SUBIECT: Studiu asupra celulelor stem

STUDIU - Pas important către obţinerea în laborator a ţesuturilor pentru tratarea pacienţilor umani

Medicii sunt cu un pas mai aproape de momentul în care vor putea utiliza ţesuturi regenerate pentru tratarea pacienţilor umani, datorită unei descoperiri importante în domeniul celulelor stem, potrivit unui studiu recent, citat joi de Press Association preluat de agerpres.

O echipă internaţională de cercetători a dezvoltat un nou gel din ţesut intestinal de la porci pentru a creşte în laborator ţesut sub formă de organoide, acestea urmând să fie utilizate în tratamentele aplicate pacienţilor umani.

Organoidele sunt structuri cultivate în laborator din celulele stem umane, ce imită forma şi funcţia ţesutului, cum ar fi muşchiul.

Gelurile folosite în prezent pentru cultura organoidelor umane au potenţial pentru utilizarea în vederea înlocuirii şi reparării ţesutului deteriorat sau bolnav, însă s-au dovedit nepotrivite pentru utilizarea pe pacienţi umani.

Cercetătorii conduşi de un profesor din cadrul Institutul Naţional de Cercetări în Sănătate (NIHR) din Marea Britanie, Paolo De Coppi, alături de profesor Nicola Elvassore de la Institutul pentru Sănătatea Copilului (ICH) din Marea Britanie, au dezvoltat un hidrogel matrice-extracelulară (ECM).

Utilizarea ţesutului intestinal decelularizat de la porci oferă posibilitatea ca organoidele să fie potrivite pentru tratamentul aplicat pacienţilor umani.

Publicat în jurnalul ştiinţific Nature Communications, studiul sugerează că noul hidrogel îndeplineşte standardele de bune practici, astfel încât poate fi utilizat în cadru clinic, notează Press Association.

Noul gel oferă acelaşi nivel de susţinere celulelor stem din cultura organoidă ca şi gelurile sintetice, au explicat oamenii de ştiinţă.

Gelurile utilizate în dezvoltarea organoidelor joacă un rol important în determinarea ţesutului final care este crescut în laborator.

Cercetătorii au descoperit că noul hidrogel ECM ar putea fi utilizat pentru susţinerea dezvoltării celulelor nu doar în cazul ţesutului de intestin subţire, ci şi al celui hepatic, stomacal şi pancreatic.

Oamenii de ştiinţă au declarat că această reuşită marchează un avans important către momentul în care medicii vor putea utiliza organoide dezvoltate în laborator, în cadru clinic.

''Organoidele au un potenţial uriaş de a contribui la extinderea şi avansul medicinii regenerative pentru tratarea afecţiunilor complexe. Constatările noastre marchează un pas major către momentul în care ţesutul crescut din celulele stem va fi utilizat în cadru clinic pentru tratarea pacienţilor'', a declarat profesor De Coppi.

''Acest lucru ar putea deschide posibilitatea de a furniza transplanturi de organoide pentru pacienţii afectaţi de boli devastatoare, precum sindromul de intestin scurt pentru îmbunătăţirea funcţiei intestinale'', a adăugat cercetătorul.

Studiul a fost efectuat de o echipă de la ICH, Institutul Francis Crick, Universitatea Tehnică din Shanghai, Academia Regală de Arte şi Ştiinţă din Olanda, Centrul Medical Universitar din Utrecht, Centrul de Oncologie Pediatrică Prinţesa Maxima din Olanda şi Institutul Telethon de Genetică şi Medicină din Italia.

Un tratament cu celule stem a dus la vindecarea diabetului în cazul şoriceilor

Acest tratament foloseşte celule stem umane pentru a produce celuele pancreatice răspunzătoare de sintetizarea insulinei.

Oamenii de ştiinţă de la Universitatea Washington au publicat un articol în care explică modul în care un tratament cu celule stem umane testat pe şoriceii de laborator a dus la vindecarea acestora de diabet. Cercetătorii sunt optimişti în ceea ce priveşte această tehnică şi spun că aceasta ar putea să reprezinte o potenţială soluţie şi pentru oamenii care suferă de diabet, notează Science Alert.

În cadrul experimentelor, cercetătorii au încercat să convertească celulele stem pluripotente în celule beta pancreatice, răspunzătoare de producerea insulinei. şi le-au transplantat unor şoricei modificaţi astfel încât să sufere de o formă acută de diabet. Testele efectuate asupra acestor şoricei arată că problemelor lor de sănătate au fost rapid tratate.

„Aceşti şoareci aveau diabet foarte sever, cu valori de zahăr din sânge de peste 500 de miligrame pe decilitru, niveluri care ar putea fi fatale pentru o persoană”, explică Jeffrey R. Millman, expert în bioinginerie medicală. Acesta mai adaugă: „După ce le-am administrat şoarecilor celulele care secretă insulina, în termen de două săptămâni, nivelul lor de glucoza din sange a revenit la normal şi a rămas în acest fel timp de mai multe luni”.

Celuele stem pluripotente au abilitatea de a lua forma oricărui tip de celule care poate fi identificat în corpul uman, iar oamenii de ştiinţă care au lucrat la acest proiect au vrut să folosească acest potenţial pentru a produce celule beta pancreatice de care avem nevoie pentru a avea un nivel stabil de zaharuri în sânge.

„O problemă comună când încercăm să transformăm o celulă stem umană într-o celulă beta producătoare de insulină sau un neuron sau o celulă cardiacă, este că producem şi alte celule pe care nu le dorim”, explică dr. Millman. Acesta explică faptul că, în experimentele sale, celulele stem s-au transformat în alte tipuri de celule pancreatice şi chiar în celule hepatice.

În articolul lor, oamenii de ştiinţă explică şi soluţia pe care au folosit-o: „Am descoperit că manipularea interacţiunilor celulă-biomaterială şi starea citoscheletului de actină au modificat momentul exprimării factorului de transcripţie endocrin şi capacitatea progenitorilor pancreatici de a se diferenţia în celulele beta derivate de celulele stem”.

Studiul a fost publicat în Nature Biotechnology.

Experiment revoluționar: Primii embrioni umani sintetici care elimină nevoia de ovule sau spermatozoizi

Oamenii de ştiinţă au creat embrioni umani sintetici folosind celule stem, într-un experiment revoluţionar care elimină nevoia de ovule sau spermatozoizi, potrivit The Guardian.

Oamenii de ştiinţă spun că aceşti embrioni model, care seamănă cu cei aflaţi în stadiile incipiente ale dezvoltării umane, ar putea oferi o fereastră crucială asupra impactului tulburărilor genetice şi asupra cauzelor biologice ale avortului spontan recurent.

Cu toate acestea, lucrarea ridică, de asemenea, probleme etice şi juridice serioase, deoarece entităţile dezvoltate în laborator nu se încadrează în legislaţia actuală în Regatul Unit şi în majoritatea altor ţări.Structura embrionilor nu are o inimă care bate sau începuturile unui creier, dar includ celule care ar continua să formeze placenta, sacul vitelin şi chiar embrionul.

Prof. Magdalena Żernicka-Goetz, de la Universitatea din Cambridge şi de la Institutul de Tehnologie din California, a descris activitatea într-un discurs în plen, miercuri, la reuniunea anuală a Societăţii Internaţionale de Cercetare a Celulelor Stem din Boston.„Putem crea modele asemănătoare embrionilor umani prin reprogramarea celulelor [stem embrionare]”, a spus ea.

Nu există nicio perspectivă pe termen scurt ca embrionii sintetici să fie utilizaţi clinic. Ar fi ilegal să le implantăm în uterul unui pacient şi nu este încă clar dacă aceste structuri au potenţialul de a continua să se maturizeze dincolo de primele etape de dezvoltare.

Motivaţia lucrării este ca oamenii de ştiinţă să înţeleagă perioada de dezvoltare, deoarece oamenilor de ştiinţă li se permite să cultive embrioni în laborator doar până la o limită legală de 14 zile. Apoi, ei preiau cursul dezvoltării mult mai departe, analizând scanările de sarcină şi embrionii donaţi pentru cercetare.

AdsRobin Lovell-Badge, şeful departamentului de Biologie a celulelor stem şi Genetică a dezvoltării la Institutul Francis Crick din Londra, a declarat: „Ideea este că, dacă modelaţi cu adevărat dezvoltarea normală a embrionului uman folosind celule stem, puteţi obţine o mulţime de informaţii despre cum începem dezvoltarea, ce poate merge prost, fără a fi nevoie să folosim embrioni timpurii pentru cercetare”.

Anterior, echipa lui Żernicka-Goetz şi un grup rival de la Institutul Weizmann din Israel au arătat că celulele stem de la şoareci ar putea fi încurajate să se autoasambleze în structuri asemănătoare embrionilor timpurii cu un tract intestinal, începuturile unui creier şi o inimă care bate. De atunci, a fost în curs de desfăşurare o cursă pentru a traduce această lucrare în modele umane şi mai multe echipe au reuşit să reproducă cele mai timpurii etape de dezvoltare.Detaliile complete ale celei mai recente lucrări, de la laboratorul Cambridge-Caltech, nu au fost încă publicate. Dar, vorbind la conferinţă, Żernicka-Goetz a descris cultivarea embrionilor la un stadiu cu puţin peste echivalentul a 14 zile de dezvoltare pentru un embrion natural.

Structurile model, fiecare crescută dintr-o singură celulă stem embrionară, au atins începutul unei etape de dezvoltare cunoscută sub numele de gastrulaţie, când embrionul se transformă de la a fi o foaie continuă de celule la formarea liniilor celulare distincte şi stabilirea axelor de bază ale corpului. În această etapă, embrionul nu are încă o inimă care bate, intestin sau începuturi ale creierului, dar modelul a arătat prezenţa celulelor primordiale care sunt celulele precursoare ale ovulului şi spermei.

Dezvoltarea evidenţiază cât de rapid ştiinţa din acest domeniu a depăşit legea, iar oamenii de ştiinţă din Marea Britanie şi din alte părţi sunt deja în mişcare pentru a elabora linii directoare voluntar, pentru a guverna munca pe embrioni sintetici. „Dacă întreaga intenţie este ca aceste modele să fie foarte asemănătoare cu embrionii normali, atunci într-un fel ar trebui să fie trataţi la fel”, a spus Lovell-Badge. „În prezent, în legislaţie, nu sunt. Oamenii sunt îngrijoraţi de asta”.

În aprilie, cercetătorii din China au creat embrioni sintetici din celule de maimuţă şi i-au implantat în pântecele maimuţelor adulte, dintre care câteva au prezentat semnele iniţiale ale sarcinii, dar niciunul nu a continuat să se dezvolte după câteva zile. Oamenii de ştiinţă spun că nu este clar dacă bariera în calea unei dezvoltări mai avansate este doar tehnică sau are o cauză biologică mai fundamentală.