Čo sú kmeňové bunky a prečo sú dôležité?

Myšlienka zázračného lieku a samoliečenia tiel je obzvlášť fascinujúca. Výskum kmeňových buniek prináša regeneratívnu medicínu o krok bližšie, ale veľa myšlienok a konceptov zostáva kontroverzných. Čo sú to teda kmeňové bunky a prečo sú také dôležité?

Kmeňové bunky sú typom bunky, z ktorej sa môže vyvinúť mnoho ďalších typov buniek. Kmeňové bunky sa tiež môžu obnovovať delením, aj keď boli dlho neaktívne.

Ľudské telo potrebuje na fungovanie mnoho rôznych typov buniek, ale neprodukuje každý bunkový typ, ktorý je úplne sformovaný a pripravený na použitie. Namiesto toho produkuje kmeňové bunky, ktoré majú širokú škálu možných funkcií. Kmeňové bunky sa však musia stať špecifickým typom buniek, aby boli užitočné.

Keď sa kmeňová bunka rozdelí, nové bunky sa môžu stať ďalšou kmeňovou bunkou alebo špecifickou bunkou, ako napríklad krvnou bunkou, mozgovou bunkou alebo svalovou bunkou.

Vedci nazývajú kmeňovú bunku nediferencovanou bunkou, pretože sa z nej môže stať akákoľvek bunka. Naproti tomu napríklad krvná bunka je „diferencovaná“ bunka, pretože už je to konkrétny druh bunky.

Kmeňové bunky v terapii

Kmeňové bunky môžu byť kľúčom k regeneratívnej medicíne, v ktorej sa telo sám uzdravuje.

V niektorých tkanivách hrajú kmeňové bunky zásadnú úlohu pri regenerácii, pretože sa môžu ľahko deliť a nahradiť mŕtve bunky.

Vedci sa domnievajú, že znalosť fungovania kmeňových buniek môže viesť k možnej liečbe chorôb, ako je cukrovka a srdcové choroby.

Napríklad, ak srdce niekoho obsahuje poškodené tkanivo, lekári môžu byť schopní stimulovať rast zdravého tkaniva transplantáciou laboratórne vypestovaných kmeňových buniek do srdca človeka. To by mohlo spôsobiť obnovenie srdcového tkaniva.

Vedci z malej štúdie publikovanej v Časopis kardiovaskulárneho translačného výskumu túto metódu otestovali.

Výsledky ukázali 40-percentné zníženie veľkosti zjazveného srdcového tkaniva spôsobeného infarktom, keď lekári transplantovali kmeňové bunky do poškodenej oblasti.

Lekári vždy považovali tento druh zjazvenia za trvalý a neliečiteľný.

Táto malá štúdia sa však zúčastnila iba 11 účastníkov. To sťažuje určenie, či zlepšenie funkcie srdca bolo výsledkom transplantácie kmeňových buniek, alebo či to bolo spôsobené niečím iným.

Napríklad všetky transplantácie sa uskutočnili, keď jednotlivci podstúpili operáciu bypassu srdca, takže je možné, že zlepšenie srdcových funkcií bolo spôsobené skôr bypassom ako liečením kmeňovými bunkami.

Vedci plánujú s cieľom ďalšieho skúmania vykonať ďalšiu štúdiu. Táto štúdia bude zahŕňať kontrolnú skupinu ľudí so srdcovým zlyhaním, ktorí podstúpia operáciu bypassu, ale ktorí nedostávajú liečbu kmeňovými bunkami.

Ďalšie vyšetrovanie zverejnené v Komunikácia o prírode v roku 2016 navrhuje, že terapia kmeňovými bunkami by mohla byť základom personalizovanej liečby cukrovky.

Na myšiach a v laboratórne pestovaných kultúrach vedci úspešne produkovali bunky vylučujúce inzulín z kmeňových buniek pochádzajúcich z kože ľudí s cukrovkou 1. typu.

Jeffrey R. Millman, odborný asistent medicíny a biomedicínskeho inžinierstva na Lekárskej fakulte Washingtonskej univerzity a prvý autor, hovorí:

"Teoreticky, ak by sme mohli nahradiť poškodené bunky u týchto jedincov novými beta bunkami pankreasu - ktorých primárnou funkciou je ukladanie a uvoľňovanie inzulínu na kontrolu hladiny glukózy v krvi - pacienti s cukrovkou 1. typu by už nepotrebovali injekcie inzulínu."

Jeffrey R. Millman

Millman dúfa, že tieto beta bunky odvodené z kmeňových buniek môžu byť pripravené na výskum na ľuďoch do 3 až 5 rokov.

"To, čo si predstavujeme, je ambulantný zákrok, pri ktorom by sa nejaké zariadenie naplnené bunkami umiestnilo tesne pod kožu," uviedol.

Kmeňové bunky môžu mať obrovský potenciál pri vývoji nových terapií.

Kmeňové bunky vo vývoji liekov

Vedci používajú kmeňové bunky na vývoj a testovanie nových liekov.

Jedným zo spôsobov, ako vedci v súčasnosti používajú kmeňové bunky, je vývoj a testovanie nových liekov.

Typ kmeňových buniek, ktoré vedci bežne používajú na tento účel, sa nazývajú indukované pluripotentné kmeňové bunky.

Jedná sa o bunky, ktoré už prešli diferenciáciou, ale ktoré vedci geneticky „preprogramovali“ pomocou vírusov, aby sa mohli deliť a stať sa z nich akákoľvek bunka. Takto pôsobia ako nediferencované kmeňové bunky.

Vedci môžu z týchto pluripotentných kmeňových buniek vypestovať diferencované bunky, ktoré sa podobajú napríklad rakovinovým bunkám. Vytvorenie týchto buniek znamená, že ich vedci môžu použiť na testovanie protirakovinových liekov.

Vedci už touto metódou vyrábajú širokú škálu rakovinových buniek. Pretože však zatiaľ nemôžu vytvárať bunky, ktoré riadeným spôsobom napodobňujú rakovinové bunky, nie je vždy možné presne replikovať výsledky.

Fungujú súčasné terapie kmeňovými bunkami?

V posledných rokoch sa otvorili kliniky poskytujúce ošetrenie kmeňovými bunkami.

Štúdia z roku 2016 publikovaná v Bunková kmeňová bunka iba v USA napočítal 570 týchto kliník. Ponúkajú terapie založené na kmeňových bunkách pre poruchy od športových úrazov po rakovinu.

Terapia kmeňovými bunkami je však stále väčšinou skôr teoretická než založená na dôkazoch.

Veľmi málo ošetrení kmeňovými bunkami sa dokonca dostalo do najskoršej fázy klinického skúšania. Vedci uskutočňujú väčšinu súčasných výskumov na myšiach alebo Petriho miskách.

Napriek tomu americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) umožňuje klinikám injikovať ľuďom ich vlastné kmeňové bunky, pokiaľ majú bunky vykonávať iba svoju normálnu funkciu, podľa Bunková kmeňová bunka.

Odkiaľ pochádzajú kmeňové bunky?

Vedci môžu zbierať kmeňové bunky rôznymi spôsobmi.

Embryonálne kmeňové bunky pochádzajú z embrya, ktoré je staré len pár dní.

Vedci môžu extrahovať dospelé kmeňové bunky z rôznych druhov tkanív, vrátane mozgu, kostnej drene, krvných ciev, kostrového svalstva, kože, zubov, čriev, pečene a iných.

Plodová voda obsahuje kmeňové bunky. Mnoho žien sa rozhodne pre test amniocentézy, ktorý kontroluje vrodené postihnutia ešte pred narodením dieťaťa. Ak lekár tekutinu uchová, mohli by ju v budúcnosti použiť na liečbu iných stavov buď počas tehotenstva alebo po narodení.

Indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPS bunky) sú bunky, ktoré môžu vedci preprogramovať tak, aby pôsobili ako kmeňové bunky na použitie v regeneratívnej medicíne.

Po zhromaždení kmeňových buniek ich vedci zvyčajne uskladňujú v tekutom dusíku na ďalšie použitie.

Etické problémy

Historicky je použitie kmeňových buniek v lekárskom výskume kontroverzné.

Je to tak preto, lebo keď sa terapeutické využitie kmeňových buniek dostalo do povedomia verejnosti koncom 90. rokov, vedci odvodili ľudské kmeňové bunky z embryí.

Mnoho ľudí nesúhlasí s používaním ľudských embryonálnych buniek na lekársky výskum, pretože extrakcia kmeňa znamená zničenie embrya.

To vytvára zložité problémy, pretože ľudia majú rôzne viery v to, čo predstavuje začiatok ľudského života.

U niektorých ľudí sa život začína narodením dieťaťa alebo vývojom embrya v plod. Iní sa domnievajú, že ľudský život začína počatím, takže embryo má rovnaké morálne postavenie a práva ako ľudský dospelý alebo dieťa.

Prezident George W. Bush mal silné pro-life náboženské názory a v roku 2001 zakázal financovanie výskumu ľudských kmeňových buniek.

Vláda prezidenta Obamu však umožnila čiastočné stiahnutie týchto výskumných obmedzení.

Do roku 2006 však vedci už začali používať pluripotentné kmeňové bunky. Vedci neodvodzujú tieto kmeňové bunky od embryonálnych kmeňových buniek. Výsledkom je, že táto technika nemá rovnaké etické obavy.

S týmto a ďalším nedávnym pokrokom v technológii kmeňových buniek sa postoje k výskumu kmeňových buniek pomaly začínajú meniť.

Aktuálny výskum

Výskum kmeňových buniek pomáha vedcom pochopiť, ako sa organizmus vyvíja z jednej bunky a ako zdravé bunky nahrádzajú chybné bunky u ľudí a zvierat.

Pochopenie rakoviny

Mnoho závažných zdravotných stavov, ktoré sa vyskytujú u ľudí, ako je rakovina a vrodené postihnutia, sa stane, pretože bunky sa abnormálne delia.

Lepšie pochopenie kmeňových buniek môže poskytnúť náhľad na to, ako tieto choroby vznikajú, a možné možnosti liečby.

Regeneratívna medicína

Kmeňové bunky majú prísľub v mnohých oblastiach zdravia, od znižovania počtu jaziev na srdci až po opravu chrupu.

V júni 2016 získali dvaja vedci druhú cenu v kategórii materiálov vo vznikajúcej technologickej súťaži Kráľovskej spoločnosti pre chémiu Spojeného kráľovstva za vytvorenie syntetického biomateriálu, ktorý stimuluje kmeňové bunky pochádzajúce z vlastných zubov človeka.

Vedci sa domnievajú, že tento materiál nahradí výplne, pretože kmeňové bunky by nabádali poškodené zuby k samoliečbe.

Aj keď je predtým, ako sa liečba kmeňovými bunkami môže stať súčasťou bežnej lekárskej praxe, nevyhnutný oveľa viac výskumu, veda o kmeňových bunkách sa vyvíja stále.

Takmer v každej terapeutickej oblasti lekári dúfajú, že technológia kmeňových buniek spôsobí revolúciu v terapeutických normách a zavedie aspoň nový štandard osobnej liečby a možno aj samoliečebných telies.

Kedy by sa to mohlo stať, nikto nie je úplne pripravený povedať.

Zistite viac tu o kmeňových bunkách, odkiaľ pochádzajú, a ich možnom použití.