Kamieninė ląstelė

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į patikimus šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

'Šį puslapį ar jo dalį reikia sutvarkyti pagal Vikipedijos standartus – išimti angliškas viki nuorodos ir sudėti lietuviškas viki vidines nuorodas' Jei galite, sutvarkykite.

Kamieninės ląstelės – organizmo ląstelės, gebančios diferencijuotis, įgydamos specifines, reikalingas organizmui funkcijas, įsijungiančios į pažeisto organo „remontą“ jį sužalojus. Kamieninėms ląstelėms būdinga asimetriška proliferacija - jai susidalinus, viena ląstelė lieka nediferencijuota kamienine, o antra - turi diferencijavimosi gebą. 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 reguliacinių takų Hedgehog, Notch, Wnt 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 reikalingas poodinių riebalų pašalinimo būdas
3. Kraujas. Norint jį išgauti aperezės būdu, kurios metu kraujas išsiurbiamas iš donoro (panašiai kaip donacijos metu) ir perduodamas į specialų aparatą, išgaunantį kamienines ląsteles, o kitą kraujo dalį grąžinantį donoro

Kamienines ląsteles taip pat įmanoma išgauti iš virkštelės po gimimo. Iš visų ląstelių tipų, autologinis nurinkimas yra mažiausiai rizikingas. Remiantis sąvoka, autologinės ląstelės gaunamos iš kažkieno kūno, tam, kad vėliau būtų galima išsaugoti jo ar jos kraują tam tikroms chirurginėms procedūroms.

Suaugusios kamieninės ląstelės yra 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, būdingomis audinių savybėmis, kaip pavyzdžiui raumenys arba nervai. Embrioninių ląstelių linijos ir autologinės embrioninės kamieninės ląstelės, pagamintos per somatinį ląstelės perdavimą arba atsidiferenciavimą, taip pat manoma, jos galės būti panaudojamos terapijai ateityje. Prie kamieninių ląstelių tyrinėjimo 1960-1970 metais daug prisidėjo Ernest A. McCulloch ir James E. Till iš Toronto universiteto.

Savybės

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. Tai reikalauja kamieninėms ląstelėms būti arba totipotentinėmis arba pliuripotentinėmis, t. y. gebėti pakeisti bet kokią subrendusią ląstelę. Senesnės multipotentinės ar unipotentinės ląstelės yra kartais vadinamos kamieninėmis ląstelėmis. Neskaitant to, yra sakoma, kad kamieninės ląstelės funkcija yra reguliuojama atsako mechanizmu.

Gebėjimas atsinaujinti

Pelės embrioninės kamieninės ląstelės

Egzistuoju 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 dvejomis diferencijuotomis dukterinėmis ląstelėmis, kitoje kamieninėje ląstelėje įvykus mitozei atsiranda dvi kamieninės ląstelės, identiškos originaliai

Potencialumas

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

Žmogaus embrioninė kamieninė ląstelė:

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

Potencija 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 susiliejusios moters kiaušialąstės su vyro spermatozidu. Ląstelės, pagamintos per pirmus dalijimusis po apvaisinimo taip pat yra totipotentinės
• Pliuripotentinės kamieninės ląstelės yra totipotentinių ląstelių protėvės 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 smarkiai 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 turi gebėjimo atsinaujinti savybę, kuri išskiria jas nuo ne kamieninių ląstelių tipo (pavyzdžiui, pirminės ląstelės, raumenų kamieninės ląstelės)

Identifikacija

Praktikoje, kamieninės ląstelės yra 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, iš kurio 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 kaip, pavyzdžiui, klonogenezinis tyrimas, per kurį, vienos ląstelės yra įvertinamos pagal jų galimybę diferencijuoti į save atsinaujinančias. Kamieninės ląstelės taip pat gali būti atskirtos pagal tam tikrą išsiskiriantį ląstelės paviršių. Tačiau, manoma, kad in vitro ląstelių gaminimo būdo mechanizmas gali paveikti kamieninių ląstelių gyvenimo ciklą. Dėl to yra 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

Embrioninė kamieninė ląstelė

Embrioninės kamieninės (ES) ląstelės yra kamieninės ląstelės atsiradusios ankstyvame embrione iš vidinės blastocistos ląstelinės masės. Žmonių embrionai pasiekia blastocistos stadiją 4-5 dieną po apvaisinimo. Šiuo laiko momentu embrione yra nuo 50 iki 150 ląstelių. ES ląstelės yra pluripotentinės ir daro didelę įtaką vystymuisi visų trijų tipų gemaliniams lapeliams: ektodermai, endodermai ir mezodermai. Kitais žodžiais, jos gali išsivystyti į kiekvieną ir daugiau negu 200 subrendusio žmogaus ląstelių tipų kai yra tam tikras stimulas specifiniam ląstelių tipui atsirasti. Jos neprisideda prie extra-embrioninės 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 diferencijuotų. Žmogaus embrioninės kamieninės ląstelės yra 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 slopinama diferenciaciją skatinantys genai ir palaiko ląstelės pluripotecialumą.

Kol kas nėra patikrinto gydymo būna naudojant embrionines kamienines ląsteles. Pirmasis bandomasis žmogus buvo patvirtintas Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracijos 2009 sausį. Tačiau, bandomasis žmogus, stuburo traumos auka, nebuvo inicijuotas iki 2010 metų spalio 13 d. Atlantoje. 2011 m. lapkričio 14 dieną kompanija atliekanti bandymą paskelbė, kad ji nutraukia tolesnį kamieninių ląstelių programos vystymą. Kadangi embrioninės kamieninės ląstelės yra pliuripotentinės, joms yra reikalingas specialus signalas taisyklingai diferenciacijai. Jei jos yra įšvirkštos tiesiai į kūną, embrioninės kamieninės ląstelės diferencijuosis į daugelį skirtingų ląstelių tipų tuo pačiu sukeldamas 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 tautų šiuo metu yra sustabdę embrioninių kamieninių ląstelių tyrimus kaip taip pat kaip ir naujų embrioninių kamieninių ląstelių kūrimą. Dėl jų galimybės neribotam plėtimuisi ir pliuripotenciališkumui, embrioninės kamieninės ląstelės išlieka teoriškai potencialiu šaltiniu regeneratyviai medicinai ir audinių pakeitimui po traumos ar ligos.

Vaisiaus kamieninės ląstelės

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

1. Vaisiui tinkamos kamieninės ląstelės kyla iš pačio vaisiaus audinių. Jos paprastai yra išgaunamos po aborto. Šios kamieninės ląstelės nėra nemirtingos bet geba gerai dalintis ir yra multipotentinės
2. Ekstraembrioninės vaisiaus kamieninės ląstelės kyla iš ekstramembrioninės membranos. Jos apskritai nėra skirtingos negu suaugusiojo kamieninės ląstelės. Šias kamienines ląsteles galima išgauti  po gimimo. Jos nėra nemirtingos, bet geba gerai dalintis ir yra pliuripotentinės

Suaugusio žmogaus kamieninės ląstelės

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 apskritai nedidelės kiekiu, bet jas galima rasti virkštelės kraujyje ir kituose audiniuose. Kaulų čiulpai yra gausus suaugusiųjų kamieninių ląstelių šaltinis, kuris buvo naudojamas gydant keletas būklių, pavyzdžiui, stuburo traumas, kepenų cirozę, chroninę galūnių ischemiją ir terminalius širdies darbo sutrikimus. Kamieninių ląstelių kiekis, esantis kaulų čiulpuose, mažėja didėjant amžiui. Taip pat šių ląstelių yra daugiau vyruose negu moteryse, reprodukcinės sistemos veikimo laikotarpiu. Didžioji kamienių ląstelių kaulų čiulpuose tyrimų dalys yra nusitaikiusios charakterizuoti kamieninių ląstelių potencialumą ir savęs atnaujinimo galimybes. Kamieninėse ląstelėse, kaip ir kitose ląstelėse, kurios kompromituoja kamieninių ląstelių aplinką, 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

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 pliuripotencialumas

Tai nėra suaugusiųjų kamieninės ląstelės, labiau perprogramuotos suaugusiųjų ląstelės (pavyzdžiui, epitelinės ląstelės) skatinančios pliuripotenciales galimybes. 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, savo 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, ir taip pat tyrė naudodamies ląstelėmis iš žmogaus prieodžio.

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

Kilmė

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

Kita teorija yra ta, kad kamieninės ląstelės išlieka nediferenciavusios dėl aplinkos veiksnių savo konkrečioje nišoje. Kamieninės ląstelės diferencijuojasi kai palieką šią nišą ir daugiau nebe priima iš jos signalų.

Gydymas

Sritys į kurias investuojama siekiant gydyti kamieninėmis ląstelėmis

Sritys į kurias investuojama, siekiant ateityje gydyti kamieninėmis ląstelėmis:

• Cukrinis diabetas
• Reumatoido artritas
• Parkinsono liga
• Alzhaimerio liga
• Osteoartritas
• Smegenų traumos
• Stuburo traumos
• Infarktas
• Prieš-vėžinis gydymas
• Plikimas
• Kurtumas
• Aklumas
• Krono liga
• Paprastų žaizdų gydymas

Kamieninių ląstelių terapija – kamieninių ląstelių panaudojimas gyditi arba užkirsti kelią ligoms ir įvairioms būklėms. Kaulų čiulpų transplantacija yra šiurkšti kamininių ląstelių terapijos forma, kuri buvo naudojama klinikoje jau kelis metus be kontraversijos. Kitos terapijos būdai, neskaitant kaulų čiulpų persodinimo, yra naudojamos retai.

Vyksta įvairūs kamieninių ląstelių moksliniai tyrimai, siekiantys kuo greičiau pritaikyti kamieninių ląstelių gydymo būdą neurodegeneracinėms ligoms ir kitoms būklėms, pavyzdžiui, cukriniam diabetui, širdies ligoms ir kitoms komplikacijoms.

Neseniai mokslininkams atsirado galimybė izoliuoti 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

Gydymui kamieninėmis ląstelėmis gali prireikti imunosupresijos. Taip yra dėl to, nes yra reikalinga radioterapija prieš tam tikrą transplantaciją, pašalinant paciento buvusias ląstelės ir dėl to, nes paciento imuninė sistema gali „pulti“ kamienines ląsteles. Stengiantis išvengti antros pasekmės, yra naudojamos kamieninės ląstelės iš to pačio paciento.

Pliuripotencija tam tikrose kamieninėse ląstelėse galėtų apsunkinti specifinių ląstelių tipų išgavimą. Taip pat yra ne lengva gauti būtent tą ląstelių rūšį, kurio reikia, nes ne visos ląstelės pupuliacijoje diferencijuoja tolygiai. Nediferencijavusios ląstelės gali sukurti kitokį audinį, negu buvo numatyta.

Kai kurios kamieninės ląstelės po transplantacijos suformuoja auglius. Pliuripotenciališkumas yra siejamas su auglių formacija ypač embrioninėse kamieninėse ląstelės, vaisiaus nuosavų kamieninių ląstelių ir sukelto pliuripotenciališkumo kamieninėse ląstelėse. Nepaisant multipotencialuma, vaisiaus kamieninės ląstelės vis vien suformuoja auglius.

Hepatoksikacija ir vaistų sukelti kepenų sužalojimai atsako dėl esminio naujų vaistų kūrimo ir prekybos atšaukimo sutrikimo. Išryškinant atrankinių tyrimų poreikį, pavyzdžiui, kamieninių ląstelių paskatintus hepatocito pobūdžio ląstelių, kuris geba anksti pastebėti toksiškumą, vaistų kūrimo procese.

Nuorodos

• „Visa tiesa apie kamienines ląsteles”
• The official National Institutes of Health resource for stem cell
• Debatai daugeliu kamieninių lastelių klausimų
• US fondas, remiantis tyrimus ir švietimą šioje srityje
• Kamieninės ląstelės (anglų kalba)