Стволови клетки (СК) са неспециализирани клетки, уникални със своята способност да се размножават неограничено и в същото време при определени условия да се диференцират в определени типове клетки, изграждащи различните тъкани. Те попадат в обсега на научния интерес още през 19-ти век и до днес са обект на активни проучвания.
Техните необикновени качества са възможни благодарение на асиметричното им делене. Това е процес, при който всяка майчина стволова клетка дава началото на две дъщерни, едната от които остава стволова, а другата е програмирана да се превърне в определен клетъчен тип. Така се получава голямо количество клетки, способни да създадат дадена тъкан, което е от изключително значение, особено при нужда от регенерация на увредена част от организма.
Колония човешки стволови клетки (в центъра) заобиколени от фибробласти на мишка
Когато се говори за стволови клетки, най-често става въпрос за човешки, но стволови клетки имат и животните, а също и растенията.
Видове стволови клетки
Видовете стволови клетки биват два основни типа според източниците, от които те са получени: ембрионални стволови клетки (ЕСК) и стволови клетки от възрастен организъм. ЕСК се добиват от клетките на вътрешната клетъчна маса на бластоцисти във фазата преди имплантирането на ембриона в маточната стена. Те могат да дадат началото на трите зародишни слоя екто-, мезо- и ендодерма в in vitro условия.
Стволовите клетки, изолирани от възрастен организъм, са недиференцирани клетки, за които първоначално се е смятало, че могат да се диференцират само в клетки на тъканите, от които произхождат. По-късно обаче е установено, че имат много по-голяма пластичност и могат да се диференцират в други клетъчни видове.
Клетъчна диференциация на стволови клетки
На горната диаграма е изобразено 1 – симетрично делене на стволови клетки и 2 – асиметрично делене на стволови клетки. При второто се получават освен дъщерни стволови и дъщерни прогениторни. Последните са частично диференцирани клетки, които 3 – се делят и образуват дъщерни прогениторни клетки, а те от своя страна 4 – се диференцират напълно.
Източници на стволови клетки във възрастния организъм са костният мозък, кръвта, мастната тъкан, роговицата на окото, зъбната пулпа, черният дроб, кожата, храносмилателният тракт и панкреасът. Към стволовите клетките от възрастен организъм спадат мезенхимните стволови клетки. Те могат да дадат началото на мезенхимни тъкани като костна, хрущялна, мастна, мускулна и хемопоетични стволови клетки – от тях произлизат кръвните клетки.
Категории
Според възможностите си за диференциация стволовите клетки се разделят на следните категории:
- Тотипотентни – могат да се превърнат във всякакъв вид клетки на дадения организъм. Такава клетка е зиготата (оплодената яйцеклетка).
- Плурипотентни – имат минимална специализация и могат да дадат началото на почти всеки тип клетки. В тази категория попадат ембрионалните стволови клетки, а също така и индуцираните плурипотентни стволови (IPS) клетки.
- Мултипотентни – могат да се специализират в няколко вида клетки от определен тип. Такива са мезенхимните стволови клетки.
- Олигопотентни – имат още по-ограничени диференциационни способности. Например лимфоидните стволови клетки могат да произвеждат само клетки от лимфната система (като Т-лимфоцити).
- Унипотентни – могат да се самообновяват неограничено, но да се диференцират само в един вид клетки.
Индуцирани плурипотентни стволови клетки
Индуцираните плурипотентни клетки са възрастни (специализирани) клетки, превърнати в плурипотентни стволови чрез четири репрограмиращи фактора (Oct4, Sox2, cMyc и Klf4). Технологията за индуциране на плурипотентни стволови клетки от зрели клетки е дело на японеца Шиния Ямака. Той представя за първи път резултати от своите изследвания в тази област през 2006 година. През 2012-та получава Нобелова награда за това откритие.
Главното предимство на индуцираните плурипотентни стволови клетки е, че могат да се добиват от тъканите на възрастен организъм, без това да увреди индивида. Това ги различав от ЕСК, за чийто добив се налага унищожаването на ембриона. Именно заради леталната процедура по добив на ембрионални стволови клетки, тя е забранена със закон в някои държави.
Приложение в съвремененната медицина
Поради вече споменатите уникални свойства на стволовите клетки те са многообещаващ елемент в съвременната медицина. Стволовите клетки могат да намерят медицинско приложение по два начина: в клетъчните терапии и в тъканното инженерство.
При клетъчните терапии стволовите клетки се инжектират директно в увредената зона на организма. Към момента най-разпространена е терапията с хемопоетични стволови клетки. Прилага се при заболявания като левкемия, лимфоми и други патологии, свързани с кръвните клетки. Най-често терапиите са алогенни, т.е. трансплантираните клетки са от донор, различен от болния пациент. За да се избегне отхвърлянето от организма на трансплантираните клетки и терапията да е успешна, обикновено донорите трябва да са близки роднини на пациента.
Мезенхимни СК
Все по-голям интерес получават стволовите клетки и в областта на тъканното инженерство. При тези стратегии обикновено се комбинират мезенхимни клетки с подходящи биоматериали и се имплантират в увредения участък. Целта е с времето и при подходящите условия клетките да възстановят липсващата тъкан.
Чрез този подход се правят опити за лечение на редица социално значими заболявания като остеоартрит, инфаркт на миокарда, увреждания на централната нервна система, различни невродегенеративни патологии (синдром на Паркинсон, Алцхаймер и др.), изгаряния, мускулна дистрофия, слепота, глухота, плешивост и много други тежки медицински състояния, за които конвенционалната медицина не е открила лечение.
HIV-1 Вирусът на СПИН (в зелено); Според непотвърдена информация, в Калифорнийския университет (Лос Анджелис) се проучват сериозно възможностите стволови клетки да се използват в борбата с вируса на СПИН
Голямото предимство на мезенхимните стволови клетки в тъканното инженерство е, че могат да се изолират от собствените тъкани на пациента. По този начин може да се избегне отхвърлянето им от организма. Всички тези приложения на стволовите клетки все още се намират в етап на проучване. Много е важно да се постигне контролираната им диференциация точно в желания тип тъкан.
Друга важна функция, която изпълняват мезенхимните стволови клетки, е имунорегулаторната. Мезенхимните стволови клетки секретират редица фактори, които повлияват активността на клетките на имунната система (B – и Т – лимфоцити и др.). Това тяхно свойство може да бъде от полза за третиране на автоимунни заболявания като лупус, диабет тип I, болест на Крон, множествена склероза и други патологии, при които имунната система на болния атакува собствените му тъкани.
Банки за СК
Именно заради тези обещаващи качества на стволовите клетки напоследък все по-срещана практика е изолирането им от пъпна връв или плацента след раждане. Така добитите клетки се съхраняват замразени в т. нар. тъканни банки. Идеята при евентуално възникнало заболяване на детето в бъдеще, да бъдат размразени и използвани за лечение.
Към настоящия момент съществуват успешни опити за „отглеждане“ на месо от стволови клетки в in vitro условия. Така създадени продукти, обаче, все още са твърде скъпи и недостъпни за масовия пазар.
Стволовите клетки със своите изключителни характеристики са обект на нарастващ научен интерес. На тях се възлагат големи надежди за справянето с множество тежки заболявания, за които няма успешно лечение до момента.
Много интересна и пълна информация. Сред всичко, което има в мрежата, човек може да се обърка.