|
Matične ćelije (engl. stem cells) su predmet brojnih istraživanja u domenu medicine i molekularne biologije. Naučnici širom sveta ispituju sposobnost ovih ćelija da obnove oštećeno tkivo. Autor: Milica Jovanović
Uspeh u korišćenju matičnih ćelija koštane srži za lečenje leukemije i poremećaja imunog sistema je probudio nadu da bi ove ćelije mogle da se koriste za lečenje mnogih trenutno neizlečivih bolesti.
Matične ćelije poseduju dve osobine po kojima se razlikuju od drugih tipova ćelija. Prvo, to su nespecijalizovane ćelije koje se mogu deliti tokom dugog vremenskog perioda. Drugo, pod odredjenim fiziološkim ili eksperimentalnim uslovima one mogu da se diferenciraju u druge ćelijske tipove (diferencijacija je proces nastajanja specijalizovanih ćelija iz matičnih ćelija). Matične ćelije postoje na svakom stupnju razvića organizma sisara, od oplođene jajne ćelije do odraslog organizma, pri čemu se njihove osobine i potencijali razlikuju od stupnja do stupnja.
Embrionalne matične ćelije
Proučavanje teratokarcinoma vodilo je otkriću embrionalnih matičnih ćelija. Ovaj kompleksni tip tumora se odlikuje pored specijalizovanih i grupom nespecijalizovanih ćelija. Nespecijalizovane ćelije, nazvane embrionalnim karcinomskim ćelijama, pokazivale su sposobnost da se diferenciraju u različite ćelijske tipove. Pažljivo proučavanje nastanka teratokarcinoma kod eksperimentalnih životinja je dovelo do otkrića embrionalnih matičnih ćelija početkom 80-ih godina. Naučnici Univerziteta u Viskonsinu su 1998. godine izolovali prvu humanu embrionalnu matičnu ćeliju.
Prvi događaj u razviću organizma sisara je početak deobe oplođene jajne ćelije ili zigota na međusobno identične ćelije. Ove rane embrionalne matične ćelije su totipotentne, što znači da od njih diferenciranjem može nastati bilo koja ćelija u organizmu, kao i ceo organizam (dokaz za to je postojanje identičnih blizanaca).
Nekoliko dana nakon oplodnje (kod žena 4 do 5 dana), embrion poprima formu šuplje lopte koja se naziva blastocist. Na ovom stupnju razvoja se razlikuju dva tipa ćelija. Trofoblastne ćelije, koje čine zid blastocista učestvuju u razvoju placente. Embrionalne matične ćelije čine unutrašnju masu ćelija koja će se razviti u fetus. Ćelije unutrašnje mase su pluripotentne, što znači da se mogu neograničeno deliti i da od njih diferenciranjem može nastati bilo koja ćelija organizma. One su, međutim izgubile totipotentnost i od njih se ne može razviti novi organizam u celosti.
Matične ćelije postoje na svim stupnjevima razvića organizma sisara. One su prisutne u fetusu, kao i u nekim tkivima odraslog organizma. Njihova uloga je obnavljanje ćelija, a samim tim i održavanje određene ravnoteže u organizmu. Ove ćelije su multipotentne i mogu dati samo određene tipove ćelija u zavisnosti od potreba organizma. Matične ćelije iz krvi pupčane vrpce su takođe multipotentne.
Uloga matičnih ćelija
Jedna od osnovnih odlika matičnih ćelija je nespecijalizovanost. To znači da one ne sprovode ni jednu specijalizovanu funkciju u organizmu. Pod određenim uslovima od njih mogu nastati specijalizovane ćelije krvi, kože, mišića i dr. To se dešava aktiviranjem različitih grupa gena u matičnim ćelijama različitih tkiva.
Matične ćelije se umnožavaju mnogo puta. Taj proces se naziva proliferacija. Početna populacija matičnih ćelija koja proliferiše u laboratorijskim uslovima tokom perioda od više meseci može dati milione novih ćelija koje su međusobno identične. Za takve ćelije se kaže da su sposobne za dugotrajno samoobnavljanje. Naučnici ispituju uslove u kojima ćelije mogu ostati nespecijalizovane tokom dugog vremenskog perioda.
Uslovi pod kojima se dešava diferencijacija matičnih ćelija, predmet su brojnih istraživanja i još uvek se jako malo zna o njima. Signali koji dovode do diferencijacije uključuju jedinjenja koja proizvode druge ćelije, fizički kontakt sa susednim ćelijama i kontakt sa molekulima iz mikrosredine.
Pitanje koje se postavlja je: »Da li je moguće utvrditi tačan skup signala koji dovodi do diferencijacije matičnih ćelija u različite ćelijske tipove u organizmu?«. Razvoj tehnologija zasnovanih na matičnim ćelijama zavisi od naše sposobnosti da u laboratorijskim uslovima do tančina reprodukujemo procese koji se odvijaju u živom organizmu. Postojeće tehnologije zahtevaju značajna poboljšanja, budući da, na primer samo 1% matičnih ćelija pod do sada utvrđenim uslovima formira srčano tkivo.
Gajenje matičnih ćelija u laboratoriji
Proces gajenja ćelija u laboratoriji naziva se kultura ćelija. Kultura embrionalnih matičnih ćelija se uspostavlja transferom unutrašnje mase ćelija blastocista u poseban sterilan sud koji sadrži medijum sa hranljivim sastojcima i neophodnim faktorima rasta. Matične ćelije se dele i šire po površini suda. Kada ćelije dostignu određenu gustinu one se prenose u nove laboratorijske sudove i dalje gaje. Nakon šest i više meseci kultivisanja, broj ćelija koje vode poreklo od svega 20-30 ćelija početne populacije, dostiže i do nekoliko miliona. Na taj način nastaje linija embrionalnih matičnih ćelija, koje se dalje mogu koristiti za dobijanje različitih tipova ćelija.
Matične ćelije se mogu razviti u različite tipove ćelija, a to zavisi od brojnih faktora. U želji da dobiju određen tip ćelija, naučnici menjaju medijum u kulturi, menjaju površinu laboratorijskog suda u kom se ćelije gaje ili modifikuju same ćelije dodavanjem različitih gena.
Potencijalna terapeutska primena matičnih ćelija
Glavni cilj bioinžinjeringa matičnih ćelija je da omogući kontrolu njihove diferencijacije. Ukoliko bi se to postiglo, njihova primena u terapeutske svrhe bila bi ogromna. Jedna od mogućih primena je generisanje različitih tipova nervnih ćelija koje bi se koristile za lečenje obolelih od neurodegenerativnih bolesti kao što su Alchajmerova i Parkinsonova bolest, zatim osoba koje su pretrpele oštećenje kičmene moždine i sl. Produkcija srčanih mišićnih ćelija za pacijente koji su pretrpeli infarkt bi takođe bila moguća. Takođe se razmatra produkcija ćelija pankreatičnih ostrvaca koje luče insulin za lečenje dijabetesa tipa 1, kao i folikula dlake za lečenje ćelavosti. Matične ćelije bi se mogle koristiti i za dobijanje celih organa kao što su jetra, bubrezi, oči, srce, pa čak i delova mozga što predstavlja veliki izazov za naučnike i iziskuje vreme i veliki napor.
Jedno je sigurno, kada čovek ovlada svim tajnama matičnih ćelija, biće to prava revolucija u modernoj medicini.
Izvori: bioteach; princeton
B92
|
