Celule 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.

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.

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.

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.

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.

Sursa: StemCells

Nota editorului: Acest articol nu este destinat sa ofere sfaturi medicale, diagnostic sau tratament.