Prinesú kmeňové bunky revolúciu v regeneratívnej medicíne a transplantácii orgánov alebo sme uviazli v etickej dileme? Skúmame ich vlastnosti, použitie a obmedzenia.
V modernom svete sme vystavení rôznym reklamám, čítame o nových technológiách v správach a študujeme kmeňové bunky v škole. Nie je to len preto, že súčasné učebné osnovy pokrývajú kmeňové bunky do hĺbky, ale aj preto, že sa s nimi ľahko stretávame v rôznych každodenných situáciách. Možno ste o nich už počuli v kozmetických reklamách a medicínskych novinkách. Neustále sme bombardovaní reklamami, ktoré tvrdia, že redukujú vrásky vyvolaním delenia kmeňových buniek nazývaných „fibroblasty“ vo vrstve dermis kože, alebo že kozmetické prísady môžu ovplyvniť kmeňové bunky pre dlhodobé kozmetické výhody. V lekárskych správach sa často diskutuje o konečnom vyliečení choroby. Čítame o transplantáciách kmeňových buniek, ktoré vyliečili choroby ako leukémia a mŕtvica. Ako vidíte, kmeňové bunky sú pre nás veľmi zvláštne, no zároveň môžu byť tak trochu záhadou. Takže, čo sú kmeňové bunky?
Kmeňová bunka je definovaná ako nediferencovaná bunka, ktorá sa môže deliť a stať sa špecifickou bunkou. Inými slovami, je to bunka, ktorá nevykonáva špecifickú funkciu, ale môže sa rozdeliť a stať sa bunkou, ktorá vykonáva špecifickú funkciu. Naše telo je tým, čím je dnes, vďaka rozdeleniu jedinej bunky nazývanej oplodnené vajíčko, čo znamená, že jedna bunka nazývaná oplodnené vajíčko sa delí a delí, aby sa stala jednou entitou. Týmto spôsobom je delenie najdôležitejšou vlastnosťou bunky. Na rozdiel od normálnych buniek môžu kmeňové bunky zvýšiť svoj vlastný limit delenia (Hayflickov limit), čo znamená, že sa môžu deliť donekonečna.
Kmeňové bunky nie sú jediné bunky, ktoré sa môžu deliť donekonečna. Napríklad rakovinové bunky sa môžu deliť donekonečna. Bunky rakoviny krčka maternice od ženy menom Henrietta Lacks boli zozbierané v roku 1951 a stále sa delia v laboratóriu. Aký je teda rozdiel medzi rakovinovými bunkami a kmeňovými bunkami? Zatiaľ čo sa obe bunky donekonečna delia, rakovinové bunky sa nediferencujú, ale namiesto toho sa naďalej množia do vlastnej hmoty. Táto neustále rastúca hmota nakoniec oberá okolité bunky o kyslík a živiny, čo spôsobuje deštrukciu okolitého tkaniva. Kmeňové bunky sa na druhej strane delia len vtedy, keď dostanú signál od bunky, aby sa rozdelili, a keď sa tak stane, majú tendenciu diferencovať sa na špecifický typ bunky. Môžu sa stať kožou, sliznicou žalúdka, spermiami alebo akoukoľvek inou časťou tela.
Existujú tri hlavné typy kmeňových buniek, ktoré sú dôležité v tele. Sú to embryonálne kmeňové bunky, dospelé kmeňové bunky a pluripotentné kmeňové bunky. Z nich boli ako prvé študované dospelé kmeňové bunky. V roku 1956 E. Donal Thomas, americký internista, zistil, že kostná dreň vstreknutá do živého tela produkuje nové krvinky, čo mu v roku 1990 vynieslo Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu. Potom, v novembri 1998, James Thompson z univerzity z Wisconsinu a John Gearhart z Johns Hopkins University sa stali prvými vedcami na svete, ktorí izolovali kmeňové bunky z embryí a diferencovali ich na iné tkanivá. Reverzná diferenciácia kmeňových buniek je relatívne nedávny vývoj. V roku 2006 profesor Shinya Yamanaka z Kyoto University v Japonsku zaviedol niekoľko génov do kožných fibroblastov myší, aby vytvorili pluripotentné kmeňové bunky, ako sú embryonálne kmeňové bunky, a nasledujúci rok zaviedol gény do dospelých kožných buniek, aby vytvorili reverzne diferencované kmeňové bunky.
Embryonálne kmeňové bunky sú bunky, ktoré možno získať z embryonálneho štádia oplodneného vajíčka. Oplodnené vajíčko sa delí a delí, aby vstúpilo do štádia nazývaného blastocysta. Vo vnútri blastocysty sa nediferencované bunky zhlukujú a tieto bunky sú embryonálne kmeňové bunky. Embryonálne kmeňové bunky sú na najvyššej úrovni totipotentných kmeňových buniek, ktoré sú schopné diferenciácie na akúkoľvek bunku okrem placenty. Oplodnené vajíčko po odbere embryonálnych kmeňových buniek sa však vyhodí, pretože sa z neho nemôže vyvinúť normálny jedinec. Z tohto dôvodu stále prebieha etická diskusia o embryonálnych kmeňových bunkách. Odporcovia tvrdia, že embryonálne kmeňové bunky je možné získať iba zničením oplodneného vajíčka, čím sa jeden život zachráni, aby sa zachránil ďalší. Ďalším typom embryonálnych kmeňových buniek sú klonované embryonálne kmeňové bunky, ktoré vznikajú implantáciou jadra vlastnej somatickej bunky do enukleovaného vajíčka. To má oproti embryonálnym kmeňovým bunkám oplodneného vajíčka tú výhodu, že pri transplantácii orgánov vyrobených z kmeňových buniek nedochádza k imunitnému odmietnutiu. Klonované embryonálne kmeňové bunky však majú ďalšiu námietku v tom, že oplodnené vajíčko sa musí ďalej kultivovať a implantovať do maternice, čo môže viesť ku klonovaniu človeka. Súčasná technológia má tiež nízku úspešnosť úspešnej diferenciácie kmeňových buniek na požadované bunky, takže musí byť zničených viac životov.
Druhým sú dospelé kmeňové bunky. Počas štádia blastocysty sa embryonálne kmeňové bunky diferencujú do rôznych častí tela a väčšina z nich zaniká. Niektoré z nich však zostávajú v každej časti tela a pokračujú v produkcii buniek. Môžu sa nachádzať pod kožou, v črevnej membráne, v hipokampe, v kostnej dreni a podobne. Na rozdiel od embryonálnych kmeňových buniek sú však dospelé kmeňové bunky multipotentné, čo znamená, že majú obmedzený počet buniek, ktoré sa môžu diferencovať na rôzne typy buniek. Problém s ich kultiváciou v laboratóriu je, že väčšina z nich sa rýchlo diferencuje, takže nemôžete získať dostatok kmeňových buniek. Je tiež ťažké ich získať kvôli malej veľkosti vzorky a umiestneniu kmeňových buniek hlboko v tele. Dospelé kmeňové bunky však majú tú výhodu, že používajú svoje vlastné bunky, takže nedochádza k imunitnému odmietnutiu a žiadnym etickým problémom.
Napokon, indukované pluripotentné kmeňové bunky (IPSC) sú kmeňové bunky vytvorené ľudskou silou. Všetky bunky tela majú rovnakú genetickú informáciu, pretože všetky pochádzajú z jedného oplodneného vajíčka. Kmeňové bunky vytvorené reverznou diferenciáciou týchto buniek späť do ich preddiferenciačného stavu sa nazývajú reverzne diferencované kmeňové bunky. Okrem génu Sox2, ktorý udržuje pluripotenciu, a génu c-Myc, ktorý podporuje proliferáciu a transformáciu buniek, sa do somatických buniek zavádzajú gény ako Oct-4 a Klf4, aby sa vrátili do stavu pred diferenciáciou. Nazývajú sa „bunky snov“, pretože majú pluripotenciu embryonálnych kmeňových buniek v tom, že sú vyrobené z ich vlastných somatických buniek, ale nie sú eticky problematické. Stále sú však v experimentálnom štádiu a miera úspešnosti spätnej diferenciácie nie je dokonalá. Aj keď je reverzná diferenciácia stabilizovaná, stále ju treba študovať, aby sa zistilo, či sa diferencuje na požadované bunky v tele alebo či sa bude ďalej deliť a stane sa z nej rakovinová masa.
Štúdiom a využívaním kmeňových buniek je možné veľa vecí. Jedným z hlavných účelov výskumu kmeňových buniek je transplantácia orgánov. Keď sú orgány nenávratne poškodené v dôsledku veku alebo traumy, je potrebné ich transplantovať od inej osoby, aby mohli ďalej žiť. Ponuka je však v porovnaní s dopytom príliš nízka a je tu aj problém kompatibility. Tu prichádzajú na rad kmeňové bunky, ktoré sa dajú použiť na vytvorenie zdravých orgánov. Transplantácia tkanivových jednotiek namiesto orgánov sa môže použiť na liečbu svalovej atrofie, Parkinsonovej choroby, poškodenia nervov a dokonca aj autológnych transplantácií kostnej drene. Okrem toho sa pomocou kmeňových buniek dajú rýchlo otestovať účinky a riziká nových liekov diferenciáciou kmeňových buniek do rôznych tkanív a rakovinové kmeňové bunky sa dajú použiť na testovanie účinkov protirakovinových liekov. Nekonečné množstvo delení kmeňových buniek sa dá využiť aj na účinnú liečbu srdcových chorôb, ktoré si vyžadujú neustálu starostlivosť.
Dozvedeli sme sa, čo sú kmeňové bunky, ako sa líšia od iných buniek, ich históriu, typy kmeňových buniek a ako sa dajú použiť. Kmeňové bunky budú pravdepodobne stredobodom budúcnosti medicíny. Napríklad kombinácia kmeňových buniek s technológiou úpravy génov by sa mohla použiť na liečbu zriedkavých chorôb alebo na umožnenie personalizovanej regenerácie orgánov. Tieto technologické pokroky by mohli viesť k nižším nákladom na zdravotnú starostlivosť a personalizovanejšej liečbe pre pacientov. Napriek prísľubu kmeňových buniek sú stále veľmi málo preskúmané a využívané, a preto je dôležité byť selektívny a analyzovať informácie o kmeňových bunkách v produktoch každodennej potreby a nie ich slepo prijímať.
Používanie kmeňových buniek bude čoraz dôležitejšie v rôznych oblastiach. Výskumníci očakávajú úžasné výsledky v regeneratívnej medicíne, vývoji liekov, génovej terapii a ďalších pomocou kmeňových buniek. Okrem toho pokroky v technológii kmeňových buniek zlepšia kvalitu nášho života a otvoria možnosti liečby nevyliečiteľných chorôb. Z týchto dôvodov bude výskum kmeňových buniek priťahovať pozornosť aj v budúcnosti a musíme aj naďalej podporovať jeho potenciál.
