Ce sunt
celulele stem embrionare?
Celulele stem
embrionare
sunt celule nediferentiate care au particularitati ce le
deosebesc fundamental de celulele adulte cu functii
specializate.
Capacitatea lor de diviziune este nelimitata in
conditiile in care organismul caruia apartin este viu,
iar din aceasta caracteristica deriva cea mai importanta
functie pe care o au si pentru care sunt atat de
folosite, si anume aceea de a actiona precum un sistem
de refacere si reparare a oricarei parti constituente a
organismului. La fiecare diviziune a unei celule mama,
apar celule fiice cu capacitatea de a ramane in stadiul
de celula stem sau de a se dezvolta in celule cu functii
specializate, cum ar fi celulele musculare, nervoase sau
celulele sangvine.
Totusi, nu toate celulele stem poseda aceeasi capacitate
de replicare sau acelasi potential de diferentiere,
motiv pentru care cercetatorii le-au impartit in mai
multe clase, astfel:
-
celule stem totipotente, din care se poate forma
embrionul
-
celule stem pluripotente, care sunt capabile sa
genereze orice fel de tesut adult si care sunt
inglobate in termenul de celule stem embrionare
-
celule stem multipotente, care au proprietati de
regenerare a unor tesuturi specifice, cum ar fi
pielea, ficatul, tractul intestinal.
A. Care stadii ale dezvoltarii preliminare embrionice
sunt importante pentru generarea celulelor stem
embrionare?
Celulele stem embrionare,
asa cum o sugereaza numele lor, provin din embrioni. In
mod specific, celulele stem embrionare provin din
embrioni care s-au dezvoltat din ovule fertilizate in
vitro si apoi donate in scopuri de cercetare cu acordul
donatorului. Embrionii nu provin din ovule fecundate in
organismul unei femei. Embrionii din care provin
celulele stem embrionare umane au in general 4 sau 5
zile si sunt celule microscopice numite blastocisti.
B. Cum sunt cultivate in laborator celulele stem
embrionare?
Cresterea celulelor in laborator
este cunoscuta sub numele de cultura de celule.
Celulele stem embrionare umane sunt izolate transferand
masa celulara interna din structura acestora intr-o
farfurie de cultura din laborator care contine un
nutrient consistent cu numele de mediu de cultura.
Celulele se divid si se imprastie pe suprafata farfuriei.
Suprafata interna a farfuriei este acoperita cu celule
epidermice embrionare de soarece care au fost tratate,
asa ca nu se vor divide. Acest invelis de celule se
numeste strat hranitor. Celule din farfurie se
vor lipi de suprafata lipicioasa a celulelor de soarece.
De asemenea, celulele hranitoare elibereaza nutrienti in
mediul de cultura. De curand, cercetatorii au inceput sa
diversifice modurile de crestere ale celulelor
embrionare fara celulele hranitoare de soarece, din
cauza riscurilor ca virusii sau alte macromolecule ale
acestora sa fie transmise celulelor umane.
Dupa cateva zile, celulele din
masa moleculara interna se inmultesc si incep sa umple
farfuria. Cand se petrece acest lucru, ele sunt
inlaturate cu mare grija si asezate in alte farfurii de
cultura proaspete. Procesul de replantare se repeta de
mai multe ori, luni de zile, si se numeste subcultura.
Fiecare ciclu de subcultura a celulelor este numit pasaj.
Dupa 6 luni de zile, cele 30 de celule originale din
mediul de cultura intial a dat nastere la milioane de
celule stem embrionare. Celulele stem embrionare care
s-au inmultit in mediul de cultura in cele 6 luni fara
sa se diferentieze, sunt pluripotente, si apar
genetic normal, fiind numite serii de celule stem
embrionare.
C. Ce teste de laborator se folosesc pentru a identifica
celule stem embrionare?
In anumite stagii ale procesului
de generare a seriilor de celulelor stem embrionare,
cercetatorii testeaza celulele sa vada daca ele
indeplinesc proprietatile fundamentale care le fac sa
fie celule stem embrionare. Acest proces se numeste
caracterizare. Cu toate acestea cercetatorii care
studiaza celulele stem embrionare nu au cazut de acord
asupra testelor standard care evalueaza proprietatile
fundamentale ale celulelor. Aceste teste includ:
-
Cultivarea si inmultirea celulelor
stem timp de mai multe luni. Aceasta asigura
capacitatea celulelor de a se reinnoi pe termen
lung. Cercetatorii inspecteaza culturile printr-un
microscop ca sa vada daca celulele arata sanatoase
si raman nediferentiate.
-
Un alt test important este legat
de prezenta proteinei numita Oct-4, pe care o produc
celulele nediferentiate. Oct-4 este un factor de
transcriptie, insemnand ca ajuta la activarea si
dezactivarea genelor la momentul potrivit, parte
importanta a procesului de diferentiere celulara si
dezvoltare embrionara.
-
Examinarea cromozomilor la
microscop. Aceasta e o metoda de a evalua daca
cromozomii sunt afectati sau daca numarul lor s-a
schimbat. Testul nu detecteaza mutatile genetice din
celule.
-
Test de verificare pentru
capacitatea de a fi pluripotente
D. Cum sunt stimulate celulele stem sa se inmulteasca?
Atata timp cat celulele stem
embrionare din culturi sunt crescute in anumite conditii,
pot ramane nediferentiate (nespecializate). Dar daca
celulelor li se permite sa se adune ciorchine si sa
formeze corpuri embrionare, incep sa se
diferentieze in mod spontan. Ele pot forma celule
musculare, nervoase si mult alte tipuri de celule. Desi
diferentierea spontana este un indiciu bun ca o cultura
de celule stem embrionare este sanatoasa, nu e un mod
eficient de a produce culturi de celule specifice.
Pentru a genera culturi de celule
specifice diferentiate – musculare, sangvine, nervoase –
cercetatorii incearca sa controleze diferentierea
celulelor stem embrionare. Ei schimba compozitia chimica
ale mediului de cultura, altereaza suprafata farfuriei
de cultura, sau modifica celulele inserand gene
specifice. De-a lungul anilor cercetatorii au stabilit
niste protocoale de baza pentru diferentierea directa
a celulelor stem embrionare in celule specifice.
Bolile care pot fi tratate
transplantand celulele generate din celulele stem
embrionice umane: Parkinson, diabetul, traumatismul de
coloana vertebrala, boala lui Purkinje, distrofia
musculara Duchenne, bolile de inima, pierderea auzului
si a vazului.
Tratamentul unor boli de sange de natura neoplazica
(canceroasa) - leucemii, limfoame, amiloidoza, mielom
multiplu, hemoglobinurie paroxistica nocturna, aplazii
medulare, policitemia vera, trombocitemie esentiala,
etc: prin citostatice si iradiere se distrug toate
celulele sangelui circulante si aflate in maduva osoasa
(care le formeaza), apoi se face transplantul unor
celule stem de la un donator sanatos, acestea
inmultindu-se, se diferentiaza in celule formatoare de
celule sanguine, care sunt sanatoase; in final, sangele
bolnavului va fi inlocuit cu sangele produs de celule
transplantate in maduva lui osoasa.
