Rodzaje komórek macierzystych i ich zastosowanie

Komórki macierzyste są naturalną rezerwą ciała – uzupełniają one zasoby specjalistycznych komórek, które zostały zużyte lub uszkodzone. Wszyscy posiadamy komórki macierzyste w naszych organizmach. Właśnie teraz w Twoim szpiku kostnym, komórki macierzyste wytwarzają 100 miliardów nowych krwinek, które są nam potrzebne każdego dnia!

.Aby nasze ciało mogło funkcjonować, przez cały czas potrzebujemy nowych komórek. Niektóre wyspecjalizowane komórki, takie jak krwinki i komórki mięśniowe nie mogą się powielać przez podział komórkowy. Zamiast tego są one uzupełniane z populacji komórek macierzystych.

Komórki macierzyste za każdym razem, gdy się dzielą, posiadają unikatową umiejętność wytwarzania kopii siebie samych (samoodnawianie) oraz bardziej wyspecjalizowanych typów komórek (różnicowanie). W związku z tym komórki macierzyste są niezbędne do utrzymania tkanek takich jak krew, skóra i jelito, które przechodzą nieustanne zmiany (wymiana komórek) oraz mięśni, które mogą być tworzone zgodnie z zapotrzebowaniem organizmu i które często ulegają uszkodzeniu na skutek wysiłku fizycznego.

Komórki macierzyste są niewyspecjalizowane. W przeciwieństwie do krwinek, które przenoszą tlen w krwiobiegu lub komórek mięśni, które współpracują z innymi komórkami, aby wytworzyć ruch, komórki macierzyste nie mają żadnych wyspecjalizowanych właściwości fizjologicznych.

Komórki macierzyste mogą wielokrotnie dzielić się i wytwarzać identyczne kopie samych siebie. Ten proces jest nazywany samoodnawianiem i przebiega on przez całe życie organizmu. Samoodnawianie jest definiującą właściwością komórek macierzystych. Specjalistyczne komórki, takie jak krwinki i komórki mięśni, normalnie nie powielają się, co oznacza, że gdy zostaną poważnie uszkodzone na skutek urazu lub choroby, nie mogą siebie wymienić.

Komórki macierzyste również dzielą się i wytwarzają bardziej specjalistyczne typy komórek. Proces ten nosi nazwę różnicowania. Komórki macierzyste z różnych tkanek oraz z różnych etapów rozwoju różnią się liczbą i typem komórek, które mogą wytwarzać. Zgodnie z klasycznym poglądem wraz z rozwojem organizmu stopniowo spada potencjał komórek macierzystych w zakresie wytwarzania wszelkich typów komórek w organizmie.

Komórki macierzyste mogą być wykorzystywane do badań nad rozwojem

Komórki macierzyste pomagają nam zrozumieć, w jaki sposób złożone organizmy rozwijają się począwszy od zapłodnionego jaja. W laboratorium naukowcy mogą śledzić rozwój komórek na etapie ich podziału, oraz jak stają się coraz bardziej wyspecjalizowane, budując skórę, kości, mózg i inne typy komórek. Zidentyfikowanie sygnałów i mechanizmów, które decydują o tym, czy komórka macierzysta decyduje się na powielenie lub na różnicowanie na specjalistyczny typ komórki oraz na jaki typ komórki, pomoże nam zrozumieć co kontroluje normalny rozwój.

Niektóre z najpoważniejszych chorób, takich jak rak lub wady wrodzone, są spowodowane nieprawidłowym podziałem i różnicowaniem komórek. Lepsze zrozumienie genetycznych i molekularnych regulatorów tych procesów może dostarczyć informacji o powstawaniu takich chorób i może zasugerować nowe strategie terapii. Jest to ważny cel badań nad komórkami macierzystymi.

Komórki macierzyste potrafią zastępować uszkodzone komórki i leczyć choroby

Ta właściwość jest już wykorzystywana w leczeniu rozległych oparzeń oraz przy odbudowie układu krwionośnego u pacjentów z białaczką oraz innymi chorobami krwi.

Komórki macierzyste mogą również odgrywać kluczową rolę w zakresie zastępowania komórek w przypadku wielu innych wyniszczających chorób, na które obecnie nie znaleziono skutecznego lekarstwa. Obecnie oddane tkanki i organy są często wykorzystywane do zastępowania uszkodzonej tkanki, ale potrzeby w zakresie tkanek i organów do transplantacji mocno przewyższają dostępne zasoby. Gdyby można było kierować różnicowaniem komórek macierzystych i powodować wytwarzanie określonych typów komórek, umożliwiłoby to utworzenie odnawialnego źródła komórek i tkanek zamiennych do leczenia chorób takich jak m.in. choroba Parkinsona, udar, choroby serca i cukrzyca. Jest to ekscytująca perspektywa, ale za sprawą istotnych przeszkód technicznych czekają nas jeszcze lata intensywnych badań.

Komórki macierzyste mogą być wykorzystywane do badań nad chorobami

W wielu przypadkach trudno jest uzyskać komórki, które zostały uszkodzone na skutek choroby oraz szczegółowo je przebadać. Komórki macierzyste przenoszące gen choroby lub wytworzone w celu przenoszenia genów choroby, zapewniają realną alternatywę. Naukowcy mogą wykorzystać komórki macierzyste do modelowania procesów choroby w laboratorium oraz w celu lepszego zrozumienia zaistniałej nieprawidłowości.

Komórki macierzyste stanowią zasoby do testowania nowych zabiegów medycznych

Nowe leki mogą być testowane pod względem bezpieczeństwa na specjalistycznych komórkach wytworzonych w dużej liczbie z linii komórek macierzystych – ograniczając w ten sposób potrzebę przeprowadzania badań na zwierzętach. Inne linie komórek są już wykorzystywane w ten sposób. Na przykład linie komórek rakowych są wykorzystywane do badania potencjalnych leków przeciwnowotworowych.