Video: Povestea celulelor stem

În interiorul corpurilor noastre îşi are locul un univers microscopic, la fel de aglomerat şi complex ca şi lumea din jurul nostru. Celulele stem sunt cele care clădesc şi întreţin acest microunivers. Citiţi în continuare un articol pe această temă (video inclus).

Se vorbeşte din ce în ce mai des în ultima vreme despre celulele stem. Dar ce sunt ele de fapt, care le sunt originile şi ce ştim cu adevărat despre ele? Acest articol vă va prezenta povestea celulelor stem, a vieţii acestora în interiorul şi în exteriorul trupurilor noastre.

Viaţa începe cu o singură celulă, ovulul fecundat. De-a lungul dezvoltării organismului uman celulele se divid iar şi iar, dând naştere miliardelor de celule care alcătuiesc corpul omenesc. La anumite etape, majoritatea celulelor încetează să mai producă copii identice şi încep să se diferenţieze şi să se specializeze. La maturitate aproape toate celulele organismului uman sunt celule specializate.

Profesorul Austin Smith (Edinburgh):

“Celulele sunt entităţi minunate atunci când le privim la microscop. În mod normal sunt atât de mici că nu le putem vedea cu ochiul liber, deşi ele sunt cele care ne fac ceea ce suntem. Iar fiecare tip de celulă are caracteristici proprii. Unele tipuri de celule se dezvoltă foarte aproape unele de altele, dând naştere unor minunate modele. Altele păstrează distanţa faţă de celelalte. Unele capătă proporţii, atingând dimensiuni mari, altele rămân întotdeauna foarte mici. Depinde de tipul fiecărei celule.”

Aceste diferite tipuri de celule lucrează în echipe specializate. Unele transportă oxigenul în cadrul sistemului circulator, altele participă la relaxarea şi contractarea muşchilor, iar altele transmit mesaje între creier şi restul corpului.

Profesorul Austin Smith (Edinburgh):

“Celulele stem sunt celule foarte speciale. Ele reprezintă un veritabil rezervor celular, deoarece celulele specializate nu mai sunt capabile să producă duplicate. Astfel că, atunci când se uzează şi dispar, trebuie să fie înlocuite cu altele noi. Şi aici intră în scenă celulele stem. Celulele stem sunt folosite în sistemul circulator. Este nevoie de producerea în fiecare zi a milioane de celule care intră în compunerea sângelui, iar acestea iau naştere din celule stem. Şi aceste celule se găsesc în măduva osoasă. O celulă stem din măduva osoasă poate da naştere la 8 tipuri diferite de celule specializate.

Celulele stem sunt folosite şi la nivelul pielii. Este nevoie încontinuu de reînnoirea celulelor epiteliale, deoarece acestea se distrug în permanenţă. Mai mult, în prezent ştim că celulele stem sunt prezente chiar şi la nivelul creierului. Trebuie să producem în permanenţă celule stem noi, pentru ca acestea să nu se epuizeze, pentru că altfel corpul şi-ar pierde capacitatea de a crea celule noi. Astfel că celula stem trebuie să ia o decizie. De fiecare dată când se divide, ea produce două celule fiice, care pot fi ori celule stem, ori celule specializate. Celulele stem din ţesuturile ajunse la maturitate pot da naştere în mod obişnuit doar tipurilor de celule care se regăsesc în respectivul ţesut. Aşadar, o celulă stem de la nivelul pielii va da naştere doar celulelor epiteliale, iar nu globulelor roşii, şi viceversa.”

 

Celulele stem sunt deja extrem de utile în medicină. O singură celulă stem epitelială poate da naştere unui număr suficient de celule epiteliale specializate pentru a acoperi întreg corpul. Acest lucru a dus la progrese majore în tratarea arsurilor grave şi extinse pe suprafeţe mari ale pielii.

Profesorul Yann Barrandon (Lausanne):

“Atunci când o persoană a suferit arsuri grave, prelevăm o mostră de ţesut epitelial dintr-o zonă neafectată, descompunem mostra de piele şi extragem celulele din ea, iar ulterior însămânţăm celulele într-un recipient de laborator ca acesta. Hrănim celulele cu un lichid special, foarte bogat în proteine şi zaharuri. Celulele au nevoie de hrană ca şi noi, oamenii. La un anumit moment, aceste celule se vor divide, se vor multiplica. Şi vor acoperi întreaga bază a recipientului. Extragem celulele folosind un preparat chimic special şi ducem acest strat de celule în sala de operaţie, transplantându-i-l pacientului. În prezent suntem capabili să refacem doar anumite componente ale ţesutului epitelial, şi anume straturile superioare ale pielii, ceea ce este foarte important, căci fără acest strat al pielii nu am putea supravieţui. Totuşi, nu suntem capabili să reconstruim glandele sudoripare şi foliculii părului. Astfel că pacienţii arşi cărora le sunt salvate vieţile cu ajutorul celulelor stem, nu îşi recapătă părul şi nici nu mai transpiră. Ceea ce reprezintă, evident, o problemă. Ei rămân în viaţă, dar nu aş putea spune că duc în continuare o viaţă normală. Tocmai de aceea multe laboratoare încearcă să desluşească modul în care funcţionează pielea pentru a o putea reconstrui în laborator, şi astfel a putea îmbunătăţi viaţa acestor pacienţi.”

Celulele stem sunt, de asemeni, folosite pentru tratarea pacienţilor cu boli de sânge, cum ar fi leucemia. Un transplant cu doar câteva celule stem sanguine, este suficient pentru repararea întregului sistem circulator. Celulele stem din anumite ţesuturi şi organe pot da naştere doar celulelor conţinute în respectivele ţesuturi. Ştim că există celule stem la nivelul pielii, sângelui, intestinelor şi muşchilor, dar nu ştim dacă şi alte organe au propriile celule stem, ori cât de utile vor fi acestea.

 

Mai înapoi pe lanţul de dezvoltare al organismului uman se găseşte un alt tip de celulă stem. Este foarte controversată. Se poate transforma în orice tip de celulă specializată. Este vorba despre celula stem embrionară. Acestea (celulele stem embrionare) provin de la blastocist, stadiul de dezvoltare care premerge implantării în uter. Pentru tratamentele de fertilitate, blastocistele sunt produse în laborator. Dacă nu sunt utilizate în scopul fertilizării, ele pot fi donate pentru cercetare.

Dr. Jennifer Nichols (Edinburgh):

“În cadrul embrionului timpuriu, există un grup de celule care pot da naştere tuturor ţesuturilor din organism. Acestea sunt celulele de care suntem foarte interesaţi deoarece ştim că le putem preleva din embrionii tineri şi cultiva ulterior, menţinându-le într-o stare din care pot contribui la formarea tuturor ţesuturilor. Ceea ce vedem aici reprezintă stadiul de dezvoltare numit blastocist. Este mai mic decât gămălia unui ac. Nu poate fi observat decât la microscop. Deci, în acest stadiu, celulele embrionare - acestea - pot da naştere oricărui tip de ţesut. Ceea ce trebuie să facem este să izolăm aceste celule. O modalitate este prin îndepărtarea celulelor din trofectoderm pentru a rămâne cu o masă interioară curată de celule. Facem asta pentru a le putea cultiva pe acestea din urmă, care se vor multiplica până vor rezulta suficiente celule de acest tip şi care încă posedă capacitatea de a forma orice ţesut.”

Celulele stem embrionare pot deveni celule din structura cordului, globule roşii, celule nervoase ori epiteliale, în funcţie de tehnica de laborator folosită. Aceste celule stem s-au transformat în celule ale inimii.

Profesorul Austin Smith (Edinburgh):

“Atunci când lucrezi cu celule stem, întotdeauna le observi îndeaproape şi încerci să înţelegi cum anume fac ceea ce sunt capabile să facă. De fapt, încerci să le "convingi" să facă ceea ce îţi doreşti tu să facă. Este aproape ca un război al nervilor.”

O celulă stem trece printr-o lungă serie de decizii până ajunge celulă specializată. O combinaţie de semnale interne şi externe îndrumă fiecare celulă stem pe lungul drum către specializare. Aceste semnale sunt în mod obişnuit furnizate de către organism. Prin înţelegerea şi reproducerea acestor semnale în laborator, cercetătorii speră să obţină culturi pure din aproape orice tip de celulă.

Profesorul Austin Smith (Edinburgh):

“Provocarea pentru noi este să înţelegem fiecare decizie şi felul în care aceasta poate fi controlată. Asta pentru a putea apoi să producem şi să furnizăm acele semnale, pentru a impune sistemului o anumită direcţie de evoluţie. Odată ajunşi în punctul în care acest lucru începe să se petreacă, realizezi brusc că poţi folosi rezultatele pentru a ataca diverse probleme medicale. Recent ne-am concentrat asupra încercărilor de a crea celule stem nervoase (ale creierului) din celule stem embrionare. Şi am reuşit. Aceste celule stem neurale nu mai sunt capabile să producă orice tip de celulă, ci doar trei tipuri, toate prezente la nivelul creierului. Aşadar, credem că acesta este un prim pas important spre crearea unui sistem important, foarte puternic şi util, care poate fi aplicat atât pentru selectarea medicamentelor, cât şi, în final, poate chiar pentru transplantare.”

Aceste celule umane produse în număr mare în laborator, oferă metode şi modele îmbunătăţite de testare şi selectare a noilor tratamente medicale şi pot reduce nevoile de testare pe animale. Aceleaşi celule ne pot ajuta să înţelegem mecanismele care duc la apariţia maladiilor complexe, precum Alzheimer, Parkinson şi diabet.

Profesorul Daniel Pipeleers (Bruxelles):

„Diabetul este o boală cronică şi este caracterizată de un nivel ridicat al zahărului în sânge, care rămâne ridicat din cauza unei cantităţi insuficiente de insulină. Ştim că insulina este produsă la nivelul pancreasului. Celulele respective poartă numele de celule beta. Transplantul acestor celule este deja o practică clinică. Aceste celule sunt izolate din organe donate. După transplantul lor, se poate normaliza starea suferinzilor de diabet. Se poate corecta diabetul. Obstacolul major existent în calea transplantului de celule beta în cazul diabeticilor îl reprezintă lipsa celulelor donate. Putem face doar 25 de transplanturi anual, şi asta în timp ce mai mult de 50,000 de pacienţi sunt trataţi cu insulină în Belgia.

Trebuie să depistăm tehnici alternative pentru a produce celule generatoare de insulină în laborator. Ceea ce încearcă cercetătorii este să examineze, în primă instanţă, acest drum, evoluţia de la celulele stem embrionare până la celulele beta producătoare de insulină, pentru a încerca mai apoi să izoleze diferitele etape, diferitele tipuri de celule stem care apar pe drumul spre celulele beta. Dacă apoi le putem izola şi lăsa să se dezvolte, să prolifereze în laborator vom putea obţine în continuare oricâte celule producătoare de insulină ne dorim. Iar acesta reprezintă scopul multor cercetători ai lumii.

Domeniul celulelor stem embrionare este o sferă de cercetare foarte captivantă. A deschis drumul spre o nouă lume, cea a medicinei regenerative. Există în prezent colaborări între toate laboratoarele care au expertiză în anumite subdomenii. Colaborând, vom fi într-o poziţie bună să examinăm, să investigăm potenţialul enorm al domeniului, numai că entuziasmul nu va face să dispară toate întrebările şi obstacolele de natură tehnică şi ştiinţifică existente, care vor trebui studiate foarte atent.”

Cercetarea în domeniul celulelor stem avansează rapid. În jurul lumii, noi descoperiri sunt anunţate mereu, dând naştere unor noi întrebări şi provocări adresate oamenilor de ştiinţă care încearcă să exploateze potenţialul acestor celule şi să revoluţioneze viitorul medicinei.

Profesorul Austin Smith (Edinburgh):

“Aşadar celulele sunt părţile constituente ale ţesuturilor şi organelor corpului omenesc. Şi mulţi oameni sunt interesaţi de asta. Ce mi-a aprins imaginaţia este faptul că, pe parcursul dezvoltării organismului, celulele trebuie de fapt să facă alegeri şi să decidă dacă se vor transforma în diferite tipuri de celule, iar înţelegerea modului în care este controlat acest mecanism de decizie... Dacă am putea înţelege asta, eu cred că am înţelege cu adevărat cel mai important lucru despre viaţă.”

 

Sursa:scientia.ro