Kmeňové bunky so svojou schopnosťou premeny sa zdajú byť úžasným liekom na mnohé choroby. Zistite, čo sú to kmeňové bunky, aké ochorenia sa v súčasnosti kmeňovými bunkami liečia a aké sú vyhliadky na rozvoj terapie kmeňovými bunkami? Odkiaľ pochádza skepsa špecialistov?

Kmeňové bunkymajú schopnosť transformovať sa na iné typy buniek. Liečba kmeňovými bunkami je určite jedným z najchytľavejších a najsľubnejších konceptov modernej medicíny. Zdalo by sa, že zoznam ich medicínskych aplikácií by mal byť nekonečný – oprava poškodených tkanív, pestovanie náhradných orgánov…

Fakty sú však iné. Hoci začiatky výskumu kmeňových buniek sa uskutočnili v 60. rokoch 20. storočia, ich použitie sa doteraz obmedzovalo na niekoľko presne definovaných indikácií.

Nápadov na využitie kmeňových buniek je neúrekom, avšak ich uvedenie do klinického použitia je limitované množstvom faktorov, medzi ktorými vystupuje do popredia otázka bezpečnosti tohto typu terapie.

Čo sú kmeňové bunky?

Kmeňové bunky sú nevyhnutné pre formovanie ľudského tela. V najskorších štádiách vývoja je ľudské embryo tvorené výlučne kmeňovými bunkami. Postupom času prechádzajú zmenami, z ktorých vznikajú všetky bunkové línie, ktoré tvoria ľudské telo.

Druhou dôležitou úlohou kmeňových buniek je kolonizovať niektoré tkanivá zrelého organizmu a pôsobiť ako „zásobáreň“. V prípade potreby sú schopné premeniť sa na bunky daného tkaniva, ktoré odumierajú alebo sú poškodené. Toto je však možné len pre určité tkanivá.

Kmeňové bunky sú teda tie bunky, ktoré majú schopnosť transformovať sa na iné, špecializovanejšie typy buniek.

Najdôležitejšou vlastnosťou kmeňových buniek, ktorá ich odlišuje od ostatných buniek, je spôsob ich delenia.

Počas delenia sa kmeňová bunka môže sama diferencovať, t.j. vytvorí dcérsku bunku špecifického typu (napr. svalovú, nervovú alebo epiteliálnu bunku).

Existujú rôzne typy kmeňových buniek v závislosti od ich povahy: niektoré z nichmôžu sa transformovať na akýkoľvek druh dcérskych buniek, zatiaľ čo iné môžu vytvárať iba bunky, ktoré tvoria určitý typ tkaniva (viac o tom nižšie).

Druhá dôležitá vlastnosť kmeňových buniek súvisí aj s ich delením. Pri vzniku dcérskej bunky rodičovská bunka nezmizne bez stopy. V procese delenia sa vytvorí ešte jedna kmeňová bunka identická s „materskou bunkou“.

Výsledkom delenia materskej bunky je jedna materská bunka a jedna špecializovaná dcérska bunka.

Tento mechanizmus sa nazýva sebaobnova. Vďaka nej sa kmeňové bunky „neopotrebujú“ a nedovolia, aby sa zmenšila veľkosť ich bazéna.

Typy kmeňových buniek

Ako už bolo spomenuté, kmeňové bunky sa môžu pri delení transformovať na iné typy buniek. Môže sa potom každá kmeňová bunka stať akoukoľvek dcérskou bunkou? No, nie.

Kmeňové bunky sa delia do štyroch podskupín podľa toho, aké široké spektrum buniek môže vzniknúť ich delením.

Kmeňové bunky, ktoré tvoria ľudské embryo, sú schopné dať vznik všetkým druhom bunkových línií. Na druhej strane, niektoré kmeňové bunky, ktoré obývajú tkanivá dospelého človeka, sa môžu transformovať iba na presne definovaný typ buniek, ktoré vytvárajú dané tkanivo.

Delenie kmeňových buniek z dôvodu možnosti vytvárania rôznych dcérskych buniek je nasledovné:

  • totipotentné kmeňové bunky

Sú to bunky s najširším diferenciačným potenciálom, ktoré sa môžu vyvinúť na akýkoľvek druh dcérskej bunky. Totipotentné bunky tvoria zygotu (bunku, ktorá je výsledkom oplodnenia vajíčka spermiou), ako aj embryo v najskorších štádiách jeho vývoja. Všetky typy buniek, ktoré tvoria ľudské telo, môžu byť vytvorené z totipotentných buniek.

  • pluripotentné kmeňové bunky

Pluripotentné bunky sa môžu tiež transformovať na mnoho typov buniek. Placentárne bunky sú však výnimkou. Pluripotentné bunky tvoria tzv embryonálny uzol, ktorý je jednou zo štruktúr vytvorených v prvom týždni vývoja embrya.

Pluripotentné bunky embryonálneho uzla dávajú vznik trom tzv zárodočné vrstvy, z ktorých sa neskôr vyvinú všetky tkanivá nášho organizmu. Hoci názvy zárodočných vrstiev znejú trochu komplikovane (ektoderm, mezoderm a endoderm), tkanivá z nich vytvorené sú každému známe.

Ektoderm vytvára kožu a štruktúrunervové, z mezodermy - obehový a muskuloskeletálny systém az endodermy - dýchacieho systému a väčšiny tráviaceho systému.

  • multipotentné kmeňové bunky

Multipotentné bunky sú skupinou kmeňových buniek s mierne užším diferenciačným potenciálom. Aj keď sa z nich stále dá vyrobiť niekoľko typov buniek, zvyčajne ide o bunky podobného typu. Vlajkovým príkladom buniek v tejto podskupine sú multipotentné bunky kostnej drene, známe tiež ako hematopoetické kmeňové bunky. Môžu sa transformovať na akúkoľvek krvnú bunku, ako sú erytrocyty alebo rôzne typy leukocytov. Nie sú však schopné produkovať bunky, ktoré budujú iné tkanivá.

  • unipotentné kmeňové bunky

Tento typ bunky sa môže stať iba jedným druhom dcéry. Obvykle unipotentné bunky fungujú ako rezervoár na obnovu a opravu dospelých tkanív. Príkladom unipotentných buniek sú epidermálne kmeňové bunky nachádzajúce sa v ľudskej koži.

Kde získať kmeňové bunky

Získanie kmeňových buniek je v zásade možné dvoma spôsobmi.

Ich prvým zdrojom je ľudské embryo, z ktorého sa izolujú takzvanéembryonálne kmeňové bunky . Sú to bunky charakterutotipotentnéalebopluripotentné , a preto schopné diferenciácie na všetky typy tkanív

Druhý typ kmeňových buniek sa nazývasomatické kmeňové bunky(alebo "dospelé" kmeňové bunky). Tento typ buniek pochádza – ako už názov napovedá – z tela dospelého človeka.

Za normálnych podmienok sú to bunky, ktoré obývajú rôzne orgány

  • kostná dreň
  • svaly
  • pečeň
  • skin
  • krvné cievy

V týchto orgánoch fungujú kmeňové bunky ako rezervoár umožňujúci regeneráciu poškodených tkanív.

Nie je ťažké uhádnuť, že somatické kmeňové bunky majú obmedzenejší diferenciačný potenciál ako bunky embryonálneho pôvodu. Dospelé bunky súmultipotentnéalebounipotentné , t.j. môžu sa transformovať na bunky podobného typu alebo dokonca len na jeden typ dcérskych buniek.

Nájdenie a získanie somatických kmeňových buniek v tele dospelého človeka je pomerne náročná úloha. Počet týchto typov buniek v tkanivách je veľmi malý.

Po zbere je veľmi ťažké ich kultivovať v laboratórnych podmienkach, takže je ťažké ich získaťväčšie množstvá.

V súčasnosti sa dospelé kmeňové bunky získavajú len z niekoľkých zdrojov. Pre hematopoetické kmeňové bunky sú to:

  • kostná dreň
  • periférna krv
  • pupočníková krv

Z tukového tkaniva a kostnej drene zase môžete získať tzv.mezenchymálne kmeňové bunky . Môžu sa transformovať do rôznych typov tkanív:

  • kosť
  • chondral
  • sval
  • mastné

Terapie s využitím mezenchymálnych kmeňových buniek sú stále vo fáze výskumu - zatiaľ nie je potvrdená ich bezpečnosť a účinnosť

Za zmienku stojí ešte jeden typ kmeňových buniek, ktorý je akýmsi hybridom dvoch vyššie uvedených. Toto sa voláindukované pluripotentné kmeňové bunky .

Ide o kmeňové bunky získané z dospelého organizmu, ktoré boli preprogramované v laboratóriu, aby im poskytli vlastnosti zárodočných buniek.

Aktuálne využitie kmeňových buniek

Keďže už poznáme typy a možnosti diferenciácie kmeňových buniek, ostáva otázka, ktoré z nich a ako sa využívajú v medicíne?

  • embryonálne kmeňové bunky

Embryonálne kmeňové bunky nie sú schválené pre žiadny typ terapie. prečo? Tu je niekoľko dôvodov.

V prvom rade ich používanie zahŕňa etické dilemy. Embryonálne kmeňové bunky sa získavajú z embryí určených na výskumné účely, vznikajú najčastejšie pri oplodnení in vitro. Etické otázky sú jedným z faktorov, ktoré obmedzujú pokrok vo výskume takto získaných kmeňových buniek.

Druhá prekážka využívania zárodočných buniek je čisto vedecká. Sú to bunky s veľkým diferenciačným potenciálom a môžu sa transformovať na akýkoľvek druh dcérskych buniek. Doteraz sa nenašla žiadna metóda na kontrolu ich správania.

Embryonálne kmeňové bunky po implantácii do ľudského tela tvoria nádory zložené z rôznych, chaoticky usporiadaných buniek. Tieto typy nádorov sa nazývajú teratómy (lat. teratóm). Neustále hľadáme spôsoby, ako nasmerovať zárodočné bunky tak, aby sa premenili na požadované tkanivo.

Použitie embryonálnych kmeňových buniek so sebou nesie aj riziko odmietnutia – ide o cudzí materiál (podobne ako pri transplantácii orgánu od nepríbuzného darcu).

Riziko tu jeoveľa menej pri použití dospelých kmeňových buniek darovaných a prijatých tým istým pacientom. Tento postup nazývame autológna transplantácia.

  • dospelé kmeňové bunky

Hoci je použitie dospelých kmeňových buniek tiež spojené s mnohými obmedzeniami, v súčasnosti sa v medicíne používa iba tento typ kmeňových buniek. Získanie dospelých kmeňových buniek nevyžaduje kultiváciu embryí, takže vyvoláva oveľa menej morálnych dilem. Dospelé kmeňové bunky sa používajú v nasledujúcich typoch terapie:

  • Transplantácia hematopoetických kmeňových buniek

Transplantácia hematopoetických kmeňových buniek je v súčasnosti jedinou rutinnou terapiou kmeňovými bunkami, ktorá sa úspešne používa na celom svete. Takzvaný Transplantácie kostnej drene sú metódou liečby mnohých hematologických ochorení.

Po prvé, používajú sa u pacientov s primárnymi imunodeficienciami, to znamená s dedičnými abnormalitami imunitného systému. Transplantácia kostnej drene je pre nich často jediným spôsobom, ako získať správne fungujúce imunitné bunky.

Druhou skupinou pacientov, u ktorých môže byť potrebná transplantácia krvotvorných buniek, sú tí, ktorých kostná dreň bola poškodená, napríklad v dôsledku agresívnej protirakovinovej liečby.

Takáto situácia môže byť žiaduca v prípade rakoviny krvi (napr. leukémie), kedy je cieľom terapie deštrukcia hematopoetického systému pokrytého neoplastickým procesom a následne jeho rekonštrukcia pomocou implantovaného drieku bunky.

  • ošetrenie rozsiahlych rán pomocou epidermálnych kmeňových buniek

Epidermálne kmeňové bunky sú jedným zo spôsobov, ako hojiť rozsiahle rany, ako sú popáleniny.

Celý postup je nasledovný: najprv sa odoberú epidermálne kmeňové bunky z fragmentu zdravej kože pacienta.

Následne sú tieto bunky podrobené laboratórnej kultivácii v podmienkach umožňujúcich ich intenzívne množenie.

Po získaní správneho počtu buniek sa tieto umiestnia na povrch rany.

Ďalšou výhodou terapie je, že telo pacienta nemôže takýto „obväz“ odmietnuť – bol vyrobený z jeho vlastných buniek.

  • očné ošetrenie s použitím rohovkových limbálnych kmeňových buniek

Iná terapia s použitím kmeňových buniek bola schválená pomerne nedávno. Ide o liek obsahujúcilimbálne kmeňové bunky rohovky umožňujúce rekonštrukciu epitelu rohovky (predná, vonkajšia vrstva očnej buľvy).

Rovnako ako v predchádzajúcom prípade je „zdrojom“ buniek samotný pacient, konkrétnejšie jeho zdravé oko.

Po odbere kmeňových buniek sa tieto rozmnožia v laboratóriu a potom sa podajú do postihnutého oka. Indikáciou pre použitie terapie je deficit limbálnych kmeňových buniek rohovky, napríklad v dôsledku poškodenia chemickou látkou

Budúcnosť kmeňových buniek

Vyššie uvedený text stručne predstavuje súčasné a - ako vidíte - veľmi obmedzené využitie kmeňových buniek v medicíne.

Výskum v tejto oblasti je veľmi zložitý a kmeňové bunky stále kladú viac otázok ako odpovedí.

Z času na čas sa vo vedeckom svete objavia informácie o prelomových objavoch, ktoré s nimi súvisia, no bohužiaľ v mnohých prípadoch sa ukáže, že publikované výsledky výskumu nie sú pravdivé.

Tak tomu bolo napríklad v prípade hlasitého pokusu implantovať kmeňové bunky kostnej drene do poinfarktovej jazvy v srdcovom svale. Údajne pozitívne výsledky takejto terapie spustili lavínu ďalších skúšok v iných klinických centrách, ale všetky experimenty napokon skončili neúspechom.

Na efektívne a bezpečné využitie kmeňových buniek v medicíne je potrebných ešte veľa rokov výskumu.

Vedci sa neustále snažia dozvedieť viac o nezvyčajných mechanizmoch ich fungovania.

Aké faktory ovplyvňujú proces diferenciácie kmeňových buniek?

Je tento proces kontrolovateľný?

Čo robiť, aby ste ich mohli efektívne rozmnožovať?

Ktoré z doteraz nevyliečiteľných chorôb majú naozaj šancu vyliečiť sa takouto terapiou?

Tieto a mnohé ďalšie otázky sú neustále predmetom prebiehajúceho vedeckého výskumu.

Na tomto mieste stojí za zmienku, že zatiaľ čo terapeutické využitie kmeňových buniek je obmedzené, sú užitočné v iných oblastiach medicíny.

Príkladom je výskum rakovinových procesov. Kmeňové bunky umožňujú simulovať takýto proces v laboratórnych podmienkach a následne na nich testovať potenciálne terapie (napr. nové protirakovinové lieky).

Smery prebiehajúceho výskumu kmeňových buniek sú napríklad aplikácie v:

  • neurodegeneratívne ochorenia (napr. Alzheimerova choroba)
  • poranenia miechy
  • poranenia pohybového aparátu

alebonapokon pokusy o rekonštrukciu celých orgánov (napr. pankreasu pri cukrovke I. typu).

Musíme si uvedomiť, že kmeňové bunky nie sú liekom na všetko a že každá potenciálna aplikácia je nezávisle skúmaná a pred schválením musí prejsť sériou klinických skúšok.

Nakoniec stojí za to varovať aj pred „klinikami“, ktoré ponúkajú liečbu kmeňovými bunkami bez akéhokoľvek povolenia.

Tieto typy experimentov skončia v najlepšom prípade stratou peňazí av najhoršom prípade stratou zdravia a dokonca aj života.

O autoroviKrzysztof BialaziteŠtudent medicíny na Collegium Medicum v Krakove pomaly vstupuje do sveta neustálych výziev práce lekára. Zaujíma sa najmä o gynekológiu a pôrodníctvo, pediatriu a medicínu životného štýlu. Milovník cudzích jazykov, cestovania a horskej turistiky.

Prečítajte si viac článkov od tohto autora

Kategórie:

Zdravie