In interiorul corpurilor noastre isi are locul un univers microscopic, la fel de aglomerat si complex ca si lumea din jurul nostru. Celulele stem sunt cele care cladesc si intretin acest microunivers. Se vorbeste din ce in ce mai des in ultima vreme despre celulele stem. Dar ce sunt ele de fapt, care le sunt originile si ce stim cu adevarat despre ele? Acest articol va va prezenta povestea celulelor stem, a vietii acestora in interiorul si in exteriorul trupurilor noastre.
Activeaza subtitrarea in Romana CC
Viata incepe cu o singura celula, ovulul fecundat. De-a lungul dezvoltarii organismului uman celulele se divid iar si iar, dand nastere miliardelor de celule care alcatuiesc corpul omenesc. La anumite etape, majoritatea celulelor inceteaza sa mai produca copii identice si incep sa se diferentieze si sa se specializeze. La maturitate aproape toate celulele organismului uman sunt celule specializate.
Profesorul Austin Smith (Edinburgh):
"Celulele sunt entitati minunate atunci cand le privim la microscop. In mod normal sunt atat de mici ca nu le putem vedea cu ochiul liber, desi ele sunt cele care ne fac ceea ce suntem. Iar fiecare tip de celula are caracteristici proprii. Unele tipuri de celule se dezvolta foarte aproape unele de altele, dand nastere unor minunate modele. Altele pastreaza distanta fata de celelalte. Unele capata proportii, atingand dimensiuni mari, altele raman intotdeauna foarte mici. Depinde de tipul fiecarei celule."
Aceste diferite tipuri de celule lucreaza in echipe specializate. Unele transporta oxigenul in cadrul sistemului circulator, altele participa la relaxarea si contractarea muschilor, iar altele transmit mesaje intre creier si restul corpului.
"Celulele stem sunt celule foarte speciale. Ele reprezinta un veritabil rezervor celular, deoarece celulele specializate nu mai sunt capabile sa produca duplicate. Astfel ca, atunci cand se uzeaza si dispar, trebuie sa fie inlocuite cu altele noi. Si aici intra in scena celulele stem. Celulele stem sunt folosite in sistemul circulator. Este nevoie de producerea in fiecare zi a milioane de celule care intra in compunerea sangelui, iar acestea iau nastere din celule stem. Si aceste celule se gasesc in maduva osoasa. O celula stem din maduva osoasa poate da nastere la 8 tipuri diferite de celule specializate.
Celulele stem sunt folosite si la nivelul pielii. Este nevoie incontinuu de reinnoirea celulelor epiteliale, deoarece acestea se distrug in permanenta. Mai mult, in prezent stim ca celulele stem sunt prezente chiar si la nivelul creierului. Trebuie sa producem in permanenta celule stem noi, pentru ca acestea sa nu se epuizeze, pentru ca altfel corpul si-ar pierde capacitatea de a crea celule noi. Astfel ca celula stem trebuie sa ia o decizie. De fiecare data cand se divide, ea produce doua celule fiice, care pot fi ori celule stem, ori celule specializate. Celulele stem din tesuturile ajunse la maturitate pot da nastere in mod obisnuit doar tipurilor de celule care se regasesc in respectivul tesut. Asadar, o celula stem de la nivelul pielii va da nastere doar celulelor epiteliale, iar nu globulelor rosii, si viceversa."
Celulele stem sunt deja extrem de utile in medicina. O singura celula stem epiteliala poate da nastere unui numar suficient de celule epiteliale specializate pentru a acoperi intreg corpul. Acest lucru a dus la progrese majore in tratarea arsurilor grave si extinse pe suprafete mari ale pielii.
Profesorul Yann Barrandon (Lausanne):
"Atunci cand o persoana a suferit arsuri grave, prelevam o mostra de tesut epitelial dintr-o zona neafectata, descompunem mostra de piele si extragem celulele din ea, iar ulterior insamantam celulele intr-un recipient de laborator ca acesta. Hranim celulele cu un lichid special, foarte bogat in proteine si zaharuri. Celulele au nevoie de hrana ca si noi, oamenii. La un anumit moment, aceste celule se vor divide, se vor multiplica. Si vor acoperi intreaga baza a recipientului. Extragem celulele folosind un preparat chimic special si ducem acest strat de celule in sala de operatie, transplantandu-i-l pacientului. In prezent suntem capabili sa refacem doar anumite componente ale tesutului epitelial, si anume straturile superioare ale pielii, ceea ce este foarte important, caci fara acest strat al pielii nu am putea supravietui. Totusi, nu suntem capabili sa reconstruim glandele sudoripare si foliculii parului. Astfel ca pacientii arsi carora le sunt salvate vietile cu ajutorul celulelor stem, nu isi recapata parul si nici nu mai transpira. Ceea ce reprezinta, evident, o problema. Ei raman in viata, dar nu as putea spune ca duc in continuare o viata normala. Tocmai de aceea multe laboratoare incearca sa desluseasca modul in care functioneaza pielea pentru a o putea reconstrui in laborator, si astfel a putea imbunatati viata acestor pacienti."
Celulele stem sunt, de asemeni, folosite pentru tratarea pacientilor cu boli de sange, cum ar fi leucemia. Un transplant cu doar cateva celule stem sanguine, este suficient pentru repararea intregului sistem circulator. Celulele stem din anumite tesuturi si organe pot da nastere doar celulelor continute in respectivele tesuturi. Stim ca exista celule stem la nivelul pielii, sangelui, intestinelor si muschilor, dar nu stim daca si alte organe au propriile celule stem, ori cat de utile vor fi acestea.
Mai inapoi pe lantul de dezvoltare al organismului uman se gaseste un alt tip de celula stem. Este foarte controversata. Se poate transforma in orice tip de celula specializata. Este vorba despre celula stem embrionara. Acestea (celulele stem embrionare) provin de la blastocist, stadiul de dezvoltare care premerge implantarii in uter. Pentru tratamentele de fertilitate, blastocistele sunt produse in laborator. Daca nu sunt utilizate in scopul fertilizarii, ele pot fi donate pentru cercetare.
Dr. Jennifer Nichols (Edinburgh):
"In cadrul embrionului timpuriu, exista un grup de celule care pot da nastere tuturor tesuturilor din organism. Acestea sunt celulele de care suntem foarte interesati deoarece stim ca le putem preleva din embrionii tineri si cultiva ulterior, mentinandu-le intr-o stare din care pot contribui la formarea tuturor tesuturilor. Ceea ce vedem aici reprezinta stadiul de dezvoltare numit blastocist. Este mai mic decat gamalia unui ac. Nu poate fi observat decat la microscop. Deci, in acest stadiu, celulele embrionare - acestea - pot da nastere oricarui tip de tesut. Ceea ce trebuie sa facem este sa izolam aceste celule. O modalitate este prin indepartarea celulelor din trofectoderm pentru a ramane cu o masa interioara curata de celule. Facem asta pentru a le putea cultiva pe acestea din urma, care se vor multiplica pana vor rezulta suficiente celule de acest tip si care inca poseda capacitatea de a forma orice tesut."
Celulele stem embrionare pot deveni celule din structura cordului, globule rosii, celule nervoase ori epiteliale, in functie de tehnica de laborator folosita. Aceste celule stem s-au transformat in celule ale inimii.
Profesorul Austin Smith (Edinburgh):
"Atunci cand lucrezi cu celule stem, intotdeauna le observi indeaproape si incerci sa intelegi cum anume fac ceea ce sunt capabile sa faca. De fapt, incerci sa le "convingi" sa faca ceea ce iti doresti tu sa faca. Este aproape ca un razboi al nervilor."
O celula stem trece printr-o lunga serie de decizii pana ajunge celula specializata. O combinatie de semnale interne si externe indruma fiecare celula stem pe lungul drum catre specializare. Aceste semnale sunt in mod obisnuit furnizate de catre organism. Prin intelegerea si reproducerea acestor semnale in laborator, cercetatorii spera sa obtina culturi pure din aproape orice tip de celula.
Profesorul Austin Smith (Edinburgh):
"Provocarea pentru noi este sa intelegem fiecare decizie si felul in care aceasta poate fi controlata. Asta pentru a putea apoi sa producem si sa furnizam acele semnale, pentru a impune sistemului o anumita directie de evolutie. Odata ajunsi in punctul in care acest lucru incepe sa se petreaca, realizezi brusc ca poti folosi rezultatele pentru a ataca diverse probleme medicale. Recent ne-am concentrat asupra incercarilor de a crea celule stem nervoase (ale creierului) din celule stem embrionare. Si am reusit. Aceste celule stem neurale nu mai sunt capabile sa produca orice tip de celula, ci doar trei tipuri, toate prezente la nivelul creierului. Asadar, credem ca acesta este un prim pas important spre crearea unui sistem important, foarte puternic si util, care poate fi aplicat atat pentru selectarea medicamentelor, cat si, in final, poate chiar pentru transplantare."
Aceste celule umane produse in numar mare in laborator, ofera metode si modele imbunatatite de testare si selectare a noilor tratamente medicale si pot reduce nevoile de testare pe animale. Aceleasi celule ne pot ajuta sa intelegem mecanismele care duc la aparitia maladiilor complexe, precum Alzheimer, Parkinson si diabet.
Profesorul Daniel Pipeleers (Bruxelles):
"Diabetul este o boala cronica si este caracterizata de un nivel ridicat al zaharului in sange, care ramane ridicat din cauza unei cantitati insuficiente de insulina. Stim ca insulina este produsa la nivelul pancreasului. Celulele respective poarta numele de celule beta. Transplantul acestor celule este deja o practica clinica. Aceste celule sunt izolate din organe donate. Dupa transplantul lor, se poate normaliza starea suferinzilor de diabet. Se poate corecta diabetul. Obstacolul major existent in calea transplantului de celule beta in cazul diabeticilor il reprezinta lipsa celulelor donate. Putem face doar 25 de transplanturi anual, si asta in timp ce mai mult de 50,000 de pacienti sunt tratati cu insulina in Belgia.
Trebuie sa depistam tehnici alternative pentru a produce celule generatoare de insulina in laborator. Ceea ce incearca cercetatorii este sa examineze, in prima instanta, acest drum, evolutia de la celulele stem embrionare pana la celulele beta producatoare de insulina, pentru a incerca mai apoi sa izoleze diferitele etape, diferitele tipuri de celule stem care apar pe drumul spre celulele beta. Daca apoi le putem izola si lasa sa se dezvolte, sa prolifereze in laborator vom putea obtine in continuare oricate celule producatoare de insulina ne dorim. Iar acesta reprezinta scopul multor cercetatori ai lumii.
Domeniul celulelor stem embrionare este o sfera de cercetare foarte captivanta. A deschis drumul spre o noua lume, cea a medicinei regenerative. Exista in prezent colaborari intre toate laboratoarele care au expertiza in anumite subdomenii. Colaborand, vom fi intr-o pozitie buna sa examinam, sa investigam potentialul enorm al domeniului, numai ca entuziasmul nu va face sa dispara toate intrebarile si obstacolele de natura tehnica si stiintifica existente, care vor trebui studiate foarte atent."
Cercetarea in domeniul celulelor stem avanseaza rapid. In jurul lumii, noi descoperiri sunt anuntate mereu, dand nastere unor noi intrebari si provocari adresate oamenilor de stiinta care incearca sa exploateze potentialul acestor celule si sa revolutioneze viitorul medicinei.
Profesorul Austin Smith (Edinburgh):
"Asadar celulele sunt partile constituente ale tesuturilor si organelor corpului omenesc. Si multi oameni sunt interesati de asta. Ce mi-a aprins imaginatia este faptul ca, pe parcursul dezvoltarii organismului, celulele trebuie de fapt sa faca alegeri si sa decida daca se vor transforma in diferite tipuri de celule, iar intelegerea modului in care este controlat acest mecanism de decizie... Daca am putea intelege asta, eu cred ca am intelege cu adevarat cel mai important lucru despre viata."
Articolul reprezinta traducerea in limba romana, realizata cu acordul autorilor, a filmului intitulat in original "A stem cell story", care prezinta generalitati cat si diferite aspecte din domeniul cercetarii legate de celulele stem.
Nota editorului: Acest articol nu este destinat sa ofere sfaturi medicale, diagnostic sau tratament.
