MATIČNE ĆELIJE: VRSTE, APLIKACIJE I MJESTO NA KOJIMA SE NALAZE - NEUROPSIHOLOGIJA - 2026

Matične stanice su vrsta ćelije koja se prirodno nalazi u svim višećelijskim živim bićima. Karakterizira ih svojstvo razlikovanja u bilo koju vrstu stanica i dijeljenja da bi se proizvelo više matičnih stanica.

Ova vrsta stanica je vrlo važna od rođenja, jer se nekoliko dana nakon spajanja dvije gamete počinju dijeliti i množiti stvarajući matične stanice koje će se specijalizirati i stvoriti različite organe i tkiva tijela embrija.

Ilustracija matičnih ćelija

Važnost matičnih stanica leži u njihovom nevjerojatnom potencijalu da razviju i oblikuju gotovo bilo koju vrstu stanica. Ova se sposobnost može koristiti za popravak i nadopunu oštećenih ili uništenih stanica.

Trenutno se klinička primjena matičnih stanica istražuje kod više bolesti poput Parkinsonove, Alzheimerove ili nekih urođenih stanja. Nadalje, već postoje proizvodi na bazi matičnih ćelija koji su se počeli međunarodno koristiti u ortopedskoj medicini.

Postoje li matične stanice u odraslih ili samo u djece?

Matične stanice i dalje postoje u odraslih jedinki, mada u manjoj količini i s manje potencijala nego u embrionalnoj fazi.

Te matične stanice prisutne su u određenim strukturama poput koštane srži, mišića i mozga; Zahvaljujući njima, oštećene stanice mogu se zamijeniti i organi mogu nastaviti normalno funkcionirati.

Kakve razlike imaju s drugim vrstama stanica?

Općenito, moglo bi se reći da matične stanice imaju tri glavna svojstva koja ih razlikuju od ostalih stanica:

• Oni se mogu razmnožavati dugo vremena.
• Nisu specijalizirani.
• Oni se mogu specijalizirati za bilo koju vrstu ćelija.

Ova svojstva čine ih potencijalno korisnim za liječenje nekih bolesti uzrokovanih trošenjem ili degeneracijom nekih stanica, poput neurodegenerativnih bolesti.

Ova nevjerojatna svojstva matičnih stanica prvi su put istražena prije samo 35 godina, 1981., kada je skupina istraživača otkrila da je moguće izvaditi matične stanice iz mišjeg zametaka.

Tek 1998. godine kada je studije s miševima moglo biti ekstrapolirano na ljude, kada su prve matične stanice izvađene iz ljudskih embrija i uzgojene in vitro kako bi se proučila njihova funkcija i svojstva. Te matične stanice nazivaju se embrionalne matične stanice.

2006. godine dogodila se još jedna prekretnica u povijesti proučavanja matičnih stanica, skupina istraživača otkrila je kako se neke odrasle stanice mogu genetski reprogramirati da bi se stvorile matične stanice koje se mogu specijalizirati za neke vrste stanica. Ova vrsta matičnih stanica naziva se inducirana pluripotentna matična stanica (iPS).

Iako je u istraživanju matičnih stanica postignut veliki napredak u ovih 35 godina, još je potrebno više studija kako bi ih se bolje razumjelo i kako bi ih mogli koristiti u stvaranju novih terapija i u proučavanju normativnog razvoja čovjeka.

Vrste matičnih stanica

Matične stanice mogu se široko kategorizirati prema stupnju sazrijevanja u inducirane embrionalne, fetalne, matične stanice odraslih i inducirane pluripotentne matične stanice.

Također, nemaju sve matične stanice isti potencijal da se diferenciraju u bilo koju vrstu stanica. Ovisno o vrsti stanica u kojima se matične stanice mogu razlikovati, mogu biti:

Totipotentni (ili svemoćni)

Morula, totipotentna stanica. Izvor: Pidalka44 Oni se mogu razlikovati u bilo koju vrstu stanica. Te se stanice mogu naći samo u morulama (skup ćelija koji nastaju nakon spajanja dviju gameta) i, teoretski, u embrionima, iako embrionalne matične stanice još nisu bile u stanju razviti i stvoriti sve vrste stanica.

pluripotentne

Kolonija matičnih stanica ljudskog embriona. Izvor: Javna domena

Sljedeći su korak totipotentne matične stanice i mogu se razlikovati u gotovo bilo koju vrstu stanica. Embrionalne stanične kulture i inducirane matične stanice su pluripotentni.

multipotentnih

Konfokalna mikrografija stanica neuronskog prekursora pozitivnih na GFP (zelena) u njuškanoj žarulji štakora. Izvor: Oleg Tsupykov Mogu se razlikovati u široku paletu stanica, ali samo one koje pripadaju grupi povezanih stanica. Na primjer, multipotentne stanice u srcu mogu se razlikovati samo u tkivima koja čine srce. Te se stanice mogu prikupiti iz fetusa.

Oligopotent

Nezrele mijeloidne (oligopotentne) dendritičke stanice Izvor: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger i Thomas Wagner Mogu se razlikovati u nekoliko vrsta stanica, na primjer, da formiraju isto tkivo. Matične stanice odraslih su oligopotentne.

unipotentne

Hematociti fetalnih hepatolasta (unipotentne matične stanice). Izvor: Odjel za histologiju Medicinskog fakulteta Sveučilišta Jagiellonian Oni se mogu razlikovati samo u jednu vrstu stanica. Te matične stanice razlikuju se od normalnih stanica odraslih po tome što održavaju svoje reproduktivno svojstvo dugo vremena (prije razlikovanja). Ova vrsta matičnih stanica se može naći na primjer u nekim mišićima.

Embrionalna matična stanica

Embrionalne matične stanice miša. Izvor: Nacionalna zaklada za znanost

Embrionalne matične stanice izvlače se iz embrija. Većina potječe od gameta koje su oplođene in vitro, a ne iz prirodno trudnica. Teoretski su totipotentni, odnosno mogu stvoriti bilo koju vrstu stanica, iako se u laboratoriju trenutno mogu uzgajati samo neke vrste stanica.

Nakon ekstrakcije matičnih stanica provodi se kultura u kojoj se stanice i hranjivi materijal (medij za kulturu) uvode u laboratorijsku posudu. U kulturi stanice rastu i počinju se dijeliti stvarajući tanki sloj koji se proteže na cijeloj površini ploče.

Matične stanice fetusa

Matična stanica fetusa. Izvor: Teixeira, J., Rueda, BR, i Pru, JK, Stanice matičnih stanica (30. rujna 2008.), StemBook, ur. Zajednica za istraživanje matičnih ćelija, StemBook, doi / 10.3824 / matična knjiga.1.16.1, Matične stanice fetusa dobivaju se iz ploda (od 10. tjedna gestacije). Te se stanice mogu naći u većini tkiva fetusa.

Te matične stanice su multipotentne, odnosno mogu se razlikovati u neke vrste stanica koje su, na primjer, povezane u nekoliko sličnih tkiva i tvore isti organ.

Matične stanice odraslih

Mikrografija matične ćelije odrasle osobe koja pokazuje tipična ultrastrukturna svojstva. Izvor: Robert M. Hunt, Creative Commons Attribution

U nekim tkivima odraslih, poput kože, mišića, crijeva i koštane srži, postoje matične stanice odraslih koje se mogu razmnožavati i diferencirati u stanice istog tkiva kako bi nadomjestile mrtve ili oštećene stanice, tako da su oligopoenti. Matične stanice odraslih mogu se naći i u krvi iz pupkovine.

Na primjer, u koštanoj srži se nalaze matične stanice krvi koje sazrijevaju u zrele krvne stanice (crvena krvna zrnca, bijela krvna zrnca ili trombociti).

Istraživanja s ovom staničnom vrstom dobro su napredna i trenutno se provode transplantacije matičnih stanica odrasle osobe iz koštane srži ili pupčane vrpce za liječenje krvnih bolesti poput mijelodisplastičnih i mijeloproliferativnih sindroma.

Terapeutski potencijal ostalih matičnih stanica odraslih, poput mezenhimalnih stanica, koje proizvode stanice iz kostiju, hrskavice i masti, trenutno se ispituje za liječenje bolesti poput artritisa.

Inducirane pluripotentne matične stanice

Inducirane pluripotentne matične stanice. Izvor: Gepstein Laboratory

Inducirane pluripotentne matične stanice (iPS) su već specijalizirane stanice odraslih (npr. S kože) koje su genetski reprogramirane in vitro kako bi imale svojstva embrionalnih matičnih stanica.

Da bi se reprogramirali stanice odraslih, oni se uzimaju od odraslih i uzgajaju na ploči, gdje se virusi stvoreni u laboratoriju sa specifičnim genima ubacuju kako bi se integrirali u stanice i modificirali njihove genetske informacije.

Iako stanice iPS-a i embrionalne stanice dijele mnoge karakteristike, nisu u potpunosti iste, ove se razlike trenutno istražuju, kao i novi postupci za stvaranje iPS-a.

Iako je potrebno još istraživanja, iPS stanice već se koriste za testiranje učinka nekih lijekova koji su u kliničkim ispitivanjima i za koje se očekuje da će biti korisni za transplantaciju u skoroj budućnosti.

IPS transplantacija stanica trenutno se ne provodi jer su neke životinjske studije rezultirale karcinomom, možda zbog tehnike koja se koristi za reprogramiranje stanica.

Kulture matičnih stanica

Blastocista, iznutra ima matične stanice. Izvor: Gnzlndrs

Kultura matičnih stanica nije 100% učinkovita, postoje slučajevi kada stanice ne rastu ili se ne dijele. No, kad kultura bude djelotvorna, uzimaju se skupine matičnih stanica i stvaraju se nove populacije koje će se nastaviti dijeliti i početi razlikovati. Matične stanice mogu se zamrznuti i pohraniti u bilo kojem trenutku postupka.

Tijekom kultivacije matične ćelije se mogu spontano grupirati i specijalizirati u bilo kojoj vrsti tkiva (mišićnom, živčanom…). Da se mogu specijalizirati, znak je da su stanice u dobrom stanju, ali u idealnom slučaju istraživači kontroliraju proces specijalizacije kako bi stvorili specifične stanične populacije.

Da bi kontrolirali diferencijaciju matičnih stanica embriona, istraživači moduliraju kemijski sastav kultivacijskog medija, kvadrata ili samih stanica umetanjem specifičnih gena u njega.

Kroz više studija stvoreni su protokoli koji ukazuju koji parametri moraju biti modificirani i kako to stvoriti za stvaranje specifičnih staničnih kultura.

Trenutno se kod ljudi ne provodi transplantacija matičnih stanica, jer je u nekim istraživanjima na životinjama uočeno da mogu dovesti do razvoja karcinoma. Istraživanje je u tijeku i obećavaju buduće liječenje.

Liječenje matičnim stanicama

Trenutno je najgledanija i najprimjerenija klinička upotreba matičnih stanica transplantacija matičnih stanica krvi (hematopoetskih) iz koštane srži ili pupčane vrpce. Koriste se za liječenje problema s krvlju i imunološkim sustavom, kao i za obnovu oštećenih stanica nakon liječenja kemoterapijom ili radioterapijom.

Svake godine u Europi se svake godine liječi više od 26 000 ljudi transplantacijom hemetapoetskih matičnih stanica. Bolesti koje se trenutno mogu liječiti transplantacijom su:

Leukemije i limfomi

• Akutna mijeloična leukemija.
• Akutna limfoblastična leukemija.
• Kronična mijeloična leukemija.
• Kronična limfoblastična leukemija.
• Juvenilna mijelomonocitna leukemija.
• Hodgkin limfom.
• Non-Hodgkinov limfom.

Bolesti vezane uz koštanu srž

• Teška aplastična anemija.
• Fanconijeva anemija.
• Paroksizmalna noćna hemoglobinurija.
• Čista aplazija crvenih krvnih stanica.
• Kongenitalna trombocitopenija / amegakariocitoza.
• Mijeloproliferativni i mijelodisplastični sindrom.
• Multipli mijelom.

Nasljedne bolesti imunološkog sustava

• Teška kombinirana imunodeficijencija.
• Wiskott-Aldrichov sindrom.

Hemoglobinopatije (bolesti crvenih krvnih zrnaca)

• Beta talasemija major.
• Bolesti srpastih stanica

Nasljedne bolesti metabolizma

• Krabbeova bolest.
• Hurlerov sindrom.
• Adrenoleukodistrofija.
• Metahromatska leukodistrofija.

Ostale aplikacije

Druga primjena transplantacija matičnih stanica su transplantati kože. Ova je aplikacija možda najstarija jer se koristi od kada je stvarno razumjelo kako funkcioniraju matične stanice.

Osip kože obično se vrši samo u ekstremnim slučajevima kada osoba ima oštećena velika područja kože, na primjer od jakog opeklina.

Prvi presad na koži izvršen je 1970. i od tada je tehnika usavršena, premda je još dug put jer trenutno cijepljena koža nije u stanju stvoriti čestice kose ili znojne žlijezde.

Holoclar

Najnovija primjena matičnih stanica koja je odobrena u Europi je Holoclar, tretman koji popravlja štetu koju je rožnica mogla pretrpjeti, bilo da je riječ o ranama ili opekotinama.

Postupak se sastoji od ekstrakcije malog dijela limbalnih stanica u dobrom stanju, odgovornih za popravak rožnice, i kultiviranja u laboratoriju dok ne formiraju tanki sloj rožnice koji se može presaditi u pacijentovo oko.

Regeneracija tkiva

Ostale moguće primjene matičnih stanica istražuju se u kliničkim ispitivanjima. Glavne primjene pronađene u istraživanjima su regeneracija tkiva i organa, liječenje ozljeda, liječenje kardiovaskularnih bolesti i liječenje moždanih bolesti.

Uporaba matičnih stanica za regeneraciju tkiva i organa možda je njegova najiskusnija primjena. Ako su organi ili tkiva stvoreni iz matičnih stanica, oni se mogu presaditi ljudima koji ih trebaju, u stvari je već napravljen prvi bubreg sa matičnim stanicama i rezultati su obećavajući.

Kardiovaskularne bolesti

Rezultati istraživanja o upotrebi matičnih stanica u liječenju kardiovaskularnih bolesti također su vrlo ohrabrujući.

Godine 2013., skupina istraživača iz Massachusetts General Hospital (Sjedinjene Države) stvorila je krvne žile iz dijelova ljudskih matičnih stanica koji su bili ugrađeni u miševe i pravilno funkcionirali. Trenutno istraživanje traje i oni ga pokušavaju sigurno primijeniti na ljudima.

Bolesti mozga

Upotreba matičnih stanica za liječenje moždanih bolesti poput Parkinsonove ili Alzheimerove bolesti proučava se koristeći embrionalne matične stanice za njihov diferencijacijski potencijal. Rezultati izgledaju obećavajuće, iako su studije još uvijek u vrlo ranoj fazi.

Proučavanje matičnih stanica nije učinjeno samo za liječenje bolesti, već se proučava i kako bi se razumio normalan razvoj zdravih stanica i kako bi se bolje razumjeli neki procesi poput stanične diobe i diferencijacije.

Reference

1. De Luca, M. (1. rujna 2015.). Koje se bolesti i stanja mogu liječiti matičnim stanicama? Dobiveno iz EuroStemCell-a.
2. Međunarodno društvo za istraživanje matičnih stanica, ISSCR. (SF). Vrste matičnih ćelija. Preuzeto 20. lipnja 2016. iz Bližeg pogleda na matične ćelije.
3. Ministarstvo znanosti, tehnologije i proizvodnih inovacija Argentinske Republike. (SF). Preuzeto 20. lipnja 2016. iz incucai-a.
4. Nacionalni zavodi za zdravstvo. (5. ožujka 2015.). Podaci o matičnim ćelijama. Dobiveno od Nacionalnih zdravstvenih zavoda.
5. Schöler, HR (2007). Potencijal matičnih ćelija: inventar. U N. Knoepffler, D. Schipanski i SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (str. 28). Ashgate Publishing.
6. O matičnim stanicama. (SF). Liječenje matičnim stanicama. Preuzeto 20. lipnja 2016. s sobrecélulasmadre.com.
7. Uvjeti korištenja Izjava o privatnosti EEO / Affirmative Action poslodavac. (SF). Bolesti koja se mogu liječiti transplantacijama. Preuzeto 20. lipnja 2016. iz grupe Be the match.