Komórki macierzyste – czym są i jakie mają zastosowanie?
W dzisiejszych czasach, komórki macierzyste są częstym tematem wielu programów informacyjnych – jednak czy naprawdę wiemy, czym one są?
Komórki macierzyste mają dwie zasadnicze cechy:
- Samoodnawianie: innymi słowy, są zdolne do tworzenia nowych komórek macierzystych.
- Możliwość różnicowania w jeden lub kilka rodzajów komórek.
W im więcej typów komórek może się zmienić komórka macierzysta, tym większy jest jej potencjał różnicowania. Dzięki tej charakterystycznej cesze możemy sklasyfikować ich różne typy.
Różnicowanie komórek macierzystych
Różnicowanie komórki to nic innego jak proces przyjmowania cech morfologicznych i funkcjonalnych. Zachodzi, gdy komórki macierzyste przyjmują charakterystyczną konfigurację genetyczną. Podczas różnicowania w danej komórce zachodzi ekspresja odpowiednich genów.
Po ustawieniu nowej konfiguracji genetycznej, komórki macierzyste stopniowo uzyskują charakterystykę komórek docelowych. Po zajściu odpowiedniej ilości podziałów komórkowych, wynikiem są całkowicie funkcjonalne zróżnicowane komórki.
Klasyfikacja komórek macierzystych
Jednym z najszerzej stosowanych sposobów klasyfikacji komórek macierzystych jest rozróżnienie ze względu na zdolność różnicowania.
W związku z tym istnieją cztery rodzaje komórek macierzystych:
- Komórki totipotencjalne. Mają największą zdolność różnicowania. Są w stanie stworzyć cały organizm, w tym trzy typy listków zarodkowych (endodermę, mezodermę i ektodermę), które są tkankami tworzącymi woreczek żółtkowy i łożysko. Jedyną totipotencjalną ludzką komórką macierzystą jest zygota, która powstaje w wyniku zapłodnienia komórki jajowej.
- Komórki pluripotencjalne. Te komórki macierzyste mogą utworzyć trzy typy listków zarodkowych, ale nie są w stanie stworzyć całego organizmu. Na przykład, pluripotencjalne komórki macierzyste mogą się różnicować w włókna mięśniowe (rodzaj komórek powstających z mezodermy) lub w zęby (pochodzące z ektodermy).
- Komórki multipotencjalne. W tej grupie możemy znaleźć komórki hematopoetyczne, neuronalne i mezenchymalne. Tworzą pojedyncze komórki zarodkowe. Na przykład, komórka krwiotwórcza może się zróżnicować w dowolny rodzaj krwinek: czerwone krwinki, białe krwinki i płytki krwi.
- Komórki unipotentne. Mają zdolność różnicowania się tylko w jeden rodzaj komórek. Przykładem mogą być komórki macierzyste naskórka, które znajdują się w warstwie podstawnej skóry.
Komórki macierzyste – zastosowanie
Zainteresowanie komórkami macierzystymi w medycynie i badaniach wynika z ich zdolności do różnicowania. Daje to ogromny potencjał dla różnych zastosowań i odkrywania największych zagadek nauki.
Poniżej przedstawiamy kilka przykładów:
- Zrozumienie rozwoju różnych chorób.
W wielu przypadkach dokładnie wiemy, co powoduje chorobę. Na przykład, że choroba Alzheimera wynika z nagromadzenia pewnych białek, które uszkadzają strukturę mózgu. Nie wiemy jednak, jak ten proces się rozwija: kiedy to się dzieje i dlaczego?
Jak to wpływa na funkcję neuronów w pierwszych stadiach choroby? Wszystkie te pytania mogą znaleźć odpowiedź dzięki komórkom macierzystym. Dzięki możliwości różnicowania komórek macierzystych w neurony in vitro, naukowcy mogą obserwować rozwój tej choroby w warunkach laboratoryjnych.
W ten sposób mogą obserwować dokładnie to, co dzieje się w długotrwałym procesie choroby.
- Generowanie zdrowych komórek w celu zastąpienia chorych.
Ta praktyka znana jest pod nazwą “medycyna regeneracyjna”. Może być dobrym rozwiązaniem w wielu przypadkach. Na przykład, kiedy dana osoba ma poparzenia trzeciego stopnia, musi przejść przeszczep skóry. Wykorzystując komórki macierzyste pobrane ze skóry tego pacjenta, naukowcy mogą wygenerować nowe tkanki naskórka, aby pokryć uszkodzony obszar.
- Ocena skuteczności nowego leku.
Jak wszyscy wiemy, nowe leki muszą przejść wiele testów zanim zostaną dopuszczone do użytku. Niezbędne jest przeprowadzenie badań na ludziach. Wykorzystując komórki macierzyste w celach testowych, można wygenerować “mikrokosmosy” tkanek bardzo podobne do ludzkich w warunkach in vitro.
Na przykład, naukowcy mogą przetestować nową substancję w leczeniu chorób serca na tkance serca wyhodowanej z komórek macierzystych.