STAMCELLER: TYPER, APPLIKATIONER OG HVOR DE FINDES - NEUROPSYKOLOGI

Stamceller celler er en type celle, der findes naturligt i alle flercellede levende ting. De er kendetegnet ved egenskaben ved at differentiere sig i enhver type celle og dele sig for at producere flere stamceller.

Denne type celle er meget vigtig fra før fødslen, da et par dage efter sammenføjningen begynder de to gameter at dele sig og formere sig at skabe stamceller, der vil specialisere sig og give anledning til de forskellige organer og væv i embryoens krop.

Illustration af stamcelle

Betydningen af stamceller ligger i deres fantastiske potentiale til at udvikle og danne næsten enhver type celle. Denne evne kan bruges til at reparere og genopfylde beskadigede eller ødelagte celler.

I øjeblikket undersøges den kliniske anvendelse af stamceller ved flere sygdomme, såsom Parkinsons, Alzheimers eller nogle medfødte tilstande. Desuden er der allerede stamcellebaserede produkter, der er begyndt at blive brugt internationalt inden for ortopædisk medicin.

Er der stamceller hos voksne eller kun hos børn?

Stamceller findes stadig i voksne individer, skønt i mindre mængde og med mindre potentiale end i det embryonale stadium.

Disse stamceller er til stede i visse strukturer, såsom knoglemarv, muskler og hjerne; Takket være dem kan beskadigede celler udskiftes, og organer kan fortsætte med at fungere normalt.

Hvilke forskelle har de med andre typer celler?

Generelt kan det siges, at stamceller har tre hovedegenskaber, der adskiller dem fra andre celler:

De kan gengive i lange perioder.
De er ikke specialiserede.
De kan specialisere sig i enhver type celle.

Disse egenskaber gør dem potentielt fordelagtige til behandling af nogle sygdomme forårsaget af slid eller degeneration af nogle celler, såsom neurodegenrative sygdomme.

Disse utrolige egenskaber ved stamceller blev først undersøgt for kun 35 år siden, i 1981, da en gruppe forskere opdagede, at det var muligt at udtrække stamceller fra et musembryo.

Det var først i 1998, hvor undersøgelserne udført med mus kunne ekstrapoleres til mennesker, da de første stamceller blev ekstraheret fra humane embryoner og dyrket in vitro for at undersøge deres funktion og egenskaber. Disse stamceller kaldes embryonale stamceller.

I 2006 skete en anden milepæl i stamcelleundersøgelsens historie, en gruppe forskere opdagede, hvordan nogle voksne celler genetisk kunne programmeres igen for at give anledning til stamceller, der kan specialisere sig i nogle typer celler. Denne type stamcelle kaldes en induceret pluripotent stamcelle (iPS).

Selvom der er gjort store fremskridt inden for stamcelleforskning i disse 35 år, er der stadig behov for flere undersøgelser for bedre at forstå dem og for at kunne bruge dem i oprettelsen af nye terapier og i studiet af menneskelig normativ udvikling.

Typer af stamceller

Stamceller kan bredt kategoriseres i henhold til deres modningsniveau i inducerede embryonale, føtal, voksne stamceller og inducerede pluripotente stamceller.

Ikke alle stamceller har også det samme potentiale til at differentiere til nogen type celle. Afhængig af typen af celler, hvor stamceller kan differentieres, kan de være:

Totipotent (eller almægtig)

Morula, totipotent celle. Kilde: Pidalka44 De kan differentiere sig til alle typer celler. Disse celler findes kun i morulaen (det sæt celler, der forekommer efter forening af de to gameter) og teoretisk set i embryoner, skønt det endnu ikke er opnået, at embryonale stamceller udvikler og skaber alle typer af celler.

pluripotente

Koloni af humane embryonale stamceller. Kilde: Public domain

De er det næste trin for totipotente stamceller og kan differentieres til næsten enhver type celle. Embryonale cellekulturer og inducerede stamceller er pluripotente.

multipotente

Konfokal mikrografi af GFP-positive neurale forløberceller (grøn) i rottens lugtepære. Kilde: Oleg Tsupykov De kan differentiere sig til en lang række celler, men kun dem, der hører til en gruppe relaterede celler. For eksempel kan multipotente celler i hjertet kun differentiere sig til væv, der udgør hjertet. Disse celler kan opsamles fra fostre.

oligopotent

Umodne myeloide (oligopotente) dendritiske celler Kilde: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger og Thomas Wagner De kan differentiere i flere typer celler, for eksempel for at danne det samme væv. Voksne stamceller er oligopotente.

unipotente

Hæmatocytter af føtal hepatolaster (unipotente stamceller). Kilde: Institut for Histologi, Jagiellonian University Medical College De kan kun differentiere til en type celle. Disse stamceller adskiller sig fra normale voksne celler, idet de opretholder deres reproduktive egenskaber i en lang periode (inden differentiering). Denne type stamceller findes fx i nogle muskler.

Embryonisk stamcelle

Embryonale stamceller fra en mus. Kilde: National Science Foundation

Embryonale stamceller ekstraheres fra embryoner. De fleste kommer fra gameter, der er blevet befrugtet in vitro og ikke fra naturligt gravide kvinder. I teorien er de totipotente, det vil sige, de kan give anledning til enhver type celler, skønt der i øjeblikket kun er nogle typer celler, der kan dyrkes i laboratoriet.

Når stamcellerne er ekstraheret, udføres en kultur, hvor cellerne og ernæringsmaterialet (kulturmedium) indføres i en laboratoriefat. I kultur vokser cellerne og begynder at dele sig og skabe et tyndt lag, der strækker sig over hele overfladen af pladen.

Fosterstamceller

Foster stamcelle. Kilde: Teixeira, J., Rueda, BR og Pru, JK, utterine stamceller (30. september 2008), StemBook, red. Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, Fetale stamceller opnås fra fostre (fra den 10. drægtighedsuge). Disse celler findes i de fleste fostervæv.

Disse stamceller er multipotente, det vil sige, de kan differentiere sig til nogle typer celler, der er relateret, for eksempel i flere lignende væv for at danne det samme organ.

Voksne stamceller

Mikrograf af en voksen stamcelle, der viser typiske ultrastrukturer. Kilde: Robert M. Hunt, Creative Commons-attribution

I nogle voksne væv, såsom hud, muskler, tarme og knoglemarv, er der voksne stamceller, der kan spredes og differentieres til celler i det samme væv for at erstatte døde eller beskadigede celler, så de er oligopoenter. Voksne stamceller kan også findes i navlestrengsblod.

For eksempel findes der i knoglemarven blodstamceller, der modnes til modne blodlegemer (røde blodlegemer, hvide blodlegemer eller blodplader).

Forskning med denne celletype er langt fremme, og voksne stamcelletransplantationer fra knoglemarv eller navlestrengsblod udføres i øjeblikket til behandling af blodsygdomme, såsom myelodysplastiske og myeloproliferative syndromer.

Det terapeutiske potentiale hos andre voksne stamceller, såsom mesenchymale celler, der producerer celler fra knogler, brusk og fedt, undersøges i øjeblikket for at behandle sygdomme, såsom arthritis.

Inducerede pluripotente stamceller

Inducerede pluripotente stamceller. Kilde: Gepstein Laboratory

Inducerede pluripotente stamceller (iPS) er allerede specialiserede voksne celler (f.eks. Fra huden), som er genetisk omprogrammeret in vitro for at have egenskaber ved embryonale stamceller.

For at omprogrammere voksne celler tages de fra voksne og dyrkes på en plade, hvor vira der er oprettet i laboratoriet med specifikke gener indsættes for at integrere med cellerne og ændre deres genetiske information.

Selvom iPS-celler og embryonale celler har mange egenskaber, er de ikke helt de samme, disse forskelle undersøges i øjeblikket såvel som nye procedurer til oprettelse af iPS.

Selvom der er behov for mere forskning, anvendes iPS-celler allerede til at teste effekten af nogle medikamenter, der er i kliniske forsøg og forventes at være nyttige til transplantation i den nærmeste fremtid.

IPS-celletransplantationer udføres ikke i øjeblikket, fordi nogle dyreforsøg har resulteret i kræftformationer, muligvis på grund af den teknik, der blev brugt til at omprogrammere cellerne.

Stamcellekulturer

Blastocyst, internt har stamceller. Kilde: Gnzlndrs

Stamcellekulturer er ikke 100% effektive, der er tidspunkter, hvor celler ikke vokser eller opdeles. Men når kulturen har været effektiv, tages grupper af stamceller, og nye populationer oprettes, som vil fortsætte med at dele sig og begynde at differentiere. Stamceller kan fryses og opbevares på ethvert tidspunkt i processen.

Under kultivering kan stamceller spontant grupperes og specialiseres i enhver type væv (muskuløs, nervøs…). At de er i stand til at specialisere sig, er et tegn på, at cellerne er i god stand, men ideelt set styres specialiseringsprocessen af forskere for at skabe specifikke cellepopulationer.

For at kontrollere differentieringen af embryonale stamceller modulerer forskere den kemiske sammensætning af kulturmediet, kvadratet eller selve cellerne ved at indsætte specifikke gener i det.

Gennem flere undersøgelser er der oprettet protokoller, der angiver, hvilke parametre der skal ændres, og hvordan man gør det for at skabe specifikke cellekulturer.

I øjeblikket udføres ikke embryonale stamcelletransplantationer hos mennesker, fordi det i nogle undersøgelser med dyr er blevet observeret, at de kan føre til udvikling af kræftformer. Der er stadig forskning, og de har et stort løfte om fremtidige behandlinger.

Stamcellebehandlinger

I øjeblikket er den mest studerede og praktiserede kliniske anvendelse af stamceller transplantation af blodstamceller (hæmatopoietisk) fra knoglemarven eller navlestrengen. De bruges til at behandle problemer med blod og immunsystem samt til at fornye beskadigede celler efter kemoterapi eller strålebehandling.

Hvert år behandles mere end 26.000 mennesker i Europa med en hemetapoietisk stamcelletransplantation hvert år. De sygdomme, der i øjeblikket kan behandles med en transplantation, er:

Leukæmier og lymfomer

Akut myelogen leukæmi.
Akut lymfoblastisk leukæmi.
Kronisk myelogen leukæmi.
Kronisk lymfoblastisk leukæmi.
Juvenil myelomonocytisk leukæmi.
Hodgkin-lymfom.
Ikke-Hodgkins lymfom.

Sygdomme relateret til knoglemarven

Svær aplastisk anæmi.
Fanconi-anæmi.
Paroxysmal nattlig hæmoglobinuri.
Ren aplasi af røde blodlegemer.
Medfødt thrombocytopenia / amegakaryocytosis.
Myeloproliferativt og myelodysplastisk syndrom.
Multipelt myelom.

Arvelige immunsystemets sygdomme

Alvorlig kombineret immundefekt.
Wiskott-Aldrich syndrom.

Hemoglobinopati (sygdomme i de røde blodlegemer)

Beta-thalassemia major.
Sigdcelle sygdom

Arvelige metaboliske sygdomme

Krabbe sygdom.
Hurler syndrom.
Adrenoleukodystrophy.
Metachromatisk leukodystrofi.

Andre apps

En anden anvendelse af stamcelletransplantationer er hudtransplantater. Denne applikation er måske den ældste, siden den er blevet brugt siden før, for virkelig at forstå, hvordan stamceller fungerede.

Hudtransplantater udføres normalt kun i ekstreme tilfælde, hvor personen har store områder af huden beskadiget, for eksempel fra en alvorlig forbrænding.

Det første hudtransplantat blev udført i 1970, og siden er teknikken blevet raffineret, skønt der stadig er en lang vej at gå, da den podede hud i øjeblikket ikke er i stand til at udvikle hårfollikler eller svedkirtler.

Holoclar

Den seneste anvendelse af stamceller, der er godkendt i Europa, har været Holoclar, en behandling til at reparere den skade, hornhinden kan have lidt, hvad enten det drejer sig om sår eller forbrændinger.

Proceduren består i at ekstrahere en lille del af limbalceller i god stand, der er ansvarlig for at reparere hornhinden og dyrke dem på laboratoriet, indtil de danner et tyndt hornhindelag, der kan transplanteres i patientens øje.

Væv regenerering

Andre mulige anvendelser af stamceller undersøges i kliniske forsøg. De vigtigste anvendelser, der findes i forskning, er regenerering af væv og organer, behandling af skader, behandling af hjerte-kar-sygdomme og behandling af hjernesygdomme.

Brugen af stamceller til regenerering af væv og organer er måske dens mest studerede anvendelse. Hvis der dannes organer eller væv fra stamceller, kan de transplanteres til mennesker, der har brug for dem, faktisk er den første nyre med stamceller allerede blevet oprettet, og resultaterne er lovende.

Hjertesygdomme

Resultaterne af forskning i brugen af stamceller til behandling af hjerte-kar-sygdomme er også meget opmuntrende.

I 2013 skabte en gruppe forskere fra Massachusetts General Hospital (USA) blodkar fra dele af humane stamceller, der blev implanteret i mus og fungerede korrekt. I øjeblikket er forskningen i gang, og de forsøger at anvende den sikkert på mennesker.

Hjernesygdomme

Anvendelsen af stamceller til behandling af hjernesygdomme såsom Parkinsons eller Alzheimers studeres ved hjælp af embryonale stamceller til deres differentieringspotentiale. Resultaterne ser lovende ud, selvom undersøgelserne stadig er i et meget tidligt stadium.

Undersøgelsen af stamceller udføres ikke kun til behandling af sygdomme, de studeres også for at forstå den normale udvikling af raske celler og bedre forstå nogle processer såsom celledeling og differentiering.

Referencer

De Luca, M. (1. september 2015). Hvilke sygdomme og tilstande kan behandles med stamceller? Opnået fra EuroStemCell.
International Society for Stem Cell Research, ISSCR. (Sf). Typer af stamceller. Hentet den 20. juni 2016 fra Et nærmere kig på stamceller.
Ministeriet for Videnskab, Teknologi og Produktiv Innovation i Den Argentinske Republik. (Sf). Hentet den 20. juni 2016 fra incucai.
Nationale sundhedsinstitutter. (5. marts 2015). Information om stamceller. Erhvervet fra nationale institutter for sundhed.
Schöler, HR (2007). Stamcellernes potentiale: en opgørelse. I N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (s. 28). Ashgate Publishing.
Om stamceller. (Sf). Stamcellebehandlinger. Hentet den 20. juni 2016 fra sobrecélulasmadre.com.
Brugsbetingelser Privatlivspolitik EEO / Arbejdsgiver for Affirmative Action. (Sf). Sygdomme, der kan behandles med transplantationer. Hentet den 20. juni 2016 fra Be the match.

STAMCELLER: TYPER, APPLIKATIONER OG HVOR DE FINDES - NEUROPSYKOLOGI - 2025