biocell Center Corporation“ 2009 m. Medforde, Masačusetse, bendradarbiaujant su įvairiomis ligoninėmis bei universitetais iš viso pasaulio.

Sukeltas pliuripotenciškumas[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Tai ne kamieninės ląstelės, o labiau perprogramuotos suaugusiųjų ląstelės (pavyzdžiui, epitelio), skatinančios pliuripotenciškumą. Pasitelkiant genetinį perprogramavimą transkripcijos faktoriaus baltymų, pliuripotentinės kamieninės ląstelės lygios embrionėms kamieninėms ląstelės buvo gautos iš suaugusio žmogaus odos audinio. Shinya Yamanaka ir jo kolegos iš Kyoto universiteto, žmogaus veido ląstelių tyrimamams pasitelkė Oct3/4, Sox2, c-Myc ir Klf4 transkripcijos faktorius. Junying Yu, James Thomson ir jų kolegos iš Viskonsino-Madisono universiteto naudojo kitokius faktorius: Oct4, Sox2, Nanog ir Lin28, taip pat tyrė naudodamiesi žmogaus prieodžio ląsteles.

Užšaldyti kraujo bandiniai gali būti naudojami kaip pliuripotencinių kamieninių ląstelių šaltinis. Taip atsiranda naujas būdas išgauti vertingas ląsteles.

Kilmė[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Tam, kad užtikrintų kokybišką atsinaujinimą, kamieninės ląstelės išeina du ląstelės dalijimosi etapus. Simetrinio dalijimosi metu sukuriamos dvi identiškos ląstelės, turinčios kamieninių ląstelių savybių. O asimetrinio dalijimosi metu sukuriama tik viena kamieninė ląstelė kartu su pirmine ląstele. Gebėjimas atsinaujinti šiuo atveju ribotas. Pirminės ląstelės gali išeiti keletą ląstelės dalijimosi etapų, kol tampa subrendusiomis ląstelėmis. Yra galimybė, kad atskirti šiuos du pasidalijimus vieną nuo kito galima pagal skirtingą ląstelės membranos baltymų (pavyzdžiui, receptorinių) segregaciją.

Kita teorija yra tokia, kad kamieninės ląstelės išlieka nediferencijuotos savo konkrečioje nišoje dėl aplinkos veiksnių. Kamieninės ląstelės diferencijuojasi, kai palieka šią nišą ir daugiau nebepriima iš jos signalų.

Gydymas[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Sritys į kurias investuojama siekiant gydyti kamieninėmis ląstelėmis

Sritys į kurias investuojama, siekiant ateityje gydyti kamieninėmis ląstelėmis:

  • Cukrinis diabetas
  • Reumatoidinis artritas
  • Parkinsono liga
  • Alzhaimerio liga
  • Osteoartritas
  • Smegenų traumos
  • Stuburo traumos
  • Infarktas
  • Priešvėžinis gydymas
  • Plikimas
  • Kurtumas
  • Aklumas
  • Krono liga
  • Paprastų žaizdų gydymas

Kamieninių ląstelių terapija – kamieninių ląstelių naudojimas įvairioms ligoms gydyti arba joms užkirsti kelią. Kaulų čiulpų transplantacija yra šiurkšti kamieninių ląstelių terapijos forma, kuri be komplikacijų praktikuojama jau daug metų. Kitokie terapijos būdai, neskaitant kaulų čiulpų persodinimo, yra naudojami retai.

Vyksta įvairūs kamieninių ląstelių moksliniai tyrimai, siekiant kuo greičiau pritaikyti gydymą kamieninėmis ląstelėmis neurodegeneracinėms ligoms ir kitokiems sveikatos sutrikimams, pavyzdžiui, cukriniam diabetui, širdies ligoms ir kitiems sutrikimams gydyti.

Vaistai dažnai pakenkia kepenims, sutrikdo jų veiklą, todėl tokius vaistus tenka šalinti iš prekybos. Kamieninės ląstelės gali būti panaudotos kaip hepatocitai, kad vaistų toksiškumas būtų pastebėtas ankstyvajame vaistų kūrimo etape.

Neseniai mokslininkams atsirado galimybė išskirti ir auginti embrionines kamienines ląsteles. Kartu su augančiomis mokslininkų galimybėmis sukurti kamienines ląsteles naudojant somatinės ląstelės branduolio perkėlimą ir techniką sukelti išgautai kamieninei ląstelei pliuripotencialumą dažnai pasireiškia diskusijos, susijusios su aborto politika ir žmogaus klonavimu.

Trūkumai[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Gydymui kamieninėmis ląstelėmis gali prireikti imunosupresijos. Taip yra dėl to, kad, pašalinant buvusias paciento ląsteles prieš tam tikrą transplantaciją, reikia spindulinės terapijos, ir dėl to, kad paciento imuninė sistema gali pradėti naikinti kamienines ląsteles. Stengiantis išvengti antrojo padarinio, naudojamos paties paciento kamieninės ląstelės.

Tam tikrose kamieninėse ląstelėse pliuripotencija galėtų apsunkinti specifinių ląstelių tipų išgavimą. Taip pat nelengva gauti būtent tą ląstelių rūšį, kurios reikia, nes ne visos ląstelės diferencijuojasi tolygiai. Nesidiferencijavusios ląstelės gali sukurti kitokį audinį, negu buvo numatyta.

Kai kurios kamieninės ląstelės po transplantacijos suformuoja auglius. Pliuripotenciškumas siejamas su auglių susidarymu, ypač embrioninėse bei vaisiaus kamieninėse ląstelėse, – nepaisant pliuripotencijos, vaisiaus kamieninės ląstelės vis viena suformuoja auglius.

Nuorodos[redaguoti | redaguoti vikitekstą]

Vikiteka