Care sunt proprietatile unice ale celulelor stem?
Celulele stem difera de alte
tipuri de celule din organism. Toate celulele stem –
indiferent de sursa de unde provin – au trei proprietati
generale:
-
sunt capabile de a se divide si de a se
reinnoi singure perioade lungi de timp;
-
sunt
nespecializate;
-
pot da nastere celulelor specializate.
Cercetatorii incearca sa inteleaga
doua proprietati fundamentale ale celulelor stem care
sunt legate de capacitatea lor de a se reinnoi
singure pe termen lung:
-
de ce pot celulele stem
embrionare sa se divida timp de un an, sau chiar
mai multi, in laborator fara sa se diferentieze, dar
majoritatea celulelor stem adulte nu pot?
-
care sunt factorii din organismele
vii care regleaza in mod normal proliferarea
celulelor stem si auto-reinnoirea?
Gasirea raspunsurilor la aceste
intrebari face posibil intelegerea regulii dupa care se
inmultesc celulele in timpul dezvoltarii normale a
embrionului sau in timpul diviziunii celulare anormale
care duce la aparitia cancerului.
1.
Celulele stem sunt capabile de
a se divide si reinnoi singure perioade lungi de timp
Spre deosebire de celulele
musculare, sangvine sau nervoase – care in mod normal nu
se inmultesc – celulele stem se pot inmulti de mai multe
ori. Cand celulele se inmultesc singure de mai multe ori,
inseamna ca se multiplica. O populatie initiala de
celule stem care se multiplica mai multe luni de zile in
laborator pot da nastere la milioane de celule. Daca
celulele rezultante continua sa fie nespecializate, ca
celulele stem parinte, se spune ca acestea sunt capabile
de a se auto-reinnoi pe termen lung.
Factorii specifici si conditiile
care permit celulelor stem sa ramana nespecializate sunt
de mare interes pentru cercetatori. Acestora le-a
trebuit multi ani de experimente ca sa invete sa
inmulteasca celulele stem in laborator fara ca acestea
sa se difereniteze spontan in celule specifice. De
exemplu, au fost necesari 20 de ani pentru a descoperi
cum sa cultive in laborator celule stem embrionare umane,
urmand modelul dezvoltarii conditiilor pentru cresterea
celulelor stem provenind de la soareci. O zona
importanta de cercetare, consta in intelegerea semnalelor
dintr-un organism matur care determina ca o populatie de
celule stem sa se multiplice si sa ramana nespecializata
pana cand este nevoie ca aceste celule sa repare un tesut
specific.
2. Celulele stem sunt
nespecializate
Una dintre proprietatile
fundamentale ale unei celule stem este ca nu are nici o
structura specifica a tesutului care sa-i permita sa
indeplineasca functii specializate.
O celula stem:
-
nu
poate lucra alaturi de vecinii ei ca sa pompeze sange
prin organism (ca o celula din muschiul inimii);
-
nu
poate transporta molecule cu oxigen prin fluxul sangvin
(ca un hematocit);
-
nu poate sa amplifice semnalele
electrochimice spre alte celule care permite
organismului sa se miste sau sa vorbeasca (ca o celula
nervoasa).
Oricum, celulele stem pot da nastere
celulelor specializate, inclusiv celulelor cardiace,
celulelor sangvine sau a celor nervoase.
3. Celulele stem pot da nastere
unor celule specializate
Cand celulele stem nespecializate
se transforma in celule specializate, procesul se
numeste diferentiere. Cercetatorii incep sa inteleaga
semnalele din interiorul si exteriorul celulelor care
sunt un factor declansator pentru diferentierea
celulelor stem. Semnalele din interior sunt controlate
de niste gene ale celulei care sunt intercalate de-a
lungul sirurilor de ADN, iar acestea poarta instructiuni
codificate pentru toate structurile si functiile unei
celule. Printre semnalele exterioare pentru
diferentierea celulara se includ hormonii secretati de
alte celule, contactul fizic cu celulele vecine si
anumite molecule din micro-mediului inconjurator.
Prin urmare, mai raman multe
intrebari fara raspuns referitoare la diferentierea
celulara. De exemplu, semnalele interne si externe sunt
identice pentru diferentierea celulara a tuturor
tipurilor de celule stem? Se pot identifica seturi de
semnale specifice care duce la diferentierea in tipuri
de celule specifice?
Celulele stem adulte genereaza in
mod tipic tipurile de celule din testurile in care
acestea rezida. O celula stem adulta, care formeaza
sangele, localizata in maduva osoasa, de exemplu, in mod
normal da nastere numeroaselor tipuri de celule din
sange, precum hematiile, leucocitele si trombocitele.
Pana de curand, se considera ca o
celula din maduva osoasa, responsabila de formarea
sangelui – numita celula stem hematopoietica – nu poate
da nastere celulelor care formeaza un tesut radical
diferit, ca de exemplu celulele nervoase din creier. Cu
toate acestea, experimentele din ultimii ani au aratat
ca celulele stem dintr-un tesut pot da nastere unor
tipuri de celule ce formeaza un tesut complet diferit,
fenomen cunoscut sub numele de plasticitate. Exemple
referitoare la o asemenea plasticitate: celule sangvine
care devin neuroni, celule hepatice care pot fi facute
sa produca insulina si celule stem hematopoietice care
se pot dezvolta in celule ale muschiului cardiac.
