Чи стовбурові клітини революціонізують регенеративну медицину та трансплантацію органів, чи ми застрягли перед етичною дилемою? Ми досліджуємо їхні характеристики, використання та обмеження.
У сучасному світі ми стикаємося з різноманітною рекламою, читаємо про нові технології в новинах, вивчаємо стовбурові клітини в школі. Це не тільки тому, що поточна навчальна програма глибоко охоплює стовбурові клітини, але й тому, що з ними легко зіткнутися в різних повсякденних ситуаціях. Можливо, ви чули про них у рекламі косметики та медичних новинах. Нас постійно бомбардують рекламою, яка стверджує, що зменшує зморшки шляхом індукції поділу стовбурових клітин, які називаються «фібробластами», у шарі дерми шкіри, або що косметичні інгредієнти можуть впливати на стовбурові клітини для довгострокових косметичних переваг. У медичних новинах часто обговорюють остаточні ліки від хвороби. Ми читаємо про трансплантацію стовбурових клітин, які вилікували такі хвороби, як лейкемія та інсульт. Як бачите, стовбурові клітини для нас дуже особливі, але в той же час вони можуть бути трохи загадкою. Отже, що таке стовбурові клітини?
Стовбурова клітина визначається як недиференційована клітина, яка може ділитися і перетворюватися на специфічну клітину. Іншими словами, це клітина, яка не виконує певної функції, але може ділитися, щоб стати клітиною, яка виконує певну функцію. Наше тіло таке, яким воно є сьогодні, завдяки поділу однієї клітини, яка називається заплідненим яйцем, тобто одна клітина, яка називається заплідненим яйцем, ділиться і ділиться, щоб стати єдиним цілим. Таким чином, поділ є найважливішою характеристикою клітини. На відміну від звичайних клітин, стовбурові клітини можуть збільшувати свій власний ліміт поділу (ліміт Хейфліка), тобто вони можуть ділитися нескінченно.
Стовбурові клітини - не єдині клітини, які можуть ділитися нескінченно довго. Ракові клітини, наприклад, можуть ділитися нескінченно довго. Клітини раку шийки матки у жінки на ім'я Генрієтта Лакс були зібрані в 1951 році і досі діляться в лабораторії. Отже, яка різниця між раковими клітинами та стовбуровими? Хоча обидві клітини нескінченно діляться, ракові клітини не диференціюються, а натомість продовжують розмножуватися у власну масу. Ця постійно зростаюча маса зрештою позбавляє навколишні клітини кисню та поживних речовин, викликаючи руйнування навколишньої тканини. Стовбурові клітини, з іншого боку, діляться лише тоді, коли вони отримують сигнал від клітини про поділ, і як тільки це відбувається, вони прагнуть диференціюватися в певний тип клітини. Вони можуть стати шкірою, слизовою оболонкою шлунка, спермою або будь-якою іншою частиною тіла.
Існує три основних типи стовбурових клітин, які важливі для організму. Це ембріональні стовбурові клітини, дорослі стовбурові клітини та плюрипотентні стовбурові клітини. З них першими були вивчені дорослі стовбурові клітини. У 1956 році Е. Донал Томас, американський терапевт, виявив, що кістковий мозок, введений у живе тіло, виробляє нові клітини крові, що принесло йому Нобелівську премію з фізіології та медицини в 1990 році. Потім, у листопаді 1998 року, Джеймс Томпсон з університету з Вісконсіна та Джон Ґіргарт з Університету Джона Гопкінса стали першими вченими у світі, які виділили стовбурові клітини ембріонів і диференціювали їх в інші тканини. Зворотне диференціювання стовбурових клітин є відносно недавньою розробкою. У 2006 році професор Шінья Яманака з Кіотського університету в Японії ввів кілька генів у фібробласти шкіри мишей для створення плюрипотентних стовбурових клітин, таких як ембріональні стовбурові клітини, а наступного року він ввів гени в дорослі клітини шкіри для створення зворотно-диференційованих стовбурових клітин.
Ембріональні стовбурові клітини - це клітини, які можна отримати з ембріональної стадії заплідненої яйцеклітини. Запліднена яйцеклітина ділиться і ділиться, щоб увійти в стадію, яка називається бластоцистою. Усередині бластоцисти недиференційовані клітини злипаються разом, і ці клітини є ембріональними стовбуровими клітинами. Ембріональні стовбурові клітини знаходяться на найвищому рівні тотипотентних стовбурових клітин, які здатні диференціюватися в будь-яку клітину, крім плаценти. Однак запліднена яйцеклітина після збору ембріональних стовбурових клітин викидається, оскільки вона не може розвинутися в нормальну особину. З цієї причини етичні дебати навколо ембріональних стовбурових клітин все ще тривають. Противники стверджують, що ембріональні стовбурові клітини можна отримати лише шляхом знищення заплідненої яйцеклітини, таким чином забираючи одне життя, щоб врятувати інше. Ще один тип ембріональних стовбурових клітин — це клоновані ембріональні стовбурові клітини, які створюються шляхом імплантації ядра власної соматичної клітини в яйцеклітину без ядра. Це має перевагу перед ембріональними стовбуровими клітинами заплідненої яйцеклітини, оскільки немає імунного відторгнення, коли органи, виготовлені зі стовбурових клітин, трансплантуються. Однак клоновані ембріональні стовбурові клітини мають інше заперечення: запліднену яйцеклітину необхідно додатково культивувати та імплантувати в матку, що може призвести до клонування людини. Крім того, поточна технологія має низький рівень успішності успішної диференціації стовбурових клітин у потрібні клітини, тому потрібно знищити більше життів.
Другий – дорослі стовбурові клітини. Під час стадії бластоцисти ембріональні стовбурові клітини диференціюються в різні частини тіла, і більшість із них зникає. Однак деякі з них залишаються в кожній частині тіла і продовжують виробляти клітини. Їх можна знайти під шкірою, в оболонці кишечника, в гіпокампі, в кістковому мозку тощо. Однак, на відміну від ембріональних стовбурових клітин, дорослі стовбурові клітини є мультипотентними, тобто вони мають обмежену кількість клітин, які можуть диференціюватися в різні типи клітин. Проблема їх культивування в лабораторії полягає в тому, що більшість із них швидко диференціюються, тому ви не можете отримати достатню кількість стовбурових клітин. Їх також важко отримати через малий розмір вибірки та розташування стовбурових клітин глибоко в організмі. Однак дорослі стовбурові клітини мають перевагу у використанні власних клітин, тому немає імунного відторгнення та етичних проблем.
Нарешті, індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (IPSC) — це стовбурові клітини, створені силою людини. Усі клітини організму мають однакову генетичну інформацію, оскільки всі вони походять від однієї заплідненої яйцеклітини. Стовбурові клітини, утворені шляхом зворотної диференціації цих клітин назад до стану перед диференціюванням, називаються зворотно диференційованими стовбуровими клітинами. На додаток до гена Sox2, який підтримує плюрипотентність, і гена c-Myc, який сприяє клітинній проліферації та трансформації, такі гени, як Oct-4 і Klf4, вводяться в соматичні клітини, щоб повернути їх до стану перед диференціацією. Їх називають «клітинами мрії», оскільки вони мають плюрипотентність ембріональних стовбурових клітин, оскільки вони створені з власних соматичних клітин, але вони не є етично проблематичними. Однак вони все ще знаходяться на експериментальній стадії, і рівень успіху зворотної диференціації не ідеальний. Навіть якщо зворотна диференціація стабілізується, її все одно потрібно вивчити, щоб побачити, чи буде вона диференціюватися в потрібні клітини в організмі, чи продовжить ділитися і перетвориться на ракову масу.
Вивчаючи та використовуючи стовбурові клітини, багато чого можливо. Однією з основних цілей дослідження стовбурових клітин є трансплантація органів. Коли органи непоправно пошкоджені через вік або травму, їх необхідно пересадити від іншої людини, щоб продовжувати жити. Однак пропозиція надто низька порівняно з попитом, а також є проблема сумісності. Ось де на допомогу приходять стовбурові клітини, оскільки їх можна використовувати для створення здорових органів. Трансплантацію тканинних одиниць, а не органів, можна використовувати для лікування атрофії м’язів, хвороби Паркінсона, пошкодження нервів і навіть аутологічної трансплантації кісткового мозку. Крім того, стовбурові клітини можна використовувати для швидкої перевірки ефектів і ризиків нових ліків шляхом диференціювання стовбурових клітин у різні тканини, а ракові стовбурові клітини можна використовувати для перевірки ефектів протипухлинних препаратів. Нескінченна кількість поділів стовбурових клітин також може бути використана для ефективного лікування захворювань серця, які потребують постійного контролю.
Ми дізналися, що таке стовбурові клітини, чим вони відрізняються від інших клітин, їх історію, види стовбурових клітин і як їх можна використовувати. Ймовірно, стовбурові клітини опиняться в центрі майбутнього медицини. Наприклад, поєднання стовбурових клітин із технологією редагування генів може бути використане для лікування рідкісних захворювань або забезпечення персоналізованої регенерації органів. Ці технологічні досягнення можуть призвести до зниження витрат на охорону здоров’я та більш персоналізованого лікування для пацієнтів. Незважаючи на багатообіцяючі стовбурові клітини, вони все ще недостатньо досліджені та недостатньо використовуються, тому важливо бути вибірковим і аналізувати інформацію про стовбурові клітини в повсякденних продуктах, а не приймати її сліпо.
Використання стовбурових клітин ставатиме все більш важливим у різноманітних сферах. Дослідники очікують дивовижних результатів у регенеративній медицині, розробці ліків, генній терапії тощо за допомогою стовбурових клітин. Крім того, прогрес у технології стовбурових клітин покращить якість нашого життя та відкриє можливість лікування невиліковних хвороб. З цих причин дослідження стовбурових клітин продовжуватимуть привертати увагу в майбутньому, і нам потрібно продовжувати підтримувати їхній потенціал.
