Kmenové buňky se svou schopností transformace se zdají být skvělým lékem na mnoho nemocí. Zjistěte, co jsou to kmenové buňky, jaká onemocnění se v současnosti kmenovými buňkami léčí a jaké jsou vyhlídky rozvoje terapie kmenovými buňkami? Kde se bere skepse specialistů?

Kmenové buňkymají schopnost transformovat se na jiné typy buněk. Léčba kmenovými buňkami je jistě jedním z nejchytlavějších a nejslibnějších konceptů moderní medicíny. Zdálo by se, že seznam jejich lékařských aplikací by měl být nekonečný - oprava poškozených tkání, růst náhradních orgánů …

Fakta jsou však jiná. Přestože počátky výzkumu kmenových buněk proběhly v 60. letech 20. století, jejich použití se dosud omezovalo na několik dobře definovaných indikací.

Nápadů na využití kmenových buněk je nepřeberné množství, nicméně jejich uvedení do klinického použití je limitováno řadou faktorů, mezi nimiž vystupuje do popředí otázka bezpečnosti tohoto typu terapie.

Co jsou kmenové buňky?

Kmenové buňky jsou nezbytné pro tvorbu lidského těla. V nejranějších fázích vývoje se lidské embryo skládá výhradně z kmenových buněk. Postupem času procházejí změnami, které dávají vzniknout všem buněčným liniím, které tvoří lidské tělo.

Druhou důležitou úlohou kmenových buněk je kolonizovat některé tkáně zralého organismu a fungovat jako „skladiště“. V případě potřeby jsou schopny se přeměnit na buňky dané tkáně, které odumírají nebo jsou poškozeny. To je však možné pouze u některých tkání.

Kmenové buňky jsou tedy ty buňky, které mají schopnost transformovat se na jiné, specializovanější typy buněk.

Nejdůležitější vlastností kmenových buněk, která je odlišuje od ostatních buněk, je způsob jejich dělení.

Během dělení se může kmenová buňka sama diferencovat, tj. vytvořit dceřinou buňku specifického typu (např. svalovou, nervovou nebo epiteliální buňku).

Existují různé typy kmenových buněk v závislosti na jejich povaze: některé z nichmohou se transformovat na jakýkoli druh dceřiných buněk, zatímco jiné mohou vytvářet pouze buňky, které tvoří určitý typ tkáně (více o tom níže).

Druhá důležitá vlastnost kmenových buněk souvisí také s jejich dělením. Při vzniku dceřiné buňky mateřská buňka beze stopy nezmizí. V procesu dělení se vytvoří ještě jedna kmenová buňka, identická s "mateřskou buňkou".

Výsledkem dělení mateřské buňky je jedna mateřská buňka a jedna specializovaná dceřiná buňka.

Tento mechanismus se nazývá sebeobnova. Díky němu se kmenové buňky „neopotřebují“ a nedovolí, aby se zmenšila velikost jejich bazénu.

Typy kmenových buněk

Jak již bylo zmíněno, kmenové buňky se mohou při dělení přeměnit na jiné typy buněk. Může se pak jakákoli kmenová buňka stát jakoukoli dceřinou buňkou? No, ne.

Kmenové buňky se dělí do čtyř podskupin podle toho, jak široké spektrum buněk může jejich dělením vzniknout.

Kmenové buňky, které tvoří lidské embryo, jsou schopny dát vzniknout všem druhům buněčných linií. Některé kmenové buňky, které obývají tkáně dospělého člověka, se mohou přeměnit pouze na přesně definovaný typ buněk, které tvoří danou tkáň.

Dělení kmenových buněk z důvodu možnosti vytváření různých dceřiných buněk je následující:

  • totipotentní kmenové buňky

Jsou to buňky s nejširším diferenciačním potenciálem, které se mohou vyvinout v jakýkoli druh dceřiné buňky. Totipotentní buňky tvoří zygotu (buňku, která je výsledkem oplodnění vajíčka spermií), stejně jako embryo v nejranějších fázích svého vývoje. Z totipotentních buněk lze vytvořit všechny typy buněk, které tvoří lidské tělo.

  • pluripotentní kmenové buňky

Pluripotentní buňky se také mohou přeměnit na mnoho typů buněk. Placentární buňky jsou však výjimkou. Pluripotentní buňky tvoří tzv embryonální uzel, což je jedna ze struktur vytvořených v prvním týdnu vývoje embrya.

Pluripotentní buňky embryonálního uzlu dávají vzniknout třem tzv zárodečné vrstvy, ze kterých se později vyvinou všechny tkáně našeho organismu. Ačkoli názvy zárodečných vrstev zní poněkud komplikovaně (ektoderm, mezoderm a endoderm), tkáně z nich vytvořené zná každý.

Ektoderm vytváří kůži a strukturunervový, z mezodermu - oběhový a pohybový aparát az endodermu - dýchacího systému a většiny trávicího systému

  • multipotentní kmenové buňky

Multipotentní buňky jsou skupinou kmenových buněk s mírně užším diferenciačním potenciálem. I když z nich lze stále vyrobit několik typů buněk, obvykle se jedná o buňky podobného typu. Vlajkovým příkladem buněk v této podskupině jsou multipotentní buňky kostní dřeně, známé také jako hematopoetické kmenové buňky. Mohou se transformovat do jakékoli krvinky, jako jsou erytrocyty nebo různé typy leukocytů. Nejsou však schopny produkovat buňky, které budují jiné tkáně.

  • unipotentní kmenové buňky

Tento typ buňky se může stát pouze jedním druhem dcery. Obvykle unipotentní buňky fungují jako rezervoár pro obnovu a opravu dospělých tkání. Příkladem unipotentních buněk jsou epidermální kmenové buňky, které se nacházejí v lidské kůži.

Kde získat kmenové buňky

Získání kmenových buněk je v zásadě možné dvěma způsoby.

Jejich prvním zdrojem je lidské embryo, ze kterého jsou izolovány tzv.embryonální kmenové buňky . Jsou to buňky charakterutotipotentnínebopluripotentní , a proto schopné diferenciace na všechny typy tkání

Druhý typ kmenových buněk se nazývásomatické kmenové buňky(neboli "dospělé" kmenové buňky). Tento typ buněk pochází – jak název napovídá – z dospělého lidského těla.

Za normálních podmínek se jedná o buňky, které obývají různé orgány

  • kostní dřeň
  • svaly
  • játra
  • skin
  • krevní cévy

V těchto orgánech fungují kmenové buňky jako rezervoár umožňující regeneraci poškozených tkání

Není těžké uhodnout, že somatické kmenové buňky mají omezenější diferenciační potenciál než buňky embryonálního původu. Dospělé buňky jsoumultipotentnínebounipotentní , tj. mohou se transformovat na buňky podobného typu nebo dokonce pouze na jeden typ dceřiných buněk.

Nalezení a získání somatických kmenových buněk v těle dospělého je docela výzva. Počet těchto typů buněk v tkáních je velmi malý.

Jakmile jsou sebrány, je velmi obtížné je kultivovat v laboratorním prostředí, takže je obtížné je získatvětší množství.

Prozatím jsou dospělé kmenové buňky získávány pouze z několika zdrojů. Pro hematopoetické kmenové buňky jsou to:

  • kostní dřeň
  • periferní krev
  • pupečníková krev

Z tukové tkáně a kostní dřeně zase můžete získat tzv.mezenchymální kmenové buňky . Mohou se transformovat do různých typů tkání:

  • kost
  • chondrální
  • svaly
  • mastné

Terapie s využitím mezenchymálních kmenových buněk jsou stále ve fázi výzkumu - zatím nebyla potvrzena jejich bezpečnost a účinnost

Za zmínku stojí ještě jeden typ kmenových buněk, který je jakýmsi hybridem dvou výše uvedených. Tomu se říkáindukované pluripotentní kmenové buňky .

Jedná se o kmenové buňky získané z dospělého organismu, které byly přeprogramovány v laboratoři tak, aby jim poskytly vlastnosti zárodečných buněk.

Současné využití kmenových buněk

Protože již známe typy a možnosti diferenciace kmenových buněk, zůstává otázkou - které z nich a jak se využívají v medicíně?

  • embryonální kmenové buňky

Embryonální kmenové buňky nejsou schváleny pro žádný typ terapie. Proč? Zde je několik důvodů.

Jejich použití zahrnuje především etická dilemata. Embryonální kmenové buňky jsou získávány z embryí určených pro výzkumné účely, nejčastěji vzniklých při in vitro fertilizaci. Etické problémy jsou jedním z faktorů, které omezují pokrok ve výzkumu takto získaných kmenových buněk.

Druhá překážka využití zárodečných buněk je čistě vědecká. Jsou to buňky s velkým diferenciačním potenciálem a mohou se transformovat na jakýkoli druh dceřiných buněk. Dosud nebyla nalezena žádná metoda, jak jejich chování kontrolovat.

Embryonální kmenové buňky po implantaci do lidského těla tvoří nádory složené z různých, chaoticky uspořádaných buněk. Tyto typy nádorů se nazývají teratomy (latinsky teratom). Neustále hledáme způsoby, jak nasměrovat zárodečné buňky tak, aby se přeměnily na požadovanou tkáň.

Použití embryonálních kmenových buněk s sebou nese také riziko odmítnutí – jde o cizorodý materiál (podobně jako při transplantaci orgánu od nepříbuzného dárce).

Riziko existujemnohem méně při použití dospělých kmenových buněk darovaných a obdržených stejným pacientem. Tento postup nazýváme autologní transplantace.

  • dospělé kmenové buňky

Ačkoli je použití dospělých kmenových buněk také spojeno s mnoha omezeními, v současné době se v medicíně používá pouze tento typ kmenových buněk. Získání dospělých kmenových buněk nevyžaduje kultivaci embryí, takže vyvolává mnohem méně morálních dilemat. Dospělé kmenové buňky se používají v následujících typech terapie:

  • Transplantace hematopoetických kmenových buněk

Transplantace hematopoetických kmenových buněk je v současnosti jedinou rutinní terapií kmenovými buňkami, která se úspěšně používá po celém světě. Takzvaný Transplantace kostní dřeně jsou metodou léčby mnoha hematologických onemocnění.

Za prvé, používají se u pacientů s primární imunodeficiencí, tedy dědičnými abnormalitami imunitního systému. Transplantace kostní dřeně je pro ně často jediným způsobem, jak získat správně fungující imunitní buňky.

Druhou skupinou pacientů, kteří mohou vyžadovat transplantaci krvetvorných buněk, jsou ti, jejichž kostní dřeň byla poškozena, například v důsledku agresivní protinádorové léčby.

Taková situace může být žádoucí v případě rakoviny krve (např. leukémie), kdy cílem terapie je zničení hematopoetického systému pokrytého neoplastickým procesem a následně jeho rekonstrukce pomocí implantovaného kmene buňky.

  • ošetření rozsáhlých ran pomocí epidermálních kmenových buněk

Epidermální kmenové buňky jsou jedním ze způsobů, jak hojit rozsáhlé rány, jako jsou popáleniny.

Celý postup je následující: nejprve se odeberou epidermální kmenové buňky z fragmentu pacientovy zdravé kůže

Poté jsou tyto buňky podrobeny laboratorní kultivaci v podmínkách umožňujících jejich intenzivní množení.

Jakmile je získán správný počet buněk, jsou umístěny na povrch rány.

Další výhodou terapie je, že tělo pacienta nemůže takový "obvaz" odmítnout - byl vyroben z jeho vlastních buněk.

  • oční léčba s použitím rohovkových limbálních kmenových buněk

Další terapie s využitím kmenových buněk byla schválena poměrně nedávno. Jde o lék obsahujícírohovkové limbální kmenové buňky, umožňující rekonstrukci rohovkového epitelu (přední, vnější vrstva oční bulvy).

Stejně jako v předchozím případě je „zdrojem“ buněk samotný pacient, konkrétně jeho zdravé oko.

Poté, co jsou kmenové buňky odebrány, jsou namnoženy v laboratoři a poté aplikovány do postiženého oka. Indikací pro použití terapie je deficit limbálních kmenových buněk rohovky, například v důsledku poškození chemickou látkou

Budoucnost kmenových buněk

Výše ​​uvedený text stručně představuje současné a - jak vidíte - velmi omezené využití kmenových buněk v medicíně.

Výzkum v této oblasti je velmi složitý a kmenové buňky stále kladou více otázek než odpovědí.

Čas od času se ve vědeckém světě objeví informace o přelomových objevech s nimi souvisejících, ale bohužel se v mnoha případech ukáže, že publikované výsledky výzkumu nejsou pravdivé.

Tak tomu bylo například v případě hlasitého pokusu o implantaci kmenových buněk kostní dřeně do poinfarktové jizvy v srdečním svalu. Údajně pozitivní výsledky takové terapie spustily lavinu dalších studií v jiných klinických centrech, ale všechny experimenty nakonec skončily nezdarem.

K efektivnímu a bezpečnému využívání kmenových buněk v medicíně je zapotřebí mnoha dalších let výzkumu.

Vědci se neustále snaží dozvědět více o neobvyklých mechanismech jejich fungování.

Jaké faktory ovlivňují proces diferenciace kmenových buněk?

Je tento proces kontrolovatelný?

Co udělat, abyste je mohli efektivně rozmnožit?

Která z dosud nevyléčitelných nemocí má skutečně šanci se takovou terapií vyléčit?

Tyto a mnohé další otázky jsou neustále předmětem probíhajícího vědeckého výzkumu.

Na tomto místě stojí za zmínku, že zatímco terapeutické využití kmenových buněk je omezené, jsou užitečné v jiných oblastech medicíny.

Jedním z příkladů je výzkum nádorových procesů. Kmenové buňky umožňují simulovat takový proces v laboratorních podmínkách a následně na nich testovat potenciální terapie (např. nová protirakovinná léčiva).

Směry probíhajícího výzkumu kmenových buněk jsou například aplikace v:

  • neurodegenerativní onemocnění (např. Alzheimerova choroba)
  • poranění míchy
  • poranění pohybového aparátu

nebokonečně pokusy o rekonstrukci celých orgánů (např. slinivky břišní u diabetu I. typu).

Musíme si být vědomi toho, že kmenové buňky nejsou všelékem a že každá potenciální aplikace je nezávisle zkoumána a před schválením musí projít řadou klinických studií.

A konečně také stojí za to varovat před „klinikami“, které nabízejí léčbu kmenovými buňkami bez jakéhokoli oprávnění.

Tyto typy experimentů v nejlepším případě přijdou o peníze a v nejhorším o své zdraví a dokonce i o život.

O autoroviKrzysztof BialaziteStudent medicíny na Collegium Medicum v Krakově pomalu vstupuje do světa neustálých výzev práce lékaře. Zajímá se zejména o gynekologii a porodnictví, pediatrii a medicínu životního stylu. Milovník cizích jazyků, cestování a horské turistiky.

Přečtěte si další články tohoto autora

Kategorie:

Zdraví