Šiame tinklaraščio įraše apžvelgsime, kaip vienas apvaisintas kiaušinėlis išsiskiria į 70 trilijonų ląstelių ir suformuoja žmogaus kūną. Jis tyrinėja gyvybės paslaptis per kamieninių ląstelių ir ląstelių diferenciacijos principus.
Žmogus išsivysto iš vieno apvaisinto kiaušinėlio, kai susitinka spermatozoidas ir kiaušialąstė, o sulaukę pilnametystės mes turime vidutiniškai nuo 70 trilijonų iki 100 trilijonų ląstelių. Svarbu pažymėti, kad sudėtingas kūnas yra sukurtas iš vienos ląstelės. Įvairios ląstelės, sudarančios mūsų kraujagysles, raumenis, nervų sistemą ir dar daugiau, galiausiai skiriasi nuo vienos ląstelės, o tai reiškia, kad ląstelė turi galimybę ir informaciją tapti bet kokia ląstele. Šios ląstelės vadinamos kamieninėmis ląstelėmis.
Kamieninė ląstelė yra nediferencijuota ląstelė, kuri dar nėra diferencijuota ir gali tapti bet kuria kita ląstele ar audiniu. Visa ląstelės informacija yra jos DNR, o visos ląstelės turi tą pačią DNR. DNR dažnai yra analogiška planui, o kamieninės ląstelės yra žaliava, kuri gali tapti bet kuo, priklausomai nuo to, kuri projekto dalis yra konsultuojama prieš kuriant pagal projektą.
Terminas kamieninės ląstelės buvo vartojamas nuo XX amžiaus pradžios, tačiau tik šeštajame dešimtmetyje buvo įrodyta, kad kamieninės ląstelės egzistuoja. Nuo tada buvo atliekami tyrimai, siekiant sukurti ir panaudoti kamienines ląsteles, įskaitant dirbtinį apvaisinimą, branduolio pakeitimą ir transkripcijos faktorius, ir buvo atlikti tokie etapai: klonavimas naudojant apvaisintus kiaušinėlius, avių klonavimas naudojant somatinių ląstelių klonavimą ir stiebo auginimas. ląstelių. Neseniai buvo sukurta proveržio technologija, vadinama atvirkštinės diferenciacijos kamieninėmis ląstelėmis, kuri atvėrė didžiulį horizontą kamieninių ląstelių tyrimams.
Kamieninės ląstelės dažnai skirstomos į kategorijas pagal jų gavimo būdą: suaugusiųjų kamieninės ląstelės – tai kamieninės ląstelės, kurios lieka suaugusio žmogaus organizme; embrioninės kamieninės ląstelės, gautos iš apvaisintų kiaušinėlių, kaip ir ankstesniame pavyzdyje; ir atvirkštinės diferenciacijos kamieninės ląstelės, kurios gaunamos iš atvirkštinio diferenciacijos proceso.
Suaugusiųjų kamieninės ląstelės, kurios pirmą kartą buvo aptiktos kaulų čiulpuose šeštajame dešimtmetyje ir atvėrė kelią kamieninių ląstelių tyrimams, yra nediferencijuotos ląstelės, gaunamos iš suaugusiųjų jų vystymosi pabaigoje. Tipiškas pavyzdys yra kraujodaros kamieninės ląstelės, kurios gali būti gaunamos iš kaulų čiulpų arba virkštelės kraujo ir turi galimybę diferencijuotis į kraujo ir limfinės sistemos ląsteles. Kadangi kamieninės ląstelės yra išgaunamos iš natūralios būsenos ir naudojamos tiesiogiai gydymui, organizmas jas mažiau atstumia ir neturi etinių bei religinių problemų. Tačiau juos sunku išskirti, nes jų yra nedideliais kiekiais ir neįmanoma atskirti jų į visų audinių ląsteles.
Siekiant išspręsti šias problemas, embrioninės kamieninės ląstelės pasirodė kaip kitas geriausias pasirinkimas 1998 m., kai jos sėkmingai diferencijavosi į skirtingus audinius. Embrioninės kamieninės ląstelės yra kamieninės ląstelės, gautos iš embriono vystymosi stadijos. Apvaisintas kiaušinėlis dalijasi ir skyla, kad susidarytų embrionas, o blastocistos stadijoje vyksta didžioji kūno audinių diferenciacija. Išskirdami blastocistos viduje besiskiriančių ląstelių masę ir sustabdę jų diferenciaciją, galime gauti labai diferencijuotas kamienines ląsteles. Yra du pagrindiniai būdai, kaip gauti embrionines kamienines ląsteles, kad būtų sukurtas konkretus žmogaus organas ar audinys. Viena iš jų yra apvaisintos embrioninės kamieninės ląstelės, gaunamos iš blastocistos, sukurtos iš kiaušinėlio ir apvaisinimo in vitro, o kita – klonuotos embrioninės kamieninės ląstelės, kurios gaunamos iš blastocistos, išaugintos iš kiaušinėlio branduolį perkeliant somatinės ląstelės branduolį į kiaušialąstės branduolį. Šios embrioninės kamieninės ląstelės yra pluripotentinės, tai reiškia, kad jos gali diferencijuotis į bet kokį audinį, tačiau jos yra bioetiškai problemiškos, nes sunaikina embrioną, kurį Katalikų bažnyčia laiko gyvybe. Taip pat yra techninių ir ekonominių iššūkių, todėl jie yra mažiau tiriami nei praktiškesnės suaugusiųjų kamieninės ląstelės.
Tačiau šių dviejų tipų kamienines ląsteles naudoti dar nepraktiška dėl aukščiau paminėtų problemų. 2012 metais Nobelio premija buvo skirta už atvirkštinės diferenciacijos kamieninių ląstelių atradimą, o atvirkštinės diferenciacijos kamieninės ląstelės ėmė populiarėti kaip naujas manipuliavimo kamieninėmis ląstelėmis metodas. Atvirkščiai diferencijuotos kamieninės ląstelės – tai kamieninės ląstelės, gaunamos stimuliuojant tam tikras diferencijuotos kūno ląstelės dalis, kad diferenciacija būtų atvirkštinė. Kamieninės ląstelės diferencijuojasi ekspresuodamos specifinius transkripcijos faktorius, kuriuos kontroliuoja pagrindiniai diferenciaciją kontroliuojantys reguliavimo genai. Transkripcijos faktoriai lemia, kurie genai bus ekspresuojami, pavyzdžiui, ląstelė, kuri turi diferencijuotis į kepenis, išreikš tik transkripcijos faktorių A, o tai reiškia, kad bus ekspresuojami tik kepenims reikalingi genai, o ląstelė, kuri turi diferencijuotis į širdį, išreikš tik B transkripcijos faktorių, o tai reiškia, kad bus ekspresuojami tik širdžiai reikalingi genai. Tokiu atveju atvirkštinė kepenų ląstelių diferenciacija su transkripcijos faktoriumi B, naudojant atvirkštinės diferenciacijos kamieninių ląstelių technologiją, sukeltų širdies ląsteles. Atvirkštinės diferenciacijos kamieninėms ląstelėms šiuo metu skiriama daug dėmesio, nes iš jų galima sukurti genetiškai identiškas embrionines kamienines ląsteles, todėl jos yra labai universalios, be fizinio atmetimo ir etinių bei religinių problemų. Tačiau dėl vėžinių ląstelių rizikos ir technologijos, skirtos atsargiai manipuliuoti genais, stoka apsunkina kontroliuojamų kamieninių ląstelių naudojimą.
Kamieninės ląstelės pritraukė daug mokslininkų ir medikų, nes jos gali išgydyti daugybę nepagydomų ligų, fizinių negalių ir net senatvės. Akivaizdu, kad kamieninės ląstelės ir toliau bus vienas didžiausių žmonijos mokslinių tyrimų iššūkių. Tačiau prieš praktiškai panaudojant kamienines ląsteles, vis dar yra daug iššūkių.
Pirma, mes vis dar esame labai pradiniame supratimo etape, kaip paskatinti specifinę diferenciaciją. Vis dar reikia atrasti pagrindinius reguliavimo genus, mechanizmus, kuriais jie skatina diferenciaciją, ir kaip juos būtų galima tiksliai sureguliuoti. Gebėjimas tiksliai sureguliuoti kamienines ląsteles, kad jos išsiskirtų į mums reikalingus audinius, bus labai svarbios praktiniam gydymui ir sumažins tikimybę, kad kamieninės ląstelės taps nekontroliuojamos ir virs neįprastai diferencijuotais navikais, vadinamais teratomomis arba vėžinėmis ląstelėmis. Be konkrečių ląstelių ir audinių diferencijavimo, dar reikia daug nuveikti, kaip sistemingai sukurti mums reikalingus organus ir kaip juos integruoti į kūną, kad juos būtų galima naudoti pagal poreikį.
Kamieninių ląstelių tyrimai taip pat kelia daug etinių klausimų. Būtinas visuomenės sutarimas dėl gyvenimo pradžios ir pabaigos bei dirbtinio įsikišimo, kuris galėtų pakeisti tyrimų kryptį ir metodus. Todėl kamieninių ląstelių tyrimai turi būti glaudžiai susieti ne tik su mokslo pažanga, bet ir su socialinėmis bei etinėmis diskusijomis.
Galiausiai turi būti sukurta teisinė ir ekonominė kamieninių ląstelių komercinio naudojimo sistema. Norint, kad gydymas kamieninėmis ląstelėmis būtų komercializuotas, būtina turėti atitinkamus įstatymus ir reglamentus, taip pat teikti ekonominę paramą, kad būtų sumažintos tyrimų ir gydymo išlaidos. Atsižvelgdami į šiuos dalykus, matome, kad kamieninių ląstelių tyrimai yra ne tik mokslinė veikla, o sudėtinga tyrimų sritis, reikalaujanti bendradarbiavimo ir diskusijų su įvairiomis sritimis.
Nors kamieninės ląstelės teikia daug vilčių medicinos ateičiai, jų praktinis pritaikymas dar laukia daug iššūkių. Tikimasi, kad tęsiant tyrimus ir socialines diskusijas kamieninės ląstelės reikšmingai prisidės prie žmonių sveikatos ir gerovės.
