Tüvirakkude tüübid, rakendused ja asukohad



The tüvirakke Need on rakutüübid, mis leiduvad loomulikult kõigis paljurakulistes elusolendites ja mida iseloomustab omadus eristada mis tahes rakutüübis ja jagades rohkem tüvirakke..

Tüvirakud on olulised enne sündi, sest mõne päeva jooksul pärast kahe sugurakuga liitumist hakkavad nad jagunema ja paljunema, luues spetsiaalseid tüvirakke, mis tekitavad embrüokeha erinevaid organeid ja kudesid..

Tüvirakkude tähtsus seisneb nende hämmastavas potentsiaalses arengus ja peaaegu igasuguste rakkude loomisel. Seda võimet saab kasutada kahjustatud või hävitatud rakkude parandamiseks ja täiendamiseks. 

Praegu uuritakse tüvirakkude kliinilist rakendamist mitmesugustes haigustes nagu Parkinsoni tõbi, Alzheimeri tõbi või mõningaid kaasasündinud seisundeid. Lisaks on juba olemas tooted, mis põhinevad tüvirakkudel, mida on hakatud ortopeedilises meditsiinis rahvusvaheliselt kasutama.

Tüvirakud eksisteerivad jätkuvalt täiskasvanutel, kuigi väiksematel kogustel ja väiksema potentsiaaliga kui embrüonaalses staadiumis. Need tüvirakud esinevad teatud struktuurides, nagu luuüdi, lihased ja aju, ning tänu neile saab kahjustatud rakke asendada ja elundid võivad jätkata normaalset toimimist..

Üldiselt võib öelda, et tüvirakkudel on kolm peamist omadust, mis eristavad neid ülejäänud rakkudest:

  • Nad võivad paljuneda pikka aega.
  • Nad ei ole spetsialiseerunud.
  • Nad võivad spetsialiseeruda mis tahes tüüpi rakkudele.

Need omadused muudavad need potentsiaalselt kasulikeks mõnede rakkude, näiteks neurodegeneratiivsete haiguste kulumise või degeneratsiooni põhjustatud haiguste ravis.

Neid tüvirakkude uskumatuid omadusi uuriti esimest korda alles 35 aastat tagasi, 1981. aastal, kui teadlaste rühm avastas, et hiire embrüost on võimalik tüvirakke ekstraheerida..

Alles 1998. aastal, kui uuringuid hiirtega saab inimestele ekstrapoleerida, kui esimesed inimese embrüonaalsed tüvirakud ekstraheeriti ja kultiveeriti in vitro, et uurida nende toimimist ja nende omadusi. Neid tüvirakke nimetatakse embrüonaalseteks tüvirakkudeks.

2006. aastal ilmnes tüvirakkude uurimise ajaloos veel üks verstapost, teadlaste rühm avastas, kuidas mõned täiskasvanud rakud võiksid geneetiliselt ümber programmeerida, et tekitada tüvirakke, mis võivad spetsialiseeruda teatud rakutüüpidele. Seda tüüpi tüvirakke nimetatakse indutseeritud pluripotentseks tüvirakkuks (iPS).

Kuigi 35 aasta jooksul on tüvirakkude uurimisel tehtud suuri edusamme, on veel vaja rohkem uuringuid, et neid paremini tundma õppida ja kasutada neid uute ravimeetodite loomisel ja inimese normatiivse arengu uurimisel..

Tüvirakkude tüübid

Tüvirakke võib liigitada üldjuhul vastavalt nende küpsusastmele embrüonaalsetes, loote, täiskasvanud tüvirakkudes ja indutseeritud pluripotentsetes tüvirakkudes..

Lisaks sellele ei ole kõigil tüvirakkudel sama potentsiaali diferentseerida mistahes tüüpi rakkudes. Sõltuvalt rakkude tüübist, milles saate tüvirakke eristada, võivad olla:

  • Tototentne (või kõikvõimas), kui nad suudavad end erinevat tüüpi rakkudes eristada. Neid rakke võib leida ainult morula (rakkude kogum, mis tekib pärast kahe sugurakkude liitumist) ja teoreetiliselt embrüod, kuigi embrüonaalsete tüvirakkude puhul ei ole veel võimalik arendada ja luua kõiki tüüpe rakkude \ t.
  • Pluripotentne, nad on totipotentsete tüvirakkude järgmine samm ja võivad diferentseeruda peaaegu igasse rakutüüpi. Embrüonaalsed rakukultuurid ja indutseeritud tüvirakud on pluripotentsed.
  • Multipotent, kui neid saab diferentseerida mitmesugustesse rakkudesse, vaid ainult neid, mis kuuluvad seotud rakkude rühma. Näiteks võib südame multipotentseid rakke diferentseerida ainult nendes kudedes, mis moodustavad nimetatud organi. Neid rakke saab looteltelt ekstraheerida.
  • Oligopotent, kui nad võivad diferentseeruda mitut tüüpi rakkudeks, näiteks sama koe moodustamiseks. Täiskasvanud tüvirakud on oligopotentsed.
  • Unipotent, kui nad saavad eristada ainult ühte tüüpi rakkudesse. Need tüvirakud erinevad tavalistest täiskasvanud rakkudest, sest nad säilitavad paljunemisomadusi pikka aega (enne eristamist). Seda tüüpi tüvirakke võib leida näiteks mõnes lihases.

Embrüonaalsed tüvirakud

Embrüo tüvirakud ekstraheeritakse embrüodest. Enamik neist pärineb sugurakkudest, mida on viljastatud in vitro ja mitte rasedatelt loomulikult. Teoreetiliselt on nad totipotentsed, see tähendab, et nad võivad tekitada mistahes tüüpi rakke, kuigi laboratooriumis on hetkel võimalik kasvatada ainult teatud tüüpi rakke..

Kui tüvirakud on eemaldatud, viiakse läbi kultuur, milles rakud ja toitaine (söötme) viiakse laboratooriumitassile. Kultuuris kasvavad ja hakkavad rakud jagunema, moodustades õhukese kihi, mis ulatub üle kogu plaadi pinna.

Tüvirakkude kultuurid ei ole 100% efektiivsed, on aegu, kui rakud ei kasva ega jaga. Aga kui põllukultuur on olnud tulemuslik, võetakse tüvirakkude rühmad ja luuakse uued populatsioonid, mis jagunevad ja hakkavad eristuma. Tüvirakke saab külmutada ja säilitada igal ajal protsessi ajal.

Kultuuri ajal võib tüvirakke rühmitada ja spontaanselt spetsialiseeruda mis tahes tüüpi koes (lihas, närviline ...). Spetsialiseerumine on märk sellest, et rakud säilitatakse heas seisukorras, kuid ideaaljuhul kontrollivad spetsialistid spetsiifiliste rakupopulatsioonide loomiseks teadustööprotsessi..

Embrüonaalsete tüvirakkude diferentseerumise kontrollimiseks moduleerivad uurijad spetsiifiliste geenide sisestamisega kultuurisöötme, ruudu või rakkude keemilist koostist..

Mitme uuringu abil on loodud protokollid, mis näitavad, milliseid parameetreid tuleb muuta ja kuidas seda teha konkreetsete rakukultuuride loomiseks..

Praegu ei teostata embrüonaalsete tüvirakkude siirdamist inimestel, sest mõnedes loomadega tehtud uuringutes on täheldatud, et need võivad põhjustada vähktõve arengut. Sellegipoolest jätkuvad uuringud ja nad on tulevaste ravimeetodite jaoks väga paljutõotavad.

Loote tüvirakud

Nagu nimigi ütleb, saadakse loote tüvirakud looteltelt (alates 10. rasedusnädalast). Neid rakke võib leida enamikus loote kudedes.

Need tüvirakud on multipotentsed, st nad võivad olla diferentseeritud teatud tüüpi rakkudesse, mis on seotud näiteks mitme sarnase koega, et moodustada sama organ..

Täiskasvanud tüvirakud

Mõnedes täiskasvanud kudedes, nagu nahk, lihased, sooled ja luuüdi, on täiskasvanud tüvirakke, mis võivad paljuneda ja diferentseeruda samasse koesse rakkudesse, et asendada surnud või kahjustatud rakke, nii et nad on oligopetentsed. Täiskasvanud tüvirakke võib leida ka nabaväädi verest.

Näiteks luuüdis on veres tüvirakud, mis küpsevad ja muutuvad küpseteks vererakkudeks (punased verelibled, valgeverelibled või vereliistakud)..

Seda tüüpi rakkudega seotud uuringud on väga arenenud ning täiskasvanud tüvirakkude siirdamist luuüdi või nabanööri verest tehakse praegu vereloome, näiteks müelodüsplastiliste ja müeloproliferatiivsete sündroomide raviks..

Praegu uuritakse teiste täiskasvanud tüvirakkude nagu mesenhümaalsete rakkude, mis toodavad luu, kõhre ja rasvarakke, näiteks artriidi raviks, terapeutilist potentsiaali..

Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud

Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPS) on juba spetsialiseerunud täiskasvanud rakud (nt nahalt), mis on in vitro geneetiliselt ümber programmeeritud, et omada embrüonaalsete tüvirakkude omadusi..

Täiskasvanud rakkude ümberprogrammeerimiseks eraldatakse need täiskasvanutelt ja kasvatatakse plaadil, kus laboris loodud viirused sisestatakse spetsiifiliste geenidega, et nad integreeruksid rakkudega ja muudaksid nende geneetilist informatsiooni..

Kuigi iPS-rakkudel ja embrüonaalsetel rakkudel on palju omadusi, ei ole need täiesti võrdsed, siis neid erinevusi uuritakse praegu, aga ka uusi protseduure iPS-i loomiseks..

Kuigi on vaja rohkem uuringuid, kasutatakse iPS-rakke juba mõningate kliinilistes uuringutes esinevate ravimite mõju kontrollimiseks ja lähitulevikus on need eeldatavasti kasulikud siirdamise läbiviimiseks..

IPS-rakkude siirdamist praegu ei teostata, sest mõned loomadega läbi viidud uuringud on põhjustanud vähkkasvajaid, mis on tingitud rakkude ümberplaneerimiseks kasutatavast meetodist..

Ravimid tüvirakkudega

Praegu on kõige enam uuritud ja praktikas kasutatavate tüvirakkude kliiniline kasutamine veretüvirakkude (hematopoeetiline) siirdamine luuüdist või nabanööre. Neid kasutatakse vere ja immuunsüsteemi probleemide raviks, samuti kahjustatud rakkude uuendamiseks pärast keemiaravi või kiiritusravi..

Igal aastal ravitakse Euroopas igal aastal üle 26 000 inimese hemodapoeetiliste tüvirakkude siirdamisega. Haigused, mida saab siirdamisega praegu ravida, on järgmised:

  • Leukeemiad ja linformad, näiteks:
    • Äge müeloidne leukeemia.
    • Äge lümfoblastne leukeemia.
    • Krooniline müeloidne leukeemia.
    • Krooniline lümfoblastne leukeemia.
    • Juveniilne müelomonotsüütiline leukeemia.
    • Hodgkini lümfoom.
    • Mitte-Hodgkini lümfoom.
  • Luuüdi haigused, näiteks:
    • Raske aplastiline aneemia.
    • Fanconi aneemia.
    • Paroksüsmaalne öine hemoglobinuuria.
    • Puhta punaste vereliblede aplasia.
    • Kaasasündinud trombotsütopeenia / amegakariotsütoos.
    • Müeloproliferatiivne ja müelodüsplastiline sündroom.
    • Müeloomi kordumine.
  • Pärilikud immuunsüsteemi haigused, näiteks:
    • Raske kombineeritud immuunpuudulikkus.
    • Wiskott-Aldrichi sündroom.
  • Hemoglobinopaatiad (punaste vereliblede haigused), näiteks:
    • Beeta-talassemia suur.
    • Sirpirakkude haigus.
  • Pärilikud metaboolsed haigused, näiteks:
    • Krabbe tõbi.
    • Hurleri sündroom.
    • Adrenoleukodüstroofia.
    • Metakromaatiline leukodüstroofia.
  • Muud seisundid ja vähk.

Teine tüvirakkude siirdamise rakendus on naha transplantaadid. See rakendus on võib-olla vanim, kuna seda kasutati, enne kui tõesti mõistsid, kuidas tüvirakud töötasid.

Naha transplantaadid viiakse tavaliselt läbi ainult äärmuslikel juhtudel, kui inimene on kahjustanud suuri nahapiirkondi, näiteks tõsise põletamise tõttu.

Esimene nahatransplantaat tehti 1970. aastal ja sellest ajast alates on tehnika täiustunud, kuigi siiani on veel pikk tee, sest siirdatud nahk ei suuda praegu arendada juukseid fulículose või higinäärmeid..

Viimane Euroopas heakskiidetud tüvirakkude rakendus on olnud Holoclar, ravi, mis parandab sarvkesta kahjustusi, mis on olnud haavad või põletused..

Protseduur seisneb selles, et eemaldatakse väike osa limbaalsetest rakkudest, mis vastutavad sarvkesta parandamise eest, ja kasvatatakse neid laboris seni, kuni nad moodustavad õhukese kihi, mida saab patsiendi silma siirdada..

Kliinilistes uuringutes uuritakse teisi tüvirakkude võimalikke rakendusi. Teadusuuringute peamised rakendused on kudede ja elundite regenereerimine, südame-veresoonkonna haiguste ravi ja ajuhaiguste ravi..

Tüvirakkude kasutamine kudede ja elundite regenereerimiseks on ilmselt kõige enam uuritud. Kui tüvirakkudest luuakse elundid või kuded, võib neid siirdada inimestele, kes neid vajavad, tegelikult on esimene tüvirakkudega neer juba loodud ja tulemused on paljutõotavad.

Uuringute tulemused, mis on saadud tüvirakkude kasutamise kohta südame-veresoonkonna haiguste ravis, on samuti väga julgustavad.

2013. aastal lõi Massachusettsi üldhaigla uurijate rühm Ameerika Ühendriikide veresooned hiirtesse siirdatud ja õigesti toiminud inimese tüvirakkude osadesse. Praegu on uuringud käimas ja nad püüavad seda rakendada ilma inimestele ohustamata.

Tüvirakkude kasutamist selliste ajukahjustuste nagu Parkinsoni tõve või Alzheimeri tõve raviks uuritakse embrüonaalsete tüvirakkude abil, kuna neil on võimalik diferentseeruda. Tulemused näivad paljulubavad, kuigi uuringud on veel väga varajases staadiumis.

Tüvirakkude uurimine ei ole mitte ainult haiguste raviks, vaid uuritakse ka tervete rakkude normaalset arengut ja mõningaid protsesse, nagu jagunemine ja rakkude diferentseerimine..

Viited

  1. Luca, M. (1. september 2015). Milliseid haigusi ja seisundeid saab tüvirakkudega ravida? Välja otsitud EuroStemCellist.
  2. Rahvusvaheline tüvirakkude uuringute selts, ISSCR. (s.f.). Tüvirakkude tüübid. Välja otsitud 20. juunil 2016, lähemal tüvirakkudest.
  3. Argentiina Vabariigi teadus-, tehnoloogia- ja tootliku innovatsiooni ministeerium. (s.f.). Välja otsitud 20. juunil 2016, Incucai'st.
  4. Riiklikud terviseasutused. (5. märts 2015). Tüvirakkude teave. Välja võetud riiklikest tervishoiuinstituutidest.
  5. Schöler, H. R. (2007). Tüvirakkude potentsiaal: inventuur. N. Knoepffler, D. Schipanski, & S. L. Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (lk 28). Ashgate Publishing.
  6. Tüvirakkudel (s.f.). Ravimid tüvirakkudega. Välja otsitud 20. juunil 2016 aadressil sobrecellesmadre.com.
  7. Kasutustingimused Privaatsuspoliitika EEO / Affirmative Action Employer. (s.f.). Transplantaatidega ravitavad haigused. Välja otsitud 20. juunil 2016 saidilt Be the match.