Istnieją dwa główne typy komórek macierzystych u ssaków:
- Embrionalne komórki macierzyste wyizolowane z wewnętrznej masy komórek blastocyst we wczesnym rozwoju embrionalnym
- Dorosłe komórki macierzyste, występujące w różnych w pełni rozwiniętych tkankach ssaków.
W organizmach dorosłych komórki macierzyste i progenitorowe działają jak system naprawczy, uzupełniający dojrzałe tkanki.
W rozwijającym się zarodku komórki macierzyste mają za zadanie różnicowanie się we wszystkie wyspecjalizowane komórki – ektodermę, endodermę i mezodermę (indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste) – oraz utrzymanie prawidłowego obrotu narządów regeneracyjnych, takich jak krew, skóra czy tkanki jelitowe.
U człowieka istnieją trzy dostępne źródła komórek macierzystych, które można usunąć i przeszczepić w inne obszary tego samego organizmu (alogeniczne): szpik kostny, tkanka tłuszczowa i krew. Komórki macierzyste można również pobrać z krwi pępowinowej dziecka. narodziny Ze wszystkich terapii komórkami macierzystymi pobieranie allogeniczne ma najniższy ogólny wskaźnik ryzyka.
Dorosłe komórki macierzyste są wykorzystywane w różnych terapiach medycznych, takich jak przeszczep szpiku kostnego. Obecnie można je również sztucznie hodować i przekształcać (zróżnicować) w wyspecjalizowane typy cytologiczne o cechach odpowiadających cechom różnych tkanek, takich jak mięśnie czy nerwy. Jako potencjalni kandydaci zaproponowano również embrionalne linie komórkowe i allogeniczne embrionalne komórki macierzyste wytworzone przez transfer lub różnicowanie komórek somatycznych.
Badania nad komórkami macierzystymi wyrosły z odkryć Ernesta A. McCullocha i Jamesa E. Tilla na Uniwersytecie w Toronto w latach 60. XX wieku.
i wytwarza dwie komórki macierzyste identyczne z oryginałem.
W ten sposób liczba komórek macierzystych pozostaje stała.
Znaczenie pluripotencji komórek macierzystych
Pluripotencja określa potencjał różnicowania komórki macierzystej, który jest potencjałem różnicowania się w różne typy komórek.
- Totipotencjalne (czyli wszechmocne) komórki macierzyste mogą różnicować się zarówno w komórki embrionalne, jak i pozaembrionalne. Komórki te mogą zbudować kompletny i funkcjonalny organizm. Powstają w wyniku fuzji komórki jajowej i plemnika. Komórki wytwarzane przez pierwsze podziały zapłodnionego jaja są również totipotencjalne
- Pluripotencjalne komórki macierzyste są potomkami komórek totipotencjalnych i mogą różnicować się w prawie każdą komórkę pochodzącą z dowolnego z trzech listków zarodkowych
- Multipotencjalne komórki macierzyste mogą różnicować się tylko w typy komórek należące do blisko spokrewnionej rodziny
- Oligopotencjalne komórki macierzyste mogą różnicować się tylko w niektóre typy komórek, takie jak komórki macierzyste limfoidalne lub szpikowe
- Komórki jednosilne mogą wytwarzać tylko jeden typ komórek, swój własny, ale charakteryzują się cechą samoodnawiania, która odróżnia je od komórek niemacierzystych (np. komórek progenitorowych, które nie mogą się samoodnawiać).
Identyfikacja komórek macierzystych
W praktyce komórki macierzyste identyfikuje się na podstawie ich zdolności do regeneracji tkanek. Na przykład test definicji szpiku kostnego – hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC) – to zdolność do przeszczepiania komórek w celu uratowania osoby, która ich nie ma. To pokazuje, że na dłuższą metę komórki te mogą stale wytwarzać nowe jednostki. Powinna być również możliwa izolacja komórek macierzystych od jednego przeszczepionego osobnika do drugiego bez wykazania, że komórka macierzysta jest zdolna do samoodnowy.
Właściwości komórek macierzystych można również ujawnić in vitro, stosując metody takie jak „test klonogenny”, w którym poszczególne komórki są oceniane pod kątem ich zdolności do różnicowania i samoodnawiania. Komórki macierzyste można również wyizolować rozpoznając markery powierzchni komórki. Jednak warunki hodowli in vitro mogą zmieniać zachowanie komórek, co utrudnia przewidywanie ich zachowania in vivo. Nadal toczy się poważna debata na temat tego, czy niektóre populacje dorosłych komórek są komórkami macierzystymi, czy nie.
pacjenta może celować we wszczepione komórki. Przydatnym sposobem uniknięcia tej ostatniej możliwości jest wykorzystanie komórek macierzystych tego samego pacjenta, który ma być leczony.
Ponadto pluripotencja niektórych komórek macierzystych może utrudnić uzyskanie określonego typu komórek. Powikłania również rosną, ponieważ nie wszystkie komórki w populacji różnicują się równomiernie. Niezróżnicowani mogą tworzyć tkaniny odmienne od celu.
Niektóre komórki macierzyste po przeszczepie mogą powodować powstawanie rzeczywistych guzów; Z tymi zmianami powiązana jest pluripotencja, zwłaszcza w odniesieniu do indukowanych embrionalnych, płodowych i pluripotencjalnych komórek macierzystych. Odpowiednie płodowe komórki macierzyste mogą tworzyć guzy pomimo multipotencji.
Prowadzone są różne badania nad rozwojem komórek macierzystych i ich zastosowaniem w leczeniu: chorób neurodegeneracyjnych, cukrzycy, chorób serca i innych chorób, komórek macierzystych, które umożliwiłyby „dalsze zrozumienie rozwoju człowieka, organogenezy i modelowania chorób człowieka”.
Dzięki izolacji i hodowli embrionalnych komórek macierzystych, dzięki rosnącej zdolności do wykorzystania transferu jądra i technik tworzenia indukowanych somatycznie pluripotencjalnych komórek macierzystych, pojawiło się wiele kontrowersji związanych z aborcją i klonowaniem u ludzi.
Hepatotoksyczność i uszkodzenie wątroby wywołane przez niektóre składniki aktywne są odpowiedzialne za znaczną liczbę niepowodzeń w opracowywaniu nowych leków i wynikające z tego wycofanie z rynku, co wskazuje na potrzebę badań przesiewowych na komórkach hepatocytów pochodzących z komórek macierzystych, które byłyby w stanie wykrywać wczesną toksyczność leków, zmniejszając zaawansowane testy.
