Komórki macierzyste są przełomem w medycynie? Wiele na to wskazuje

Spis treści:

1. Czym właściwie są komórki macierzyste?
2. Jakie zadania pełnią komórki macierzyste w organizmie?
3. Skąd pobierane są komórki macierzyste?
4. Jakie choroby można leczyć komórkami macierzystymi?

Mimo że badania nad komórkami macierzystymi rozpoczęły się w latach 60. XX wieku, większość terapii z ich wykorzystaniem wciąż ma charakter eksperymentalny. Badania kliniczne trwają, ale wiele prób kończy się fiaskiem, a poza tym pracę badawczą ograniczają czynniki natury etycznej. Póki co, medyczne zastosowanie komórek macierzystych wciąż ogranicza się do terapii nielicznych schorzeń i nie wiadomo, czy w przyszłości dokona się przełom, o którym słyszymy już od jakiegoś czasu.

Czym właściwie są komórki macierzyste?

Mówiąc o komórkach macierzystych, na myśli trzeba mieć niewyspecjalizowane komórki pierwotne, bez których ludzki organizm nie mógłby powstać i które warunkują jego funkcjonowanie. Nie są do nich przypisane żadne konkretne funkcje, jednak stwierdzenie, że to właśnie one dają początek wszystkim liniom komórkowym, w żadnym wypadku nie jest nadużyciem.

Należy bowiem podkreślić, że na najwcześniejszych etapach rozwoju, ludzki zarodek składa się wyłącznie z komórek macierzystych. Te z czasem ulegają przemianom i zaczynają budować organizm. Upraszczając, komórki macierzyste to typ komórek, które mają zdolność do przekształcania się w inne, wyspecjalizowane rodzaje jednostek budulcowych. Wynika z tego, że komórki macierzyste potrafią się różnicować, tworząc komórkę potomną konkretnego typu – nerwową, mięśniową, nabłonkową itp.

Budulec o ogromnym potencjale

Tym, co czyni komórki macierzyste niezwykłymi, jest przebieg procesu ich podziału. Podczas powstawania komórki potomnej nie dochodzi do zaniku pierwotnej. Podczas podziału powstaje bowiem jeszcze jedna komórka macierzysta, identyczna względem tej, z której powstała potomna.

W praktyce każda komórka macierzysta ma zdolność do niemal nieograniczonego podziału, namnażania i przekształcania. To sprawia, że konkretne tkanki mogą funkcjonować w sposób prawidłowy.

Jakie zadania pełnią komórki macierzyste w organizmie?

Funkcja komórek macierzystych w organizmie wynika z powyższej definicji. Na etapie płodowym odpowiadają za tworzenie wszystkich linii komórkowych. W dojrzałym organizmie pełnią funkcję „magazynu”. Gdy zajdzie taka potrzeba, przekształcają się w komórki danej tkanki, zastępując obumarłe lub uszkodzone struktury. Należy jednak podkreślić, że proces ten zachodzi jedynie w obszarze niektórych organów.

Funkcja komórek macierzystych wynika z ich rodzaju

Ze względu na zakres komórek, mogących powstać w następstwie procesu ich podziału, komórki macierzyste należy dzielić na cztery rodzaje. Są to:

• komórki totipotencjalne – tworzą zygotę i zarodek na najwcześniejszych etapach jego rozwoju. Powstają z nich wszystkie komórki, składające się na ludzki organizm;
• komórki pluripotencjalne – tworzą węzeł zarodkowy, czyli strukturę powstającą w pierwszym tygodniu życia zarodka. To właśnie z nich powstają listki zarodkowe, z których później wykształcają się konkretne tkanki. Z ektodermy wykształca się układ nerwowy i skóra. Z mezodermy powstają dwa układy: mięśniowo-szkieletowy i kostny. Z kolei z endodermy wykształca się układ oddechowy i duża część układu pokarmowego;
• komórki multipotencjalne – ta grupa wykazuje węższy potencjał różnicowania i odpowiada za tworzenie komórek zbliżonego typu. Przykładowo, komórki multipotencjalne szpiku kostnego mogą przeistoczyć się w dowolny składnik krwi, ale nie budują tkanek;
• komórki unipotencjalne – wykazują najwęższy zakres różnicowania i mogą przekształcić się wyłącznie w jeden rodzaj komórek potomnych. Najczęściej stanowią rezerwuar, magazynujący budulec wykorzystywany w procesie odnowy tkanek dojrzałego organizmu, jak choćby naskórka.

Z powyższego wynika kolejny podział, wskazujący na pochodzenie komórek macierzystych. W tym zakresie należy rozróżniać:

• komórki zarodkowe – czyli embrionalne, do których zaliczają się komórki totipotencjalne i pluripotencjalne,
• komórki somatyczne – czyli dorosłe (znajdujące się w tkankach dojrzałego organizmu). W tej grupie znajdują się komórki multipotencjalne i unipotencjalne.

Skąd pobierane są komórki macierzyste?

Bogatym rezerwuarem komórek macierzystych szpiku jest talerz kości biodrowej i to właśnie z tego obszaru przez długi czas pozyskiwano materiał do celów leczniczych. Taka procedura była jednak dość kłopotliwa. Potencjalnych dawców odstraszał sam przebieg zabiegu. Procedura wymagała wkłucia się w kość i zassania szpiku wraz z krwią. Wymagało to znieczulenia ogólnego.

Obecnie komórki wykorzystywane w terapiach nadal pozyskuje się ze szpiku kostnego, ale także z innych źródeł. Są nimi:

• krew obwodowa – w trakcie trwającego kilka godzin zabiegu, następuje przetoczenie krwi przez specjalną maszynę, która odseparowuje komórki macierzyste szpiku;
• krew pępowinowa – jest pobierana z łożyska, a zawarte w niej komórki macierzyste są najaktywniejsze. Po ich wyizolowaniu, są przechowywane w wyspecjalizowanych w tym celu placówkach, nazywanych bankami krwi pępowinowej. Ma tylko jedną wadę. Procedurę można wykonać wyłącznie w trakcie porodu;
• tkanka tłuszczowa – z tego źródła pozyskiwane są tzw. komórki mezenchymalne. Zabieg polega na pobraniu tkanki tłuszczowej z określonego obszaru, która następnie podlega filtracji w specjalnej aparaturze. Następnie izolowane są komórki macierzyste.

Badania i zastosowanie a kwestie etyczne

Należy podkreślić, że powyższe sposoby pozwalają na pozyskanie wyłącznie komórek somatycznych. Istnieje możliwość wyizolowania komórek zarodkowych z blastocysty, jednak takie działanie może doprowadzić do destrukcji kilkudniowego zarodka. Z tego względu, w praktyce medycznej stosuje się wyłącznie komórki macierzyste somatyczne. Komórki zarodkowe pozyskane drogą in vitro mają zastosowanie wyłącznie w celach badawczych, ale ze względów etycznych, wyłącznie w mocno ograniczonym zakresie.

Jakie choroby można leczyć komórkami macierzystymi?

Komórki macierzyste wykazują ogromny potencjał do różnicowania i budowy nowych tkanek. Może więc wydawać się, że ich zastosowanie w medycynie jest niemal nieograniczone. Faktem jest, że praktyczne zastosowanie komórek macierzystych w celach terapeutycznych jest ogromnym przełomem, ale ich wykorzystanie w leczeniu nadal wiąże się z wieloma ograniczeniami. Prace badawcze w tym zakresie wciąż trwają i nie ulega wątpliwości, że naukowcy nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa.

Póki co, terapie z zastosowaniem komórek macierzystych obejmują przede wszystkim:

• leczenie niektórych nowotworów (m.in. ostrych białaczek, białaczek przewlekłych, mięsaka Ewinga, neuroblastomy, nowotworów układu chłonnego, a w uzasadnionych przypadkach także raka piersi i nerki),
• leczenie chorób układu krwiotwórczego (poza wspomnianymi chorobami nowotworowymi szpiku, terapia obejmuje także nienowotworowe schorzenia, wrodzone i nabyte, w przebiegu których dochodzi do wystąpienia zaburzeń odporności lub niewydolności szpiku kostnego),
• leczenie rozległych ran (np. wywołanych oparzeniami),
• leczenie okulistyczne (w zakresie odbudowy nabłonka rogówki),
• leczenie ortopedyczne (w zakresie uszkodzenia chrząstki stawowej, urazów mięśni, ścięgien i więzadeł, zwyrodniania stawów i problemów ze zrastaniem się kości po złamaniach).

A co z komórkami zarodkowymi?

Tak jak napisaliśmy wcześniej, póki medycyna nie znajdzie bezpiecznego i etycznego sposobu pozyskiwania komórek zarodkowych, nie ma mowy o ich wykorzystaniu w lecznictwie. Nawet gdyby już teraz istniała taka możliwość, to lekarze i tak nie mogliby ich zastosować, mimo ich ogromnego potencjału do różnicowania (a może właśnie przez to). Wynika to z faktu, że naukowcy wciąż jeszcze nie opracowali sposobu, który umożliwiłby kontrolę ich zachowania.

Pobrane z zarodka komórki macierzyste mogą przekształcić się w dowolny rodzaj komórek potomnych, a badacze nie potrafią „ukierunkować” ich na konkretne działanie. Po wprowadzeniu do organizmu, zaczynają tworzyć złożone struktury guzowe, składające się z chaotycznie ułożonych komórek. O ile kwestie etyczne są szalenie istotne, to zanim nie zostanie opracowana metoda rozwiązania tego problemu, i tak nie może być mowy o ich zastosowaniu terapeutycznym.

Nasz autor

Artur Białek

Dziennikarz i redaktor. Wcześniej związany z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o historii, kosmosie i przyrodzie, ale nie boi się żadnego tematu. Uwielbia podróżować, zwłaszcza rowerem na dystansach ultra. Zamiast wygodnego łóżka w hotelu, wybiera tarp i hamak. Prywatnie miłośnik literatury.