Celule stem – ce sunt si cum se folosesc in transplant

Celulele stem reprezinta prezentul si viitorul in materie de noi tratamente medicale. Aflati din materialul urmator ce sunt si cum se folosesc in transplant aceste celule stem.

Cuprins:

1. Ce sunt celulele stem?
2. Tipuri de celule stem
3. Cercetari in domeniul celulelor stem
4. Recoltarea si stocarea celulelor stem
5. In ce boli poate fi utilizata terapia cu celule stem?
6. Transplantul de celule stem
7. Obstacole in tratamentul cu celule stem

Ce sunt celulele stem?

Celulele stem si potentialul lor de a vindeca unele boli sunt subiecte populare si in crestere. Dar ce sunt si de ce sunt atat de importante aceste celule?

Ce inseamna celule stem?

Celulele stem sunt celulele nediferentiate, primitive. Acestea au capacitatea de a se autoreplica si de a produce un numar mare de celule specializate. Ele sunt cele mai importante in timpul stadiului fetal cand coordoneaza cresterea si dezvoltarea unei singure celule intr-o fiinta umana complet formata.

La ce folosesc celulele stem?

Celulele stem ale embrionului uman au potentialul de a se divide si specializa in orice tip de celula a organismului uman. Dupa nastere, celulele stem continua sa existe in organism (celule stem adulte), dar sunt limitate pentru a reproduce celulele de care este nevoie pentru tesuturile si organele specifice in care exista, de exemplu in piele sau in oase.

Despre celulele stem

Celulele stem sunt materiile prime ale corpului – celule din care sunt generate toate celelalte functii specializate. In conditiile potrivite din corp sau laborator, celulele stem se divid pentru a forma mai multe celule numite celule fiice.

Aceste celule fiice fie devin celule stem noi (auto-reinnoire), fie devin celule specializate (de diferentiere) cu o functie mai specifica, cum ar fi celulele sanguine, celulele creierului, celulele musculare cardiace sau celulele osoase. Nicio alta celula din corp nu are capacitatea naturala de a genera noi tipuri de celule.

Tipuri de celule stem

Toate celulele stem se pot auto-reinnoi (pot face copii ale lor) si se pot diferentia (se pot dezvolta in celule mai specializate). Cu toate acestea, dincolo de aceste doua abilitati esentiale, celulele stem variaza mult in ceea ce pot si nu pot face si in circumstantele in care pot si nu pot face anumite lucruri. Acesta este unul dintre motivele pentru care cercetatorii folosesc toate tipurile de celule stem in investigatiile lor.

Celulele stem embrionare

Celulele stem embrionare sunt obtinute din masa celulara interna a blastocistului. La om, acesta se formeaza la trei pana la cinci zile dupa ce o celula de ou este fecundata de un spermatozoid. Un blastocist uman este aproximativ de dimensiunea punctului de deasupra acestui ”i”. Celulele stem embrionare sunt pluripotente, ceea ce inseamna ca pot da nastere fiecarui tip de celule din corpul complet format, dar nu si placentei si cordonului ombilical. Aceste celule sunt incredibil de valoroase. Ele ofera o resursa regenerabila pentru studierea dezvoltarii normale si a bolilor si pentru testarea medicamentelor si a altor terapii.

Celulele stem specifice tesutului

Celulele stem specifice tesutului (denumite si celule stem somatice sau adulte) sunt mai specializate decat celulele stem embrionare. De obicei, aceste celule stem pot genera diferite tipuri de celule pentru tesutul sau organul specific in care traiesc.

De exemplu, celulele stem formatoare de sange (sau celule stem hematopoietice) din maduva osoasa pot da nastere globulelor rosii, globulelor albe si trombocitelor. Cu toate acestea, celule stem hematopoietice nu genereaza celule hepatice, pulmonare sau cerebrale. In schimb, celulele stem din alte tesuturi si organe nu genereaza globule rosii, albe sau trombocite.

Celulele stem specifice tesutului pot fi dificil de gasit in corpul uman si nu par sa se auto-reinnoiasca in cultura la fel de usor precum celulele stem embrionare.

Celule stem mezenchimale

Celulele stem mezenchimale sunt diferite de celulele stem hematopoietice, care se recolteaza tot din cordon, dar din sangele de cordon ombilical. Celulele stem mezenchimale sunt celule nediferentiate care sunt capabile sa se auto-reinnoiasca si sa prolifereze. Ele pot fi izolate din cordonul ombilical (asa-numita Gelatina Wharton). Atat celulele stem mezenchimale cat si cele hematopoietice au o trasatura comuna. Ele pot fi colectate si stocate numai o data in viata – la nastere. Recoltarea de celule stem este o procedura simpla si sigura care poate salva viata in viitor.

Celule stem pluripotente induse

Celulele stem pluripotente induse (IPS) sunt celule care au fost proiectate in laborator prin transformarea celulelor specifice tesutului, cum ar fi celulele pielii, in celule care se comporta ca celule stem embrionare. Celulele IPS sunt instrumente critice pentru a ajuta oamenii de stiinta sa afle mai multe despre dezvoltarea normala si debutul si evolutia bolii si sunt utile si pentru dezvoltarea si testarea de noi medicamente si terapii.

Cercetari in domeniul celulelor stem

Celulele stem adulte nu prezinta probleme etice. Cu toate acestea, in ultimii ani, au existat controverse privind modul in care sunt obtinute celulele stem embrionare umane. In timpul procesului de recoltare a celulelor stem embrionare, embrionul este distrus. Acest lucru ridica preocupari etice pentru persoanele care cred ca distrugerea unui embrion fertilizat este o greseala morala.

Controverse

Oponentii cred ca un embrion este o fiinta vie. Ei nu cred ca ouale fertilizate ar trebui utilizate pentru cercetare. Acestia sustin ca embrionul ar trebui sa aiba aceleasi drepturi ca orice alt om si ca aceste drepturi ar trebui protejate.

Sustinatorii cercetarilor privind celulele stem, pe de alta parte, considera ca embrionii nu sunt oameni. Acestia atrag atentia asupra faptului ca cercetatorii primesc acordul cuplului donator ale caror oua si spermatozoizi au fost folosite pentru a crea embrionii. Sustinatorii mentioneaza, de asemenea, ca ouale fertilizate create in timpul fertilizarii in vitro oricum urmeaza sa fie aruncate, astfel incat acestea ar putea fi utilizate mai bine pentru cercetarea stiintifica.

Recoltarea si stocarea celulelor stem

Prelevarea de sange din cordonul ombilical

Oamenii de stiinta descopera continuu aplicatii noi pentru celulele stem. Acestia se bazeaza pe proprietatea celulelor stem de a nastere unei varietati mari de tipuri de celule.

Celulele stem reprezinta o populatie de celule capabile sa se multiplice si sa se diferentieze astfel incat sa dea nastere unor celule adulte capabile a indeplini anumite functii in organism.

Unde sunt celulele stem?

Celulele stem se gasesc in maduva osoasa, in sangele din cordonul ombilical si in sangele periferic. Celulele stem ale sangelui din cordonul ombilical pot prolifera si pot evolua spre componentele cele mai importante ale maduvei osoase, sangelui si sistemului imunitar. Sangele din cordonul ombilical este o sursa naturala de celule stem, mai bogata in celule stem decat maduva osoasa. Momentul nasterii reprezinta sansa unica de prelevare a acestui sange.

Celulele stem reprezinta o populatie de celule capabile sa se multiplice si sa se diferentieze astfel incat sa dea nastere unor celule adulte capabile a indeplini anumite functii in organism.

Aplicatiile celulelor stem

Azi, peste 70 de afectiuni severe, acute sau cronice, beneficiaza de tratament prin utilizarea celulelor stem: boli hematologice, maligne/non-maligne, boli metabolice, boli ereditare, tratamentul adjuvant al neoplaziilor.

Avantajele celulelor stem

Avantajul stocarii celulelor stem il reprezinta compatibilitatea de 100% in cazul unui transplant, eliminandu-se astfel riscul de rejet al grefei. In cazul transplantului de maduva osoasa, timpul scurt necesar de a obtine tesut compatibil este crucial pentru pacientii cu boli maligne agresive. Spre deosebire, celule stem din sangele cordonului ombilical pot fi disponibile pacientului in cateva zile. Acest lucru permite o initiere rapida a tratamentului.

Prelevarea celulelor stem?

Prelevarea sangelui din cordonul ombilical este o procedura neinvaziva, simpla, rapida. Se face la nastere, dupa sectionarea cordonului ombilical, de catre medicul care asista nasterea. Momentul prelevarii sangelui cordonal nu implica riscuri pentru mama sau nou-nascut. Transportul, procesarea si depozitarea sangelui prelevat se face de catre o firma specializata si acreditata de statul roman in acest domeniu, dar agreata de catre pacienta.

Clonarea unor celule stem adulte

In urma cu cativa ani, o echipa de cercetatori americani a reusit in premiera mondiala sa obtina celule stem embrionare din clonarea unor celule umane adulte. Celulele obtinute au pastrat informatia ADN specifica donatorului. Acest lucru a reprezentat un progres important in domeniul medicinei regenerative. Conform AFP, de la acest domeniu se asteapta tratarea unor patologii considerate in prezent incurabile.

Medicii isi pun mari sperante in acest procedeu de clonare. In timp, acesta poate duce la inlocuirea unor organe bolnave cu organe sanatoase perfect compatibile. Astfel, vor fi oferite solutii pentru vindecarea unor tipuri de cancer, a cecitatii sau a maladiei Alzheimer. La Bucuresti, cercetatorii de la Institutul de Biologie si Patologie Celulara ”N. Simionescu” studiaza utilizarea celulelor stem in regenerarea inimii dupa infarct, in conditiile in care, in tara noastra, patologia cardiaca este foarte frecventa.

Banca celule stem

In prezent, exista o multime de banci de celule stem in intreaga lume, inclusiv in Romania. Baby Stem este partenerul exclusiv pentru Romania al bancii de celule stem numarul 1 (in ceea ce priveste recoltarile lunare si eliberarile totale) din Germania, Seracell AG (www.seracell.de) – al carei sediu central se afla in Berlin. Pe langa tara noastra, Seracell este prezenta in Spania, Italia, Serbia si Egipt.

In ce boli poate fi utilizata terapia cu celule stem?

Utilizarea celulelor stem ca tratament

Celulele stem au captat interesul oamenilor de stiinta si al publicului datorita potentialei capacitati de a inlocui celulele bolnave.

Ce boli vindeca celulele stem

In prezent, cel mai des, celulele stem sunt utilizate in transplantul de maduva hematopoietica, folosit pentru tratamentul pacientilor cu anumite boli, de exemplu, leucemia, limfoame, anemie aplastica si unele afectiuni imune ereditare. Maduva hematopoietica, ca si sangele, contine celule stem sangvine capabile sa produca leucocite, eritrocite si trombocite noi si sanatoase.

Descoperire importanta facuta in urma cu doua decenii

In anul 1998, cercetatorii au facut un pas inainte prin izolarea celulelor stem embrionare si cresterea lor in laborator. Ei au descoperit, de asemenea, cum sa stopeze specializarea acestor celule si cum sa le mentina la un potential maxim pentru diferentiere. Aceasta descoperire a deschis calea cercetarii unor modalitati in care aceste celule sa fie directionate pentru a trata boli – de exemplu, cum pot fi stimulate pentru a produce celule nervoase sau renale noi. Asemenea celule este posibil sa fie utilizate in tratarea unor afectiuni ca boala Parkinson, boala Alzheimer sau insuficienta renala, boli care in prezent nu au tratament.

Alte descoperiri

O alta descoperire importanta facuta de curand releva faptul ca celulele stem adulte au fost gasite intr-un numar de tesuturi care nu ar trebui sa le contina, de exemplu, in creier, muschii scheletici, ficat, pancreas si cornee. Daca aceste celule au fost izolate si crescute in cultura, pot fi utilizate pentru a forma tesut sanatos acolo unde este nevoie. In plus, unele cercetari sugereaza ca celulele stem adulte pot fi stimulate sa formeze un tesut diferentiat, nu neaparat ca cel de origine.

Culturile de celule stem pot fi utilizate, de asemenea, pentru a testa efectele anumitor medicamente pe diferite tipuri de celule. Daca celulele testate arata ca medicamentele sunt sigure si eficiente, acestea pot fi testate ulterior pe animale si oameni.

Tratarea bolii Duchenne cu ajutorul celulelor stem

Boala Duchenne este o afectiune genetica cu transmitere autozomal recesiva X-linkata cauzata de o mutatie la nivelul genei responsabile de producerea distrofinei. Distrofina este o componenta a unui complex proteic si glicoproteic sarcolemal. Deficitul de distrofina cauzeaza degenerarea celulara, mai ales a celulelor musculare, dar nu numai. Deficitul de distrofina scade rezistenta membranei celulare determinand ruptura acesteia si o cascada de evenimente care va duce la necroza fibrelor musculare. Acest lant de evenimente se repeta pe parcursul vietii pacientului cu boala Duchenne.

Cum actioneaza celulele embrionare

Cercetatorii clinicii ”Emcell” Cell Therapy Clinic din Kiev recomanda pentru tratamentul acestei boli transplantul de celule embrionare care, conform studiilor efectuate, actioneaza prin urmatoarele mecanisme:

1. Noile celule intacte din punct de vedere genetic sunt capabile sa produca distrofina in organism. Distrofina va ajunge la celulele afectate prin mecanismul interactiunii celulare.
2. In procesul de determinare, diferentiere si morfogeneza, celulele stem embrionare produc generatii de celule specializate-musculare, nervoase, endoteliale si altele, care sunt necesare tesuturilor si organelor afectate.

In prezent sunt observati in cadrul clinicii Cell Therapy Clinic 6 pacienti cu DMD: 3 baieti ucrainieni, 2 din SUA si 1 din Emiratele Arabe. Tratamentul a fost inceput in stadii diferite de boala, stadii care sunt observate in functie de varsta (de la 6 la 12 ani), gradele de atrofie ale diferitelor grupe musculare si de asemenea gradul afectare a capacitatii de miscare (imobilizare la pat, in scaun cu rotile sau mobil).

Concluzii

Experienta permite urmatoarele concluzii:

1. Transplantul de celule stem embrionare intrerupe sau reduce substantial progresia bolii in orice stadiu al ei.
2. Dupa transplant, pacientii prezinta cresterea fortei musculare, imbunatatirea sau chiar reaparitia reflexelor pierdute, imbunatatirea functiilor organelor interne si imbunatatirea activitatii mentale si fizice.
3. Tratamentul pacientilor cu DMD necesita mai multe sedinte de terapie (cel putin 1 la 4-6-8 luni, mai ales in timpul perioadei de crestere), pentru a preveni atrofia musculara. Discontinuitatea tratamentului cu celule stem embrionare va permite progresia bolii.
4. Tratamentul cu celule stem embrionare in orice stadiu al bolii duce la rezultate pozitive considerabile.

Transplantul de celule stem

Transplantul de celule stem ofera o speranta celor cu anumite afectiuni sangvine sau ale maduvei osoase. Printre acestea se numar anemia, leucemia, limfomul si mielomul multiplu.

Celulele stem produc toate tipurile diferite de celule si tesuturi care intra in structura organismului.

Atunci cand o celula stem se divide, una dintre celulele care rezulta se specializeaza -formeaza anumite tipuri de celule in organism, cum ar fi celulele sangvine, cardiace sau cerebrale. Cealalta celula care apare dupa diviziune este o copie exacta a celulei stem originale si este disponibila pentru o diviziune ulterioara, atunci cand este necesar un proces reparator.

Transplantul de celule stem sangvine, recoltate din maduva osoasa sau din sange, poate permite organismului sa refaca ciclul celulelor sangvine sanatoase, atunci cand celulele existente sunt afectate, fie printr-o boala, fie printr-o medicatie care sa trateze boala. De exemplu, dozele mari de chimioterapie sau radioterapie utilizate pentru distrugerea celulelor canceroase pot distruge si celulele stem.

Recoltare celule stem

Celulele stem sanatoase ce produc celule sangvine genereaza 200 de miliarde de noi hematii transportatoare de oxigen, necesare zilnic organismului, precum si celulele care lupta contra infectiilor si plachetelor care ajuta la oprirea sangerarii.

Celulele sangvine pot fi extrase din maduva osoasa sau din sange, fie de la un donator, fie de la un individ care nu are nevoie de ele.

Tratament celule stem

Atunci cand se trateaza afectiunile sangvine, maduva osoasa este utilizata in mod clasic ca o sursa de celule stem producatoare de celule sangvine. Acest material spongios aflat in interiorul anumitor oase produce majoritatea celulelor stem. Dupa chimioterapie si radioterapie utilizate pentru tratarea cancerului, maduva osoasa se transplanteaza la un pacient care primeste tratament. Transplantul de maduva osoasa se efectueaza cu succes de mai mult de 30 de ani.

Utilizarea sangelui ca sursa de celule stem

Mai frecvent, se utilizeaza ca sursa de celule stem pentru transplant sangele decat maduva osoasa. La inceputul anilor ’80, cercetatorii au descoperit ca celulele stem circula prin sange. Aceste celule se numesc celule stem sangvine periferice. Ele sunt insuficiente in circuitul sangvin, dar exista medicamente care stimuleaza maduva osoasa sa elibereze un numar mai mare de astfel de celule in sange.

Utilizarea celulelor stem din sangele periferic este mai sigura in comparatie cu utilizarea celulelor din maduva osoasa, in mod particular la adultii varstnici. Acest procedeu se numeste transplant de celule stem sangvine periferice.

Transplant celule stem leucemie

Pacientii cu leucemie au fost printre primii care au primit un astfel de tratament. In multe cazuri, transplanturile de celule stem sange au facut posibila vindecarea. Astazi aceasta forma de terapie este oferita catre mii de pacienti cu leucemie din intreaga lume.

Obstacole in tratamentul cu celule stem

Mai sunt inca incercari majore cu care trebuie sa avem de-a face cand vine vorba de cercetarea celulelor stem.

Este nevoie ca cercetatorii sa inteleaga mai bine cum celulele stem se specializeaza cu scopul de a se stimula pentru a forma diferitele tesuturi. Exista, de asemenea, o ingrijorare ca celulele transplantate ar putea fi respinse deoarece aceste celule derivate din embrioni sau tesuturi fetale care ar fi diferite din punct de vedere genetic decat cele ale persoanei care le primeste.

O modalitate de a evita aceasta respingere implica prelevarea unei celule cu tot cu nucleul de la primitorul potential (alta decat ovul sau spermatozoid) si fuzionarea cu o celula – ou donatoare careia i s-a inlaturat nucleul (transfer nuclear celular somatic).

Donare celule stem

Celula astfel obtinuta contine propriul ADN al primitorului si nu ar provoca o rejectie din partea sistemului imunitar. Acest proces de transfer al ADN-ului este denumit donare terapeutica.

O alta metoda de a preveni rejectia

O alta cale de a evita rejectia este de a folosi propriile celule stem adulte pentru transplant. Problema este ca aceste celule stem adulte sunt prezente in numar mic in organism, astfel incat pot fi dificil de izolat si de extras. In plus, ele nu se multiplica si nu raman viabile la fel de mult ca celulele stem embrionare. De asemenea, ele pot contine mutatii ADN ce au putut aparea pe parcursul vietii.

Cercetarile legate de celulele stem sunt inca in desfasurare, iar pana la aplicatiile in tratamente trebuie sa mai treaca multi ani. Daca progresele cu transplanturile de maduva osoasa si sange sunt un indicator, celulele stem vor ajuta intr-o zi multi oameni.

Referinte:

1. https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/bone-marrow-transplant/in-depth/stem-cells/art-20048117
2. https://www.medicalnewstoday.com/articles/323343.php
3. https://www.closerlookatstemcells.org/learn-about-stem-cells/types-of-stem-cells/
4. https://www.healthline.com/health/stem-cell-research