Što su matične stanice i što rade?
Stanice u tijelu imaju specifičnu svrhu, ali matične stanice su stanice koje još nemaju određenu ulogu i mogu postati gotovo svaka potrebna stanica.
Matične stanice su nediferencirane stanice koje se mogu pretvoriti u određene stanice, kako ih tijelo treba.
Znanstvenici i liječnici zainteresirani su za matične stanice jer pomažu objasniti kako funkcioniraju neke funkcije tijela i kako ponekad pođu po zlu.
Matične stanice također pokazuju obećanja za liječenje nekih bolesti koje trenutno nemaju lijeka.
Izvori matičnih stanica
Matične stanice potječu iz dva glavna izvora: tkiva odraslih tijela i embrija. Znanstvenici također rade na načinima za razvoj matičnih stanica iz drugih stanica, koristeći tehnike genetskog "reprogramiranja".
Matične stanice odraslih
Matične stanice mogu se pretvoriti u bilo koju vrstu stanica prije nego što se diferenciraju.
Tijelo osobe sadrži matične stanice tijekom svog života. Tijelo može koristiti ove matične stanice kad god ih trebaju.
Također nazvane specifične za tkivo ili somatske matične stanice, odrasle matične stanice postoje u cijelom tijelu od trenutka kada se embrion razvije.
Stanice su u nespecifičnom stanju, ali su više specijalizirane od embrionalnih matičnih stanica. U tom stanju ostaju sve dok ih tijelo ne zatreba u određenu svrhu, recimo kao stanice kože ili mišića.
Svakodnevni život znači da tijelo neprestano obnavlja svoja tkiva. U nekim dijelovima tijela, poput crijeva i koštane srži, matične stanice redovito se dijele kako bi stvorile nova tjelesna tkiva za održavanje i popravak.
Matične stanice su prisutne unutar različitih vrsta tkiva. Znanstvenici su pronašli matične stanice u tkivima, uključujući:
- mozak
- koštana srž
- krv i krvne žile
- skeletni mišići
- koža
- jetra
Međutim, matične stanice može biti teško pronaći. Oni mogu ostati nepodijeljeni i nespecifični godinama dok ih tijelo ne pozove da poprave ili izrastu novo tkivo.
Matične stanice odraslih mogu se dijeliti ili samoobnavljati u nedogled. To znači da iz izvornog organa mogu generirati različite tipove stanica ili čak u potpunosti obnoviti izvorni organ.
Ova podjela i regeneracija zacjeljuju kožnu ranu ili kako se organ poput jetre, na primjer, može popraviti nakon oštećenja.
U prošlosti su znanstvenici vjerovali da se odrasle matične stanice mogu razlikovati samo na temelju svog porijekla. Međutim, neki dokazi sada sugeriraju da se mogu diferencirati i postati druge vrste stanica.
Embrionalne matične stanice
Već u najranijoj fazi trudnoće, nakon što spermij oplodi jajnu stanicu, stvara se zametak.
Otprilike 3-5 dana nakon što spermij oplodi jajnu stanicu, embrij poprima oblik blastociste ili kuglice stanica.
Blastocista sadrži matične stanice i kasnije će se implantirati u maternici. Embrionalne matične stanice potječu od blastociste koja je stara 4-5 dana.
Kad znanstvenici uzimaju matične stanice iz embrija, to su obično dodatni embriji koji su rezultat in vitro oplodnje (IVF).
U IVF klinikama liječnici oplođuju nekoliko jajnih stanica u epruveti kako bi osigurali da barem jedno preživi. Zatim će ugraditi ograničeni broj jajnih stanica kako bi započeli trudnoću.
Kad spermij oplodi jajnu stanicu, te se stanice kombiniraju i tvore jedinstvenu stanicu koja se naziva zigota.
Ta se jednoćelijska zigota tada počinje dijeliti, tvoreći 2, 4, 8, 16 stanica i tako dalje. Sad je to embrij.
Ubrzo, i prije nego što se embrij ugradi u maternicu, ta masa od oko 150-200 stanica je blastocista. Blastocista se sastoji od dva dijela:
- vanjska stanična masa koja postaje dijelom posteljice
- unutarnja stanična masa koja će se razviti u ljudsko tijelo
Unutarnja stanična masa nalazi se embrionalnim matičnim stanicama. Znanstvenici ih nazivaju totipotentnim stanicama. Izraz totipotent odnosi se na činjenicu da imaju ukupan potencijal da se razviju u bilo koje stanice u tijelu.
Uz pravilnu stimulaciju stanice mogu postati krvne stanice, stanice kože i sve ostale vrste stanica koje su tijelu potrebne.
U ranoj trudnoći, stadij blastociste nastavlja se otprilike 5 dana prije implantacije embrija u maternicu ili maternicu. U ovoj fazi matične stanice počinju se razlikovati.
Embrionalne matične stanice mogu se diferencirati u više vrsta stanica od matičnih stanica odraslih.
Mezenhimske matične stanice (MSC)
MSC dolaze iz vezivnog tkiva ili strome koja okružuje tjelesne organe i druga tkiva.
Znanstvenici su MSC-om stvorili nova tjelesna tkiva, poput kostiju, hrskavice i masnih stanica. Jednoga dana mogu igrati ulogu u rješavanju širokog spektra zdravstvenih problema.
Indicirane pluripotentne matične stanice (iPS)
Znanstvenici ih stvaraju u laboratoriju, koristeći stanice kože i druge stanice specifične za tkivo. Te se stanice ponašaju na sličan način kao embrionalne matične stanice, pa bi mogle biti korisne za razvijanje niza terapija.
Međutim, potrebno je više istraživanja i razvoja.
Da bi uzgojili matične stanice, znanstvenici prvo vade uzorke iz tkiva odraslih ili embrija. Zatim te stanice smještaju u kontroliranu kulturu gdje će se dijeliti i razmnožavati, ali ne i dalje specijalizirati.
Matične stanice koje se dijele i razmnožavaju u kontroliranoj kulturi nazivaju se linijom matičnih stanica.
Istraživači upravljaju i dijele linije matičnih stanica u različite svrhe. Oni mogu potaknuti matične stanice da se specijaliziraju na određeni način. Taj je postupak poznat pod nazivom usmjerena diferencijacija.
Do sada je bilo lakše uzgajati velik broj embrionalnih matičnih stanica nego odraslih matičnih stanica. Međutim, znanstvenici napreduju s obje vrste stanica.
Vrste matičnih stanica
Istraživači kategoriziraju matične stanice prema njihovom potencijalu da se diferenciraju u druge vrste stanica.
Embrionalne matične stanice najmoćnije su jer im je posao postati sve vrste stanica u tijelu.
Potpuna klasifikacija uključuje:
Totipotent: Ove matične stanice mogu se razlikovati u sve moguće tipove stanica. Prvih nekoliko stanica koje se pojave kad se zigota počne dijeliti totipotentne su.
Pluripotent: Te se stanice mogu pretvoriti u gotovo svaku stanicu. Stanice ranog embrija su pluripotentne.
Multipotentne: ove se stanice mogu diferencirati u usko povezanu obitelj stanica. Na primjer, odrasle krvotvorne matične stanice mogu postati crvene i bijele krvne stanice ili trombociti.
Oligopotent: Oni se mogu razlikovati u nekoliko različitih tipova stanica. To mogu učiniti odrasle limfoidne ili mijeloidne matične stanice.
Unipotentni: Oni mogu proizvesti samo stanice jedne vrste, što je njihov vlastiti tip. Međutim, one su još uvijek matične stanice jer se mogu obnoviti. Primjeri uključuju matične stanice odraslih mišića.
Embrionalne matične stanice smatraju se pluripotentnima umjesto totipotentima, jer ne mogu postati dijelom izvan embrionalnih membrana ili posteljice.
Koristi
Matične stanice same po sebi ne služe ni u jednu svrhu, ali su važne iz nekoliko razloga.
Prvo, s pravom stimulacijom, mnoge matične stanice mogu preuzeti ulogu bilo koje vrste stanica i mogu regenerirati oštećeno tkivo pod pravim uvjetima.
Ovaj potencijal može spasiti živote ili popraviti rane i oštećenja tkiva kod ljudi nakon bolesti ili ozljede. Znanstvenici vide mnoge moguće primjene matičnih stanica.
Regeneracija tkiva
Obnova tkiva vjerojatno je najvažnija upotreba matičnih stanica.
Do sada je osoba koja je trebala novi bubreg, na primjer, morala čekati darivatelja i potom se podvrgnuti transplantaciji.
Postoji nedostatak donatorskih organa, ali, upućujući matične stanice da se razlikuju na određeni način, znanstvenici bi ih mogli koristiti za uzgoj određene vrste tkiva ili organa.
Kao primjer, liječnici su već koristili matične stanice neposredno ispod površine kože kako bi napravili novo tkivo kože. Tada mogu sanirati ozbiljnu opekotinu ili drugu ozljedu cijepljenjem ovog tkiva na oštećenu kožu, a nova će koža izrasti.
Liječenje kardiovaskularnih bolesti
2013. godine tim istraživača iz opće bolnice Massachusetts izvijestio je PNAS rano izdanje da su stvorili krvne žile na laboratorijskim miševima, koristeći ljudske matične stanice.
Unutar 2 tjedna nakon ugradnje matičnih stanica stvorile su se mreže krvno prokrvljenih žila. Kvaliteta ovih novih krvnih žila bila je dobra kao i obližnjih prirodnih.
Autori su se nadali da bi ova vrsta tehnike na kraju mogla pomoći u liječenju ljudi s kardiovaskularnim i krvožilnim bolestima.
Liječenje bolesti mozga
Liječnici će jednog dana možda moći koristiti zamjenske stanice i tkiva za liječenje moždanih bolesti, poput Parkinsonove i Alzheimerove bolesti.
Na primjer, u Parkinsonovoj bolesti oštećenje moždanih stanica dovodi do nekontroliranih mišićnih pokreta. Znanstvenici bi se matičnim stanicama mogli nadopuniti oštećenim moždanim tkivom. To bi moglo vratiti specijalizirane moždane stanice koje zaustavljaju nekontrolirane pokrete mišića.
Istraživači su već pokušali razlikovati embrionalne matične stanice u ove vrste stanica, pa liječenje obećava.
Terapija nedostatka stanica
Znanstvenici se nadaju da će jednog dana u laboratoriju uspjeti razviti zdrave srčane stanice koje će moći presaditi ljudima s srčanim bolestima.
Te nove stanice mogle bi popraviti oštećenje srca repopulacijom srca zdravim tkivom.
Slično tome, ljudi s dijabetesom tipa I mogli bi primati stanice gušterače kako bi nadomještali stanice koje proizvode inzulin, a koje je njihov vlastiti imunološki sustav izgubio ili uništio.
Jedina trenutna terapija je transplantacija gušterače, a vrlo je malo gušterače dostupno za transplantaciju.
Liječenje bolesti krvi
Liječnici sada rutinski koriste odrasle hematopoetske matične stanice za liječenje bolesti, poput leukemije, anemije srpastih stanica i drugih problema s imunodeficijencijom.
Matične stanice hematopoeze javljaju se u krvi i koštanoj srži i mogu stvoriti sve vrste krvnih stanica, uključujući crvene krvne stanice koje nose kisik i bijele krvne stanice koje se bore protiv bolesti.
Doniranje ili sakupljanje matičnih stanica
Ljudi mogu donirati matične stanice za pomoć voljenoj osobi ili, eventualno, za vlastitu upotrebu u budućnosti.
Donacije mogu doći iz sljedećih izvora:
Koštana srž: Te se stanice uzimaju pod općim anestetikom, obično iz kosti kuka ili zdjelice. Tada tehničari izoliraju matične stanice iz koštane srži radi skladištenja ili doniranja.
Periferne matične stanice: Osoba prima nekoliko injekcija zbog kojih njena koštana srž oslobađa matične stanice u krv. Dalje, krv se uklanja iz tijela, stroj odvaja matične stanice i liječnici vraćaju krv u tijelo.
Krp iz pupkovine: Matične stanice mogu se prikupiti iz pupkovine nakon porođaja, bez štete po bebu. Neki ljudi daruju krv iz pupkovine, a drugi je pohranjuju.
Ova berba matičnih stanica može biti skupa, ali prednosti za buduće potrebe uključuju:
- matične stanice su lako dostupne
- manja je šansa da se transplantirano tkivo odbije ako dolazi iz vlastitog tijela primatelja
Istraživanje i znanstveno otkriće
Matične stanice korisne su ne samo kao potencijalna terapija već i u istraživačke svrhe.
Primjerice, znanstvenici su otkrili da uključivanje ili isključivanje određenog gena može uzrokovati njegovu diferencijaciju. Znajući da im to pomaže da istraže koji geni i mutacije uzrokuju koje učinke.
Naoružani tim znanjem, možda će moći otkriti što uzrokuje širok spektar bolesti i stanja, od kojih neka još nemaju lijek.
Abnormalna dioba i diferencijacija stanica odgovorni su za stanja koja uključuju rak i urođene smetnje koje proizlaze iz rođenja. Znanje što uzrokuje pogrešno dijeljenje stanica moglo bi dovesti do izlječenja.
Matične stanice također mogu pomoći u razvoju novih lijekova. Umjesto ispitivanja lijekova na ljudskim dobrovoljcima, znanstvenici mogu procijeniti kako lijek utječe na normalno, zdravo tkivo testirajući ga na tkivu uzgojenom iz matičnih stanica.
Video: Što su matične stanice?
Pogledajte videozapis kako biste saznali više o matičnim stanicama.
Polemika
Bilo je nekih kontroverzi oko istraživanja matičnih stanica. To se uglavnom odnosi na rad na embrionalnim matičnim stanicama.
Upotreba zametaka za matične stanice
Argument protiv korištenja embrionalnih matičnih stanica je taj što uništava ljudsku blastocistu, a oplođeno jajašce ne može se razviti u osobu.
U današnje vrijeme istraživači traže načine za stvaranje ili upotrebu matičnih stanica koje ne uključuju embrije.
Miješanje ljudi i životinja
Istraživanje matičnih stanica često uključuje umetanje ljudskih stanica u životinje, poput miševa ili štakora. Neki tvrde da bi to moglo stvoriti organizam koji je dijelom čovjek.
U nekim zemljama je ilegalno proizvoditi linije embrionalnih matičnih stanica. U Sjedinjenim Državama znanstvenici mogu stvarati ili raditi s linijama embrionalnih matičnih stanica, ali protuzakonito je koristiti savezne fondove za istraživanje linija matičnih stanica koje su stvorene nakon kolovoza 2001. godine.
Terapija matičnim stanicama i regulacija FDA
Neki ljudi već nude "terapije matičnim stanicama" u razne svrhe, poput tretmana protiv starenja.
Međutim, većina tih primjena nema odobrenje američke Uprave za hranu i lijekove (FDA). Neki od njih mogu biti ilegalni, a neki mogu biti opasni.
Svatko tko razmišlja o liječenju matičnim stanicama trebao bi kod davatelja usluga ili kod FDA-e provjeriti je li proizvod odobren te je li izrađen na način koji udovoljava FDA standardima za sigurnost i učinkovitost.
