CELULELE STEM

CELULELE STEM

Celulele stem, sunt celule care pastreaza proprietatea de a se reinnoi continuu prin diviziune celulara si care se pot diferentia intr-o varietate larga de celule specializate.

Exista trei mari categorii de celule stem: celule stem embrionare, celule stem adulte si celule stem din cordonul ombilical.

Celule stem embrionare au rolul de a se transforma in celule specializate din care se va forma embrionul si apoi fatusul. Au avantajul de a se diferentia de un numar nelimitat de ori.

Celulele stem din cordonul ombilical sunt celule multipotente care se pot diferentia intr-un numar limitat de celule specializate si care pot fi prezervate si conservate dupa nasterea fatului pentru un timp nedeterminat. Cordonul ombilical este separat de fat imediat dupa nastere si in conditii normale este aruncat. In tarile in care exista programe specializate, la cererea parintilor si contra cost, acest cordon ombilical poate fi prezervat in conditii speciale in ideea ca daca fatul sau un membru al familiei au nevoie de un transplant de celule stem la o data ulterioara, se poate incerca folosirea lui. Actualmente exista in lumea vestica banci de celule stem din cordonul ombilical care au o vechime de peste 15 ani.

Celulele stem adulte se gasesc atat la adult cat si la copil si au rolul de a inlocui celulele distruse sau moarte cu altele noi. Din punct de vedere teoretic, aceste celule se pot divide de un numar nelimitat de ori atata timp cat organismul in care cresc traieste. Cand o celula stem se divide, rezulta 2 celule identice, fiecare dintre ele avand potentialul de a ramane fie celula stem si a produce alte generatii de celule stem, fie de a deveni o celula mult mai specializata cum ar fi: globulele rosii, fibrele musculare, nervii etc.

Celulele stem au fost descoperite in urma cu mai mult de 20 de ani, initial la embrionii de soareci. In 1998 s-a descoperit modalitatea de a izola celule stem embrionare umane si de a le face sa creasca in laborator. Embrionii folositi in aceste studii au fost creati in vitro (in eprubeta) in clinici de infertilitate si cand nu au mai fost folositi in acest scop, au fost donati pentru cercetare cu consimtamantul donatorilor.

In ultimii ani celulele stem din oricare din cele trei tipuri au fost mentionate des in mass-media, datorita cercetarilor care se fac in incercarea de a gasi o cura pentru diferite boli grave cum ar fi: boli degenerative ale sistemului nervos, diabetul, bolile de inima, anumite tipuri de cancer, arsuri de grad 3 si 4 etc.

Principiul care sta la baza acestor cercetari este ca celulele stem transplantate de la alte organisme pot repara un tesut care si-a pierdut capacitatea de autoreparare.

Probabil cel mai cunoscut tip de tratament in care sunt folosite celulele stem este transplantul de maduva osoasa la pacientii cu leucemie, anumite tipuri de cancer sau cu diferite boli de sange. In acest caz celulele transplantate provin fie prin recoltarea de la o ruda de sange, fie de la pacientul insusi si nu implica nici un risc major pentru donator.

Ca sa puteti intelege mai bine acest proces o sa va explic pe scurt ce este leucemia. Este o boala de sange care afecteaza celulele albe (leucocitele). Ca si celelalte tipuri de celule sangvine, leucocitele se formeaza in maduva osoasa din celule stem adulte. Leucocitele sunt apoi eliberate in sange unde contribuie la lupta impotriva infectiilor. Cateodata, aceste celule incep sa creasca si sa functioneze anormal, devenind canceroase. Isi pierd proprietatea de a lupta impotriva infectiilor si chiar pot interfera cu activitatea normala a unor organe.

Pentru a trata cu succes leucemia, trebuie inlaturate toate celulele albe anormale pentru a permite unor celule noi si sanatoase sa le ia locul. Acest lucru se face de obicei prin chimioterapie. Cu toate acestea, sunt cazuri in care aceasta nu este eficienta si atunci se recurge la transplantul de celule stem din maduva osoasa. Acest tratament este foarte complex. Ca sa se poata face transplantul trebuie ca initial toate celulele stem din maduva pacientului si toate celulele albe bolnave trebuie sa fie inlaturate. Aceasta se face printr-o combinatie de chimioterapie si iradiere a intregului corp. Apoi o cantitate mica de celule stem de la un donor este introdusa in sangele recipientului. Daca transplantul are succes, celulele stem noi vor migra in maduva osoasa a pacientului si vor produce limfocite noi, sanatoase. Acest tip de transplant are deja o vechime de 20-30 de ani, este foarte bine studiat si nu reprezinta nici un fel de pericol pentru donator.

In ultimul timp, cercetatorii s-au indreptat spre alte potentiale recomandari de folosire a celulelor stem.

Probabil cea mai importanta aplicatie a celulelor stem umane este generarea de celule si tesuturi care pot fi folosite in asa numitele cell-based therapies (tratamente pe baza de celule stem). In mod curent, cand organele unor pacienti nu mai pot functiona normal, se recurge la un transplant, bineinteles daca un organ sanatos este valabil. Insa cererea este mult mai mare decat oferta si de aceea cercetatorii s-au indreptat catre alte surse, cum ar fi celulele stem. Acestea pot fi directionate sa se diferentieze in celule specializate care pot inlocui tesuturile bolnave din boli ca: Parkinson, Alzheimer, leziuni de coloana vertebrala, accidente vasculare cerebrale, boli cardio-vasculare, diabet, osteoartrita si artrita reumatoida.

De exemplu se incearca obtinerea de fibre musculare cardiace sanatoase in laborator si apoi transplantarea lor la pacienti cu boli cardiovasculare cronice. Cercetari preliminarii pe soareci si alte animale indica faptul ca prin transplantarea de celule stem din maduva osoasa sau celule stem embrionare intr-o inima bolnava, se pot genera fibre musculare cardiace sanatoase care pot regenera cu succes tesutul cardiac afectat.

La pacientii care sufera de diabet insulino-dependent (tip I), celulele pancreatice normale care produc insulina sunt distruse de catre sistemul imun al pacientului. Studii recente arata ca este posibil sa se foloseasca celule stem embrionare umane pentru a produce celule pancreatice secretoare de insulina care pot fi mai departe transplantate la pacientii cu diabet de tip I.

Desigur ca descoperirea si folosirea celulelor stem a produs foarte multe controverse, mai ales din punct de vedere etic. Sursa acestor celule este inca un subiect foarte discutat. Desi cum am mentionat mai sus, exista indicatii in care sunt folosite celule stem adulte, celulele stem embrionare continua sa fie cele mai promitatoare. Aceste celule sunt obtinute de la embrioni de 5-7 saptamini (blastocist) sau de la fetusi avortati la varste foarte fragede (celule germinative).

Exista patru surse majore de celule stem embrionare. Prima sursa de embrioni sunt clinicile de fertilizare in vitro, asa cum am mentionat mai sus. Embrionii care din diferite motive nu sunt implantati in uterul unei mame, pot fi folositi in scopuri de cercetare, bineinteles cu consimtamantul donatorilor.

A 2-a sursa sunt celulele rezultate din fecundarea ovulelor si spermatozoizilor aflati in banci de fertilitate.

A 3-a sursa sunt celulele stem embrionare create prin SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer=transfer nuclear de la celule somatice). Acesta este procesul prin care materialul genetic al unei celule oarecare din corp este transferat la un ovul, rezultand deci un embrion obtinut fara fertilizarea cu ajutorul unui spermatozoid. Se suspecteaza ca de fapt aceasta este o tehnica de clonare, lucru care ridica multe intrebari in jurul acestui subiect.

Ultima sursa sunt fetusii proveniti din avorturi in primul trimestru de sarcina.

Cercetarile ce necesita celule embrionare umane sunt controversate, pentru ca, de obicei, pentru a initia o linie celulara cu celule stem este nevoie de distrugerea unui embrion.

Deocamdata singurele aplicatii in practica ale celulelor stem sunt transplanturile de maduva osoasa, in care se folosesc celule stem adulte, fara nici un risc letal pentru donator.

Transplantul de celule stem embrionare este inca in curs de cercetare si sunt inca foarte multe intrebari la care trebuie sa se raspunda innainte ca acest procedeu sa fie pus in practica pe scara larga.

CE ESTE CELULA STEM? CE FACE EA?

In timpul in care cititi aceasta fraza, de la formarea unui embrion se dezvolta mii de celule stem. Initial aceste celule sunt nespecializate, ceea ce inseamna ca soarta lor este nedecisa, dar ele au un mare potential . Celulele stem sunt pluripotente, ceea ce inseamna ca pot deveni orice celula, tesut sau organ din viitorul organism.

Singurile limitari in domeniul celulelor stem sunt date de cercetarile aflate la inceput. Sa ne imaginam ca am putea reda memoria celor suferinzi de Alzheimer, ca am putea inlocui pielea celor care si-au lezat-o intr-un accident sau ca am putea reda mersul unei persoane dependente de carucior. Inainte ca oamenii de stiinta sa foloseasca celulele stem in scopuri terapeutice, trebuie ca mai intai sa le poata controla imensul potential. Nu se poate trata o boala pana nu se cunoste cum se pot manipula si controla celule stem astfel incat sa produca tesutul sau organul dorit.

In acest articol vom putea vedea celule stem , cum lucreaza, descoperi potentialul imens in tratarea bolilor si vom intra in controversata lume a dezbaterilor legate de utilizarea celulelor stem in tratamente.Ce sunt celulele stem? O celula stem este caramida de baza a organismului uman. Celulele stem ale unui embrion vor da nastere oricarei celule, tesut, organ din corpul fatului. Spre deosebire de o celula obisnuita care se poate diviza si sa dea nasterea la o noua celula , dar de acelasi tip , celulele stem sunt pluripotente. Cand se divid pot da nastere oricarui tip de celule din cele 220 celule diferite existente in corpul uman. Celulele stem au capacitatea de a se reinnoi -- se pot auto-reproduce de mai multe ori.

Exista doua tipuri de celule stem: celulele stem embrionare si celulele stem adulte. Celulele stem embrionare provin din embrioni -- celule provenite din primul stadiu al dezvoltarii umane. Un embrion aflat intre trei si cinci zile, contine celule stem angajate in crearea de diferite tesuturi si organe pentru viitorul fat.

La adultii celule stem se mai gasesc in inima, creier, oase, plamani si alte organe. Sunt rezerva noastra pentru regenerarea celulelor distruse de boli din organism. Initial se credea ca celule stem adulte sunt cu mult mai limitate in posibilitati decat cele embrionare si ca ar da nastere doar la tesuturi de tipul celor din care provin, dar noile cercetari ne indica faptul ca celulele stem adulte pot genera si alte tipuri de tesuturi . De exemplu, celulele hepatice pot fi folosite pentru producerea de insulina, care de obicei este creata de pancreas. Aceasta capacitate este cunoscuta ca plasticitate sau transdiferentiere.

De unde obtin cercetatorii celulele stem?

Obtinerea de celule stem pentru cercetare La inceputul anilor 1980 cercetatorii reuseau sa extraga celule stem embrionare de la soareci, si sa-i dezvolte sub observatie in laborator. In 1998, au produs celule stem embrionare umane pentru prima data in laborator.

De unde obtin cercetatorii embrioni umani? Embrionii pot fi obtinuti prin reproductie -- prin fecundarea ovului de catre un spermatozoid -- sau prin clonare. Cercetatorii nu sunt nevoiti sa creeze embrioni din spermatozoizi si ovule, pentru ca ii pot obtine la clinicile de fertilizare. Uneori cuplurile care incearca sa aiba un copil creaza mai multi embrioni (prin metoda in-vitro) dar nu sunt toti folositi. Ei ii pot dona pentru cercetare, altfel vor fi distrusi.

O alta metoda de creare a embrionilor este prin tehnica numita clonare terapeutica. Aceasta tehnica contopeste o celula (de la pacientul care era nevoie de terapia prin celule stem ) cu un ovul donat. Nucleul ovulului este inlocuit cu nucleul din celula pacientului. (vezi cum se face clonarea ptr detalii despre tehnica). Acest ovul este stimulat chimic sau electric sa se divida iar embrionul rezultat va purta materialul genetic al pacientului astfel scazand sansele ca organismul sa respinga celulele stem implantate.

Ambele metode sunt controversate (folosirea de embrioni existenti, sau creare de embrioni in scopuri terapeutice ) . Dar mai intai sa aflam cum pot cercetatorii inmulti controlat celule stem in conditii de laborator pentru studiu.

Inmultirea celulelor stem in Lab Un embrion dupa 3-5 zile este numit blastocist. Un blastocist este format din ~100 de celule.

Celulele stem sunt celule din cercul din interiorul blastocistului. Ele urmeaza a se specializa in cellule, tesuturi, organe.

Cercetatorii extrag celule stem din blastocist si le cultiva (sunt depuse intr-o solutie bogata in nutrienti ) in eprubete in laborator. Dupa ce celulele s-au divizat de cateva ori , si au devenit prea multe ptr o eprubeta sunt depozitate in mai multe eprubete. In numai cateva luni se pot obtine milioane de celule stem. Celulele stem embrionare aflate in cultura dupa cateva luni , fara a se specializa, sunt asa numitele linii de celule stem. Liniile de celule pot fi inghetate si distribuite catre laboratoare.

Celulele stem adulte sunt mai greu de extras si produs decat cele embrionare. Celulele stem adulte, pe langa faptul ca sunt foate greu de gasit sunt si foarte dificil de manipulat.

Dar si celule stem embrionare sunt greu de manipulat si controlat in conditii de laborator. Cercetatorii inca mai au probleme in modul de obtinere a unui anumit tesut.

Stadiul cercetarilor Cercetatorii ar dori sa poata dezvolta un anumit tip de celule, doar cele necesare unui transplant pentru a putea inlocui tesutul bolnav. Din pacate cercetatorii nu stiu inca sa poate face ca celulele stem sa se diferentieze intr-un anumit tesut sau celula si sa controleze aceasta diferentiere din momentul transplantului.

Daca luam in considerare diabetul.... Pentru ai trata pe diabetici, cercetatorii trebuie nu numai sa obtina celule ce produc insulina, dar si sa determine cum aceste celule vor crea insulina necesara in organism.

In mod natural, celulele stem se diferentiaza datorita unor cauze interne si externe. Cauzele interne sunt genetice, informatia aflata in fiecare celula fiind ca o serie de instructiuni despre functionare. Cauzele externe sunt de natura chimica eliberata de alte celule, care pot modifica evolutia celulei stem.

Cercetatorii stiu ca transmiterea materialului genetic este esentiala in procesul de diferentiere. Este necesara identificarea unor semnale ce duc la diferentierea celulelor. Cercetatorii inca studiaza aceste semnale. Mai sunt si alte obstacole in utilizarea celulelor stem ca tratament. Exista problema respingerii, in cazul in care celulele sunt provenite de la un embrion donat, sistemul imunitar al organismului primitor poate respinge transplantul. Folosirea celulelor stem adulte ar putea rezolva aceasta problema, numai ca celulele stem adulte sunt mai putin 'flexibile' decat celulele stem embrionare si sunt mult mai greu de manipulat in laborator.

Utilizarea celulelor stem in tratarea bolilor Atunci cand cercetatorii vor putea controla modul de diferentiere al celulelor, le vor putea folosi in tratarea unor variate tipuri de boli.

In primul rand, celulele stem pluripotente pot fi folosite pentru testarea medicamentelor pentru a le creste eficienta. Un medicament ar putea fi incercat pe un anumit tip de celula, astfel rezultatele ar fi mai rapide si mai evidente, decat prin metoda clinica actuala. Ca exemplu cercetatorii ar putea folosi o celula stem cancer daca este oprita de la dezvoltare sau inmultire sub influenta unui medicament.

Celulele stem pot fi folosite pentru vindecarea unor celule sau tesuturi care au fost distruse de boli sau leziuni. Acest tip de tratament este cunoscut ca terapie bazata pe celule. O potentiala aplicatie ar putea fi injectarea in inima a unor celule, pentru a le substituii pe cele moarte in urma unui atac de cord. In Clinica Mayo cercetatorii studiaza acest scenariu pe soareci. Li se induce un atac de cord dupa care li se injecteaza in inima celule stem embrionare. Celulele Stem implantate, se transforma in celule musculare ptr a inlocui tesutul muscular afectat, imbunatatind astfel functionarea inimii.

Celulele stem pot fi folosite si la tratarea maladiei Parkinson. La pacientii ce sufera de Parkinson celulele ce produc substanta chimica numita dopamina sunt in deficit. Fara dopamina, miscarile lor sunt bruste si necoordonate, si insotite de un tremur incontrolabil. In studii , cercetatorii au implantat in creierul unor soareci celule embrionare. Celulele stem transplantate au inceput sa produca dopamina imbunatatind conditia soarecilor suferinzi.

Bolile care ar putea fi tratate prin celule stem ar putea fi: Parkinson Diabet Afectiuni cardiace Arsuri Alzheimer Tulburari ale vederii

Din 1991, cand a fost diagnosticat cu maladia Parkinson (o boala degenerativa a creierului care afecteaza miscarea), actorul Michael J. Fox a alocat prin fundatia lui mai mult de 35 milioane $ pentru cercetare si spera ca cercetatorii sa poate obtine dopamina, o substanta chimica aflata in deficienta la pacientii sufererinzi de Parkinson.

De asemeni, fosta prima doamna Nancy Reagan este un avocat al cercetari in domeniul celulelor stem dupa ce sotul ei, ex presedintele Ronald Reagan -diagnosticat cu Alzheimer, alta boala degenerativa a creierului, a murit in vara anului 2004.

Studiul celulelor stem a devenit un subiect fierbinte atat in comunitatea stiintifica precum si in cea religioasa. La baza acestei dispute sta o singura intrebare: ?Cand embrionul are suflet? ?

Pentru a avea celule stem cercetatorii trebuie sa foloseasca un embrion. Pentru a obtine celule stem , embrionul va fi sacrificat. Cu toate ca acel embrion nu contine decat 4-5 celule, unii lideri religiosi spun ca distrugerea embrionului este echivalenta cu o crima.

Adesea apare si idea de clonare. Teama de clonare, a aparut odata cu reusita unor cercetatori scotieni, care au creat oaia Dolly in 1997.

Pentru a evita disputa, cercetatorii folosesc celule stem adulte fortate sa se comporte ca celule stem embrionare. Cu toate acestea celulele stem adulte nu sunt la fel de pluripotente ca cele embrionare. Celulele Stem si Politica Celulele stem au fost motiv de dezbatere in alegerile prezidentiale din 2004. In timpul campaniei prezidentiale candidatul John Kerry vroia sa ridice interdicatia de cercetare in domeniul celulelor stem, pentru ca ar fi o metoda de tratament a unor persoane suferinde de diferite disabilitati. Presedintele George W. Bush a spus ca este de acord cu cercetarea pe actualele linii de celule, dar din motive etice nu este de acord cu producerea de alte linii noi. Presedintele Bush a castigat al doilea madat la Casa Alba.

Cercetatorii reusesc sa multiplice celule stem adulte

Datorita controverselor ce planeaza asupra metodelor de obtinere a celulelor stem embrionare, cercetatorii si-au concentrat eforturile pe cele adulte, care ar putea deveni o arma la fel de redutabila impotriva bolilor.

Totusi, pana in prezent, reproducerea lor in laborator a fost aproape imposibila, si asta datorita ?refuzului? celulelor stem adulte de a se diferentia in tesut matur odata izolate de organism.

Din fericire, o echipa de cercetatori condusa de Profesorul de Biologie Harvey Lodish a descoperit o metoda de a multiplica o celula stem adulta de 30 de ori, o reusita ce promite progrese substantiale, mai ales pentru transplanturile de maduva.

"O crestere de 30 de ori este de zece ori mai mult decat a reusit cineva pana acum", a declarat Harvey Lodish, autorul lucrarii publicate in Revista de Medicina.

"Cercetatorii au lucrat ani de zile cu aceste celule si nu am vazut niciodata o astfel de crestere", a adaugat Chengcheng Zhang, unul dintre cei implicati.

In prezent, unii pacienti cu diferite afectiuni sanguine sunt tratati cu celule stem, ce pot fi obtinute fie din maduva donatorului, fie din cordonul ombilical al unui nou-nascut.

Totusi, in ambele cazuri, numarul efectiv al celulelor stem este aproape tot timpul mai mic decat cel necesar pentru tratarea pacientului. Aceasta tehnica ar putea remedia problema.

Pe langa beneficiile legate de tratamentele cu celule stem, aceasta noua descoperire contribuie la o mai buna intelegere a procesului ce are loc cand celula stem se hotaraste sa se diferentieze intr-una de un anumit fel.

"Vrem sa aflam o multime de lucruri, cum ar fi tipul genelor active din aceste celule stem sau cum decide celula sa se dezvolte intr-un anumit tip", a declarat Lodish.