SZ nr 17–25/2020z 19 marca 2020 r.
Wszechmogące komórki macierzyste
Historia komórek macierzystych ma już ponad 100 lat. Poznanie ich biologii pozwoliło na zrozumienie wielu procesów komórkowych, takich jak samoodnowa, proliferacja czy różnicowanie.
Pod koniec XIX w. terminem komórki pnia (ang. stem cells) określano komórki zaangażowane w produkcję komórek płciowych oraz komórkę prekursorową krwiotworzenia, zdolną do różnicowania się w kierunku erytrocytów i leukocytów [1].
W ostatnich latach definicja komórek macierzystych stała się bardziej rozbudowana, a badania prowadzone na embrionalnych i krwiotwórczych (hematopoetycznych) komórkach macierzystych dowodzą, że jest to niewyspecjalizowana grupa komórek charakteryzująca się zdolnością do samoodnowy, proliferacji i różnicowania się w jeden lub wiele typów komórek odpowiedzialnych za budowę naszego organizmu.
Liczne doświadczenia wykazują, że komórki macierzyste są źródłem uzyskiwania in vitro w pełni wykształconych komórek potomnych, zdolnych do regeneracji uszkodzonych tkanek [2].
Nieustanny postęp dokonujący się w badaniach nad komórkami macierzystymi umożliwia coraz lepsze zrozumienie procesu rozwoju i regeneracji tkanek. Terapie oparte na komórkach macierzystych dają możliwość wymiany starych i patologicznych komórek na nowe, a także regenerację tkanek i narządów [3]. Komórki macierzyste niosą ze sobą ogromny potencjał terapeutyczny do leczenia chorób tła genetycznego i zwyrodnieniowych, które do tej pory nie poddawały się żadnej z metod terapeutycznych. Mogą być także stosowane, po uprzedniej modyfikacji genetycznej, jako cząsteczki dostarczające środki lecznicze do uszkodzonych tkanek lub organów.
Przeszczepianie komórek macierzystych można już wykorzystać w leczeniu ponad 80 chorób, w tym ostrych i przewlekłych białaczek, zespołów mielodysplastycznych oraz mieloproliferacyjnych i zespołów rozrostowych układu chłonnego, wrodzonych zaburzeń układu odpornościowego oraz nowotworów [4]. Terapia komórkami macierzystymi jest stosowana w marskości wątroby w celu poprawy regeneracji tego narządu, zmniejszenia uszkodzenia wątroby na tle immunologicznym, rekonstrukcji składowych tego narządu oraz w celu zastąpienia funkcji uszkodzonych hepatocytów [5, 6]. Autologiczne komórki macierzyste są z powodzeniem wykorzystywane w leczeniu chorób zwyrodnieniowych stawów i ścięgien, subchrzęstnych torbieli kostnych, urazów łąkotki oraz złamań kości, zapaleń kości i stawów.
Tak jak XX wiek jest często określany w medycynie wiekiem immunologii i immunoterapii, tak obecnie nauki biologiczne, medycynę i weterynarię zdominowała biologia molekularna. Ustalono genom człowieka oraz wielu gatunków zwierząt i roślin, coraz powszechniej są wykorzystywane osiągnięcia genomiki i proteomiki, zaś dzięki badaniom na poziomie subkomórkowym i komórkowym są opracowywane nowoczesne metody terapii z użyciem komórek macierzystych. Są one najbardziej pierwotnymi komórkami tworzącymi struktury organizmu i charakteryzują się właściwością samoodnawiania przez nieograniczony czas oraz zdolnością do różnicowania się w wyspecjalizowane typy komórek tworzących organizm.
Komórki macierzyste stanowią początkowy etap wszystkich komórek ludzi i zwierząt [7]. Z tych względów są one coraz częściej wykorzystywane w różnych dziedzinach medycyny i weterynarii, począwszy od transplantologii i regeneracji chrząstek przez leczenie chorób układu nerwowego, uszkodzeń mięśnia sercowego i chorób z autoagresji do prób rekonstrukcji narządów.
Piśmiennictwo
[1] Ramalho-Santos M., Willenbring H., On the origin of the term „stem cell”, „Cell Stem Cell” 2007; 1: 35–38.
[2] Estrov Z., Stem Cells and Somatic Cells: Reprogramming and Plasticity, „Clin Lymphoma Myeloma” 2009; 9: 319–328.
[3] Yoshida Y., Yamanaka S., Recent stem cells advances: Induced pluripotent stem cells for disease modeling and stem cell based regeneration, „Circulation” 2010, 122, 80–87.
[4] Urbaniak-Kujda D., Wołowiec D., Tomaszewska-Toporska B., Kapelko-Słowik K.,
Kuliczkowski K., Mezynchemalne komórki macierzyste: ich biologia i perspektywy zastosowań klinicznych, „Acta Haematol. Pol.” 2005, 36, 161–166.
[5] Orlic D., Kajstura J., Chimenti S., Bodine D.M., Leri A., Anversa P., Bone marrow stem cells regenerate infarcted myocardium, „Pediatr Transplant” 7 (Suppl 3), 2003, 86–88.
[6] Forbes S.J., Newsome P.N., New horizons for stem cell therapy in liver disease, „J. Hepatology” 2012, 56, 496–499.
[7] Dominici M., Le Blanc K., Mueller I., Slaper-Cortenbach I., Marini F., Krause D., Deans R., Keating A., Prockop D., Horwitz E., Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells – The International Society for Cellular Therapy position statement, „Cytotherapy” 2006, 8, 315–317.
oraz
Gliński Z., Komórki macierzyste – korzyści i zagrożenia, „Życie Weterynaryjne” 2015, 90(3).
Gauza M., Komórki macierzyste i ich zastosowanie w chorobach hematoonkologicznych, „Diagn Lab” 2014; 50(3): 241–248.