MATIČNE CELICE: VRSTE, APLIKACIJE IN KJE JIH NAJDEMO - NEVROPSIHOLOGIJA - 2026

Matične celice so vrsta celice, ki jo naravno najdemo v vseh večceličnih živih bitjih. Zanje je značilno, da se lahko razlikujejo v katero koli vrsto celic in razdelijo, da nastane več matičnih celic.

Ta vrsta celic je zelo pomembna že pred rojstvom, saj se nekaj dni po združitvi obeh gameta začne deliti in množiti, tako da nastanejo matične celice, ki se bodo specializirale in ustvarile različne organe in tkiva zarodka.

Ilustracija matičnih celic

Pomen matičnih celic je v njihovem neverjetnem potencialu za razvoj in oblikovanje skoraj vseh vrst celic. Ta sposobnost se lahko uporablja za popravilo in obnavljanje poškodovanih ali uničenih celic.

Trenutno se klinična uporaba matičnih celic raziskuje pri več boleznih, kot so Parkinsonova, Alzheimerjeva ali nekatera prirojena stanja. Poleg tega že obstajajo izdelki na osnovi matičnih celic, ki so se začeli mednarodno uporabljati v ortopedski medicini.

Ali obstajajo matične celice pri odraslih ali samo pri otrocih?

Matične celice še vedno obstajajo pri odraslih posameznikih, čeprav v manjši količini in z manj potenciala kot v embrionalni fazi.

Te matične celice so prisotne v določenih strukturah, kot so kostni mozeg, mišice in možgani; Zahvaljujoč jim lahko poškodovane celice nadomestimo in organi lahko še naprej normalno delujejo.

Kakšne razlike imajo z drugimi vrstami celic?

Na splošno bi lahko rekli, da imajo matične celice tri glavne lastnosti, ki jih razlikujejo od drugih celic:

• Razmnožujejo se lahko dalj časa.
• Niso specializirani.
• Specializirani so lahko za katero koli vrsto celic.

Zaradi teh lastnosti so lahko koristne za zdravljenje nekaterih bolezni, ki jih povzroči obraba ali degeneracija nekaterih celic, kot so nevrodegenerativne bolezni.

Te neverjetne lastnosti matičnih celic so bile prvič raziskane pred natanko 35 leti, leta 1981, ko je skupina raziskovalcev odkrila, da je mogoče iz mišičjih zarodkov izvleči matične celice.

Šele leta 1998, ko so študije na miših lahko ekstrapolirali na človeka, ko so bile prve človeške celice izločene iz človeških zarodkov in gojene in vitro, da bi preučili njihovo delovanje in lastnosti. Te matične celice imenujemo embrionalne matične celice.

Leta 2006 se je zgodil še en mejnik v zgodovini raziskovanja matičnih celic, skupina raziskovalcev je odkrila, kako je mogoče nekatere odrasle celice genetsko reprogramirati, da nastanejo matične celice, ki se lahko specializirajo za nekatere vrste celic. Ta vrsta matičnih celic se imenuje inducirana pluripotentna matična celica (iPS).

Čeprav je bilo v teh 35 letih veliko raziskav na področju matičnih celic, je potrebnih še več raziskav, da bi jih bolje razumeli in jih lahko uporabili pri ustvarjanju novih terapij in pri preučevanju človekovega normativnega razvoja.

Vrste matičnih celic

Matične celice je mogoče široko razvrstiti glede na stopnjo zorenja v inducirane embrionalne, plodove, matične celice odraslih in inducirane pluripotentne matične celice.

Prav tako nimajo vse matične celice enak potencial za diferenciacijo v katero koli vrsto celic. Glede na vrsto celic, v katerih je mogoče razlikovati matične celice, so lahko:

Totipotentni (ali vsemogočni)

Morula, totipotentna celica. Vir: Pidalka44 Lahko se ločijo v katero koli vrsto celic. Te celice najdemo le v moruli (nabor celic, ki nastane po združitvi obeh gameta) in teoretično v zarodkih, čeprav embrionalne matične celice še niso mogle razviti in ustvariti vseh vrst celic.

Pluripoten

Kolonija človeških embrionalnih matičnih celic. Vir: Javna domena

So naslednji korak za totipotentne matične celice in se lahko razlikujejo v skoraj vse vrste celic. Embrionalne celične kulture in inducirane matične celice so pluripotentne.

Multipotenten

Konfokalna mikrografija celic nevronskih prekurzorjev, pozitivnih na GFP (zelena), v podolžni čebulici podgane. Vir: Oleg Tsupykov Lahko se ločijo v najrazličnejše celice, vendar le tiste, ki spadajo v skupino sorodnih celic. Na primer, multipotentne celice v srcu se lahko razlikujejo le v tkiva, ki tvorijo srce. Te celice lahko zbiramo iz plodov.

Oligopotenten

Nezrele mieloidne (oligopotentne) dendritične celice Vir: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger in Thomas Wagner Lahko se ločijo v več vrst celic, na primer, da tvorijo isto tkivo. Matične celice odraslih so oligopotentne.

Nepopolna

Hematociti tipa fetalnih hepatolastov (unipotentne matične celice). Vir: Oddelek za histologijo Univerzitetne medicinske fakultete Jagiellonian, ločijo se lahko le v eno vrsto celic. Te matične celice se od običajnih celic odraslih razlikujejo po tem, da dolgo časa (preden ločujejo) ohranjajo svojo reproduktivno lastnost. To vrsto matičnih celic najdemo na primer v nekaterih mišicah.

Embrionalna matična celica

Embrionalne matične celice miške. Vir: Nacionalna znanstvena fundacija

Embrionalne matične celice se pridobivajo iz zarodkov. Večina izvira iz gametov, ki so bile oplojene in vitro, in ne iz naravno nosečih žensk. Teoretično so totipotentne, torej lahko povzročijo kakršno koli vrsto celic, čeprav trenutno lahko v laboratoriju gojimo le nekatere vrste celic.

Ko ekstrahiramo matične celice, se vzame kultura, v katero se celice in hranilni material (gojišče) vnesejo v laboratorijsko posodo. V kulturi celice rastejo in se začnejo deliti, kar ustvarja tanko plast, ki se razprostira na celotni površini plošče.

Zarodne celice ploda

Zarodne celice ploda. Vir: Teixeira, J., Rueda, BR, in Pru, JK, Matične celice maternice (30. september 2008), StemBook, ed. Skupnost za raziskave matičnih celic, StemBook, doi / 10.3824 / matična knjiga.1.16.1, http://www.stembook.org.

Zarodne celice ploda se pridobivajo iz plodov (od 10. tedna gestacije). Te celice lahko najdemo v večini tkiv ploda.

Te matične celice so multipotentne, to je, da se lahko ločijo v nekatere vrste celic, ki so na primer povezane v več podobnih tkivih in tvorijo isti organ.

Matične celice odraslih

Mikrografija matične celice odraslih, ki prikazuje značilne ultrastrukturne lastnosti. Vir: Robert M. Hunt, Creative Commons Attribution

V nekaterih tkivih odraslih, kot so koža, mišice, črevesje in kostni mozeg, obstajajo matične celice odraslih, ki se lahko razmnožijo in diferencirajo v celice istega tkiva, da nadomestijo mrtve ali poškodovane celice, zato so oligopoenti. Matične celice odraslih lahko najdemo tudi v krvi popkovine.

Na primer, v kostnem mozgu so krvne matične celice, ki dozorijo v zrele krvne celice (rdeče krvne celice, bela krvna celica ali trombociti).

Raziskave s tovrstnimi celicami so dobro napredovale, trenutno pa se izvajajo presaditve matičnih celic odraslih iz kostnega mozga ali popkovnične krvi za zdravljenje krvnih bolezni, kot so mielodisplastični in mieloproliferativni sindromi.

Terapevtski potencial drugih odraslih matičnih celic, kot so mezenhimske celice, ki proizvajajo celice iz kosti, hrustanca in maščobe, trenutno preiskujejo za zdravljenje bolezni, kot je artritis.

Inducirane pluripotentne matične celice

Inducirane pluripotentne matične celice. Vir: Gepstein Laboratory

Inducirane pluripotentne matične celice (iPS) so že specializirane odrasle celice (npr. S kože), ki so bile in vitro gensko reprogramirane, da imajo lastnosti embrionalnih matičnih celic.

Za reprogramiranje odraslih celic jih odvzamejo odraslim in gojijo na plošči, kamor se v laboratorij vstavijo virusi s specifičnimi geni, da se integrirajo s celicami in spremenijo njihove genetske podatke.

Čeprav imajo celice iPS in embrionalne celice številne značilnosti, niso povsem enake, te razlike trenutno preiskujejo, pa tudi nove postopke za ustvarjanje iPS.

Čeprav je potrebnih več raziskav, se celice iPS že uporabljajo za preskušanje učinka nekaterih zdravil, ki so v kliničnih preskušanjih in bodo predvidoma koristna za presaditev v bližnji prihodnosti.

Presaditve celic IPS trenutno ne izvajamo, ker so nekatere študije na živalih povzročile rakave tvorbe, morda zaradi tehnike, ki se uporablja za reprogramiranje celic.

Kulture matičnih celic

Blastocista, v notranjosti ima matične celice. Vir: Gnzlndrs

Kulture matičnih celic niso stoodstotno učinkovite, včasih pa celice ne rastejo in se ne delijo. Ko pa je kultura učinkovita, se odvzamejo skupine matičnih celic in nastanejo nove populacije, ki se bodo še naprej delile in se ločevale. Matične celice lahko zamrznemo in shranimo na katerem koli mestu postopka.

Med gojenjem se lahko matične celice spontano združijo in se specializirajo za katero koli vrsto tkiva (mišično, živčno …). Da se lahko specializirajo, je znak, da so celice v dobrem stanju, v idealnem primeru pa raziskovalci nadzorujejo postopek specializacije, da ustvarijo specifično populacijo celic.

Za nadzor diferenciacije embrionalnih matičnih celic raziskovalci modulirajo kemično sestavo gojišča, kvadrata ali samih celic tako, da vanj vstavijo posebne gene.

Z več študijami so bili ustvarjeni protokoli, ki kažejo, katere parametre je treba spremeniti in kako to storiti za ustvarjanje določenih celičnih kultur.

Trenutno presaditve embrionalnih matičnih celic pri ljudeh ne izvajamo, ker v nekaterih študijah na živalih opažajo, da lahko privedejo do razvoja raka. Raziskave še potekajo in veliko obetajo za prihodnje zdravljenje.

Zdravljenje z matičnimi celicami

Trenutno je klinična uporaba matičnih celic, ki so bile najbolj raziskane in uporabljene v praksi, presaditev krvnih matičnih celic (hematopoetskih) iz kostnega mozga ali popkovine. Uporabljajo se za zdravljenje težav s krvjo in imunskim sistemom, pa tudi za obnovo poškodovanih celic po zdravljenju s kemoterapijo ali radioterapijo.

Vsako leto se v Evropi s presaditvijo hemetapoetskih matičnih celic zdravi več kot 26.000 ljudi. Bolezni, ki jih je trenutno mogoče zdraviti s presaditvijo, so:

Levkemije in limfomi

• Akutna mielogena levkemija.
• Akutna limfoblastična levkemija.
• Kronična mielogena levkemija.
• Kronična limfoblastična levkemija.
• Juvenilna mielomonocitna levkemija.
• Hodgkinov limfom.
• Non-Hodgkinov limfom.

Bolezni, povezane s kostnim mozgom

• Huda aplastična anemija
• Fanconijeva anemija.
• Paroksizmalna nočna hemoglobinurija.
• Čista aplazija rdečih krvnih celic.
• Prirojena trombocitopenija / amegakariocitoza.
• Mieloproliferativni in mielodisplastični sindrom.
• Multipni mielom.

Dedne bolezni imunskega sistema

• Huda kombinirana imunska pomanjkljivost.
• Wiskott-Aldrichov sindrom.

Hemoglobinopatije (bolezni rdečih krvnih celic)

• Beta talasemija major.
• Bolezen srpastih celic

Dedne presnovne bolezni

• Krabbejeva bolezen.
• Hurlerjev sindrom.
• Adrenoleukodistrofija.
• Metahromatska levkodistrofija.

Druge aplikacije

Druga uporaba presaditev matičnih celic so presadki kože. Ta aplikacija je morda najstarejša, saj so jo uporabljali že od prej, ko so resnično razumeli, kako delujejo matične celice.

Kožni presadki se običajno izvajajo le v skrajnih primerih, ko ima oseba poškodovane velike površine kože, na primer zaradi hude opekline.

Prvo presaditev kože so opravili leta 1970 in od takrat je bila tehnika izpopolnjena, čeprav je še dolga pot, saj trenutno cepljena koža ne more razviti lasnih mehurčkov ali znojnih žlez.

Holoclar

Najnovejša uporaba matičnih celic, ki je bila odobrena v Evropi, je bila Holoclar, zdravljenje za popravilo poškodb, ki jih je roženica morda utrpela, pa naj gre za rane ali opekline.

Postopek obsega ekstrakcijo majhnega dela limbalnih celic v dobrem stanju, ki je odgovorna za popravilo roženice, in njihovo gojenje v laboratoriju, dokler ne tvorijo tanke plasti roženice, ki jo lahko presadimo v pacientovo oko.

Regeneracija tkiv

V kliničnih preskušanjih se preiskujejo druge možne uporabe matičnih celic. Glavne aplikacije, ki jih najdemo v raziskavah, so regeneracija tkiv in organov, zdravljenje poškodb, zdravljenje srčno-žilnih bolezni in zdravljenje možganskih bolezni.

Uporaba matičnih celic za regeneracijo tkiv in organov je morda njegova najbolj raziskana uporaba. Če so organi ali tkiva ustvarjeni iz matičnih celic, jih je mogoče presaditi ljudem, ki jih potrebujejo, v resnici je že nastala prva ledvica z matičnimi celicami in rezultati so obetavni.

Bolezni srca in ožilja

Zelo spodbudni so tudi rezultati raziskav o uporabi matičnih celic pri zdravljenju srčno-žilnih bolezni.

Leta 2013 je skupina raziskovalcev iz splošne bolnišnice Massachusetts (ZDA) ustvarila krvne žile iz delov človeških matičnih celic, ki so jih vsadili v miši in delovali pravilno. Trenutno raziskave še potekajo in jih poskušajo varno uporabiti na ljudeh.

Bolezni možganov

Uporaba matičnih celic za zdravljenje možganskih bolezni, kot sta Parkinsonova ali Alzheimerjeva, se preučuje z uporabo embrionalnih matičnih celic za njihov potencial diferenciacije. Rezultati so obetavni, čeprav so študije še v zelo zgodnji fazi.

Študij matičnih celic se ne izvaja samo za zdravljenje bolezni, ampak tudi za razumevanje normalnega razvoja zdravih celic in za boljše razumevanje nekaterih procesov, kot sta celična delitev in diferenciacija.

Reference

1. De Luca, M. (1. september 2015). Katere bolezni in stanja je mogoče zdraviti z matičnimi celicami? Pridobljeno iz EuroStemCell.
2. Mednarodno društvo za raziskave matičnih celic, ISSCR. (sf). Vrste matičnih celic. Pridobljeno 20. junija 2016 iz A Closer Look At Stem Cells.
3. Ministrstvo za znanost, tehnologijo in proizvodne inovacije Argentinske republike. (sf). Pridobljeno 20. junija 2016, iz mesta incucai.
4. Nacionalni inštituti za zdravje. (5. marec 2015). Podatki o matičnih celicah Pridobljeno od Nacionalnih zdravstvenih inštitutov.
5. Schöler, HR (2007). Potencial matičnih celic: inventar. V N. Knoepffler, D. Schipanski in SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (str. 28). Ashgate Publishing.
6. O matičnih celicah. (sf). Zdravljenje z matičnimi celicami. Pridobljeno 20. junija 2016 s strani sobrecélulasmadre.com.
7. Pogoji uporabe Izjava o zasebnosti EEO / Affirmative Action delodajalec. (sf). Bolezni, ki jih je mogoče zdraviti s presaditvami. Pridobljeno 20. junija 2016 iz filma Be the match.