KANTASOLUT: TYYPIT, SOVELLUKSET JA MISTÄ NE LÖYTYVÄT - NEUROPSYKOLOGIA

Kantasolut solut ovat eräänlainen solu, joka on luonnostaan kaikissa monisoluisten eliöiden. Niille on ominaista se ominaisuus, että ne erottuvat minkä tahansa tyyppisiksi soluiksi ja jakautuvat tuottamaan enemmän kantasoluja.

Tämäntyyppinen solu on erittäin tärkeä jo ennen syntymää, koska muutama päivä kahden sukusolun yhdistymisen jälkeen alkaa jakautua ja lisääntyä muodostaen kantasoluja, jotka erikoistuvat ja muodostavat alkion kehon eri elimet ja kudokset.

Kantasolujen kuva

Kantasolujen merkitys on niiden uskomattomissa mahdollisuuksissa kehittää ja muodostaa melkein minkä tahansa tyyppisiä soluja. Tätä kykyä voidaan käyttää vaurioituneiden tai tuhoutuneiden solujen korjaamiseen ja täydentämiseen.

Kantasolujen kliinistä käyttöä tutkitaan parhaillaan useissa sairauksissa, kuten Parkinsonin, Alzheimerin tai joissakin synnynnäisissä olosuhteissa. Lisäksi jo on kantasolupohjaisia tuotteita, joita on alettu käyttää kansainvälisesti ortopedisessa lääketieteessä.

Onko kantasoluja aikuisilla vai vain lapsilla?

Kantasoluja esiintyy edelleen aikuisilla yksilöillä, vaikkakin vähemmän määriä ja vähemmän potentiaalisesti kuin alkion vaiheessa.

Nämä kantasolut ovat läsnä tietyissä rakenteissa, kuten luuytimessä, lihaksissa ja aivoissa; Niiden ansiosta vaurioituneet solut voidaan korvata ja elimet voivat edelleen toimia normaalisti.

Mitä eroja heillä on muun tyyppisissä soluissa?

Yleisesti ottaen voitaisiin sanoa, että kantasoluilla on kolme pääominaisuutta, jotka erottavat ne muista soluista:

Ne voivat lisääntyä pitkään.
Ne eivät ole erikoistuneita.
He voivat erikoistua minkä tahansa tyyppisiin soluihin.

Nämä ominaisuudet tekevät niistä potentiaalisesti hyödyllisiä joidenkin solujen kulumisesta tai rappeutumisesta johtuvien sairauksien, kuten neurodegeneratiivisten sairauksien, hoidossa.

Nämä kantasolujen uskomattomat ominaisuudet tutkittiin ensimmäisen kerran vain 35 vuotta sitten, vuonna 1981, kun ryhmä tutkijoita huomasi, että kantasolut oli mahdollista erottaa hiiren alkiosta.

Vasta vuonna 1998, jolloin hiirillä tehdyt tutkimukset voitiin ekstrapoloida ihmisille, kun ensimmäiset kantasolut uutettiin ihmisen alkioista ja viljeltiin in vitro niiden toiminnan ja ominaisuuksien tutkimiseksi. Näitä kantasoluja kutsutaan alkion kantasoluiksi.

Vuonna 2006 tapahtui toinen virstanpylväs kantasolututkimuksen historiassa. Ryhmä tutkijoita löysi, kuinka jotkut aikuisten solut voitiin geneettisesti ohjelmoida uudelleen kantasoluiksi, jotka voivat erikoistua tietyntyyppisiin soluihin. Tämän tyyppisiä kantasoluja kutsutaan indusoiduksi pluripotenteiksi kantasoluiksi (iPS).

Vaikka kantasolututkimuksessa on edistytty paljon näiden 35 vuoden aikana, tarvitaan vielä lisää tutkimuksia niiden ymmärtämiseksi paremmin ja niiden hyödyntämiseksi uusien hoitomuotojen luomisessa ja ihmisen normatiivisen kehityksen tutkimuksessa.

Kantasolujen tyypit

Kantasolut voidaan luokitella laajasti kypsytystasonsa perusteella indusoiduiksi alkion, sikiön, aikuisten kantasoluiksi ja indusoiduiksi pluripotentteiksi kantasoluiksi.

Kaikilla kantasoluilla ei myöskään ole samanlaista potentiaalia erilaistumista minkä tahansa tyyppisiksi soluiksi. Solutyypistä riippuen, joissa kantasolut voidaan erottaa, ne voivat olla:

Totipotentti (tai kaikkivoipa)

Morula, totipotentti solu. Lähde: Pidalka44 Ne voivat erottua minkä tahansa tyyppisiksi soluiksi. Näitä soluja voi löytää vain morulasta (solujen joukosta, joka syntyy kahden sukusolujen liittymisen jälkeen) ja teoreettisesti alkioista, vaikka alkion kantasolujen kehitystä ja luomista kaikentyyppisiä ei ole vielä saavutettu. soluista.

pluripotenttiset

Ihmisen alkion kantasolujen pesäke. Lähde: Julkinen

Ne ovat seuraava askel totipotentteille kantasoluille ja voivat erottua melkein minkä tahansa tyyppisiksi soluiksi. Alkion soluviljelmät ja indusoidut kantasolut ovat pluripotentteja.

multipotentteina

GFP-positiivisten hermosolujen prekursorisolujen (vihreä) konfokaalinen mikrokuva rotan hajuvesipulmassa. Lähde: Oleg Tsupykov Ne voivat erotella monenlaisiksi soluiksi, mutta vain niihin, jotka kuuluvat sukulaisten ryhmään. Esimerkiksi sydämen multipotenttiset solut voivat erottua vain sydämen muodostavista kudoksista. Nämä solut voidaan kerätä sikiöistä.

Oligopotent

Kypsymättömät myeloidiset (oligopotentit) dendriittisolut Lähde: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger ja Thomas Wagner Ne voivat erotella useiksi solutyypeiksi, esimerkiksi muodostaa saman kudoksen. Aikuisten kantasolut ovat oligopotentteja.

Unipotent

Sikiötyyppiset sikiön hepatolastit (unipotentit kantasolut). Lähde: Histologian laitos, Jagiellonian yliopiston lääketieteellinen korkeakoulu. Ne voivat erottua vain yhdeksi solutyypiksi. Nämä kantasolut eroavat normaaleista aikuisten soluista siinä suhteessa, että ne säilyttävät lisääntymisominaisuutensa pitkän ajan (ennen erottelua). Tämän tyyppisiä kantasoluja löytyy esimerkiksi joistakin lihaksista.

Alkion kantasolu

Hiiren alkion kantasolut. Lähde: Kansallinen tiedesäätiö

Alkion kantasolut uutetaan alkioista. Suurin osa on peräisin sukusoluista, jotka on hedelmöitetty in vitro, eikä luonnostaan raskaana olevilta naisilta. Teoriassa ne ovat totipotentteja, ts. Ne voivat tuottaa minkä tahansa tyyppisiä soluja, vaikka tällä hetkellä laboratoriossa voidaan viljellä vain tietyn tyyppisiä soluja.

Kun kantasolut on uutettu, suoritetaan viljelmä, jossa solut ja ravitsemusaine (viljelyalusta) viedään laboratorioastiaan. Viljelmässä solut kasvavat ja alkavat jakaa muodostaen ohut kerros, joka ulottuu levyn koko pintaan.

Sikiön kantasolut

Sikiön kantasolu. Lähde: Teixeira, J., Rueda, BR, ja Pru, JK, kohdunkaulan kantasolut (30. syyskuuta 2008), StemBook, toim. Kantasolujen tutkimusyhteisö, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, Sikiön kantasolut saadaan sikiöistä (10. raskausviikosta). Näitä soluja löytyy useimmista sikiön kudoksista.

Nämä kantasolut ovat multipotentteja, ts. Ne voivat erottua tietyntyyppisiksi soluiksi, jotka liittyvät toisiinsa esimerkiksi useissa samanlaisissa kudoksissa saman elimen muodostamiseksi.

Aikuisten kantasolut

Mikrokuva aikuisen kantasolusta, jolla on tyypillisiä ultrastruktuurisia piirteitä. Lähde: Robert M. Hunt, Creative Commons Attribution

Joissakin aikuisten kudoksissa, kuten iholla, lihaksissa, suolistossa ja luuytimessä, on aikuisten kantasoluja, jotka voivat lisääntyä ja erilaistua saman kudoksen soluiksi korvaamaan kuolleet tai vaurioituneet solut, joten ne ovat oligopoentteja. Aikuisten kantasoluja löytyy myös napanuoran verestä.

Esimerkiksi luuytimessä on verikantasoluja, jotka kypsyvät kypsiksi verisoluiksi (punasolut, valkosolut tai verihiutaleet).

Tämän solutyypin tutkimus on edennyt hyvin, ja aikuisten kantasolujen siirtoja luuytimestä tai napanuoran verestä tehdään parhaillaan verisairauksien, kuten myelodysplastisten ja myeloproliferatiivisten oireyhtymien, hoitamiseksi.

Muiden aikuisten kantasolujen, kuten mesenkymaalisolujen, jotka tuottavat soluja luusta, rustosta ja rasvasta, terapeuttista potentiaalia tutkitaan parhaillaan sairauksien, kuten niveltulehduksen, hoitamiseksi.

Indusoidut pluripotentit kantasolut

Indusoidut pluripotentit kantasolut. Lähde: Gepsteinin laboratorio

Indusoidut pluripotenttiset kantasolut (iPS) ovat jo erikoistuneita aikuisten soluja (esim. Ihosta), jotka on geneettisesti ohjelmoitu uudelleen in vitro, jotta niillä olisi alkion kantasolujen ominaisuudet.

Aikuisten solujen ohjelmointia varten ne otetaan aikuisilta ja viljellään levyllä, johon laboratoriossa luodut virukset, joilla on spesifiset geenit, työnnetään integroitumaan soluihin ja muuttamaan niiden geneettistä tietoa.

Vaikka iPS-soluilla ja alkion soluilla on monia ominaisuuksia, ne eivät ole täysin samoja, näitä eroja tutkitaan parhaillaan, samoin kuin uusia menettelytapoja iPS: n luomiseksi.

Vaikka lisätutkimuksia tarvitaan, iPS-soluja käytetään jo joidenkin kliinisissä tutkimuksissa olevien lääkkeiden vaikutuksen testaamiseen, ja niiden odotetaan olevan hyödyllisiä siirrossa lähitulevaisuudessa.

IPS-solusiirtoja ei tällä hetkellä suoriteta, koska jotkut eläintutkimukset ovat johtaneet syöpämuodostumiin, mahdollisesti johtuen solujen ohjelmointiin käytetystä tekniikasta.

Kantasoluviljelmät

Blastokystassa on sisäisesti kantasoluja. Lähde: Gnzlndrs

Kantasoluviljelmät eivät ole sataprosenttisesti tehokkaita, joskus solut eivät kasva tai jakaudu. Mutta kun viljely on ollut tehokasta, kantasolujen ryhmät otetaan ja luodaan uusia populaatioita, jotka jatkavat jakautumista ja alkavat eriytyä. Kantasolut voidaan jäädyttää ja varastoida missä tahansa prosessin vaiheessa.

Viljelyn aikana kantasolut voivat ryhmittyä spontaanisti toisiinsa ja erikoistua minkä tahansa tyyppisiin kudoksiin (lihaksellisiin, hermoihin…). Se, että he pystyvät erikoistumaan, on merkki siitä, että solut ovat hyvässä kunnossa, mutta ihannetapauksessa tutkijat kontrolloivat erikoistumisprosessia tiettyjen solupopulaatioiden luomiseksi.

Alkioiden kantasolujen erilaistumisen hallitsemiseksi tutkijat moduloivat elatusaineen, neliön tai itse solujen kemiallista koostumusta lisäämällä siihen spesifisiä geenejä.

Useiden tutkimusten avulla on luotu protokollia, jotka osoittavat, mitä parametreja on muokattava ja miten se tehdään tiettyjen soluviljelmien luomiseksi.

Alkion kantasolujen siirtoja ei tällä hetkellä suoriteta ihmisillä, koska joissain eläintutkimuksissa on havaittu, että ne voivat johtaa syöpien kehittymiseen. Tutkimusta jatketaan edelleen, ja niillä on suuri lupaus tuleville hoidoille.

Kantasoluhoidot

Tällä hetkellä kantasolujen tutkituin ja harjoiteltuin kliininen käyttö on veren kantasolujen (hematopoieettisten) siirtäminen luuytimestä tai napanuorasta. Niitä käytetään veri- ja immuunijärjestelmän ongelmien hoitamiseen sekä vaurioituneiden solujen uusimiseen kemoterapian tai sädehoidon jälkeen.

Euroopassa hoidetaan vuosittain yli 26 000 ihmistä hemetapoieettisilla kantasolujen siirroilla. Sairauksia, joita tällä hetkellä voidaan hoitaa elinsiirrolla, ovat:

Leukemiat ja lymfoomat

Akuutti myelogeeninen leukemia.
Akuutti lymfaattista leukemiaa.
Krooninen myelogeeninen leukemia.
Krooninen lymfaattinen leukemia.
Nuorten myelomonosyyttinen leukemia.
Hodgkinin lymfooma.
Ei-Hodgkinin lymfooma.

Luuytimeen liittyvät sairaudet

Vakava aplastinen anemia.
Fanconin anemia.
Paroksysmaalinen yöllinen hemoglobinuria.
Puhdas punasolujen aplasia.
Syntynyt trombosytopenia / amegakaryosytoosi.
Myeloproliferatiivinen ja myelodysplastinen oireyhtymä.
Multippeli myelooma.

Perinnölliset immuunijärjestelmän sairaudet

Vakava yhdistetty immuunipuutos.
Wiskott-Aldrich-oireyhtymä.

Hemoglobinopathies (punasolujen sairaudet)

Beetatalassemia.
Sirppi solusairaus

Perinnölliset aineenvaihduntataudit

Krabben tauti.
Hurlerin oireyhtymä.
Adrenoleukodystrofia.
Metakromaattinen leukodystrofia.

Muut sovellukset

Toinen kantasolusiirtojen sovellus on ihonsiirte. Tämä sovellus on ehkä vanhin, koska sitä on käytetty, ennen kuin oikein ymmärrettiin, kuinka kantasolut toimivat.

Ihosiirteet tehdään yleensä vain äärimmäisissä tapauksissa, joissa henkilöllä on vaurioituneet suuret ihoalueet, esimerkiksi voimakkaan palovamman vuoksi.

Ensimmäinen ihonsiirto suoritettiin vuonna 1970, ja siitä lähtien tekniikkaa on hienostunut, vaikka tie on vielä pitkä tie kuljettavana, koska siirretty iho ei tällä hetkellä kykene kehittämään hiusrakkuloita tai hikirauhasia.

Holoclar

Viimeisin Euroopassa hyväksytty kantasolujen käyttö on ollut Holoclar, hoito, jolla korjataan sarveiskalvon mahdolliset vauriot riippumatta siitä, ovatko ne haavoja tai palovammoja.

Menetelmä koostuu uutosta pienestä osasta hyvässä kunnossa olevia sarveiskalvon korjaamisesta vastaavia raajasoluja ja viljelystä laboratoriossa, kunnes ne muodostavat ohuen sarveiskalvon kerroksen, joka voidaan siirtää potilaan silmään.

Kudosten uudistaminen

Kantasolujen muita mahdollisia sovelluksia tutkitaan kliinisissä tutkimuksissa. Tärkeimmät tutkimuksessa löydetyt sovellukset ovat kudosten ja elinten uudistaminen, vammojen hoito, sydän- ja verisuonisairauksien sekä aivosairauksien hoito.

Kantasolujen käyttö kudosten ja elinten uudistamiseen on kenties sen tutkituin sovellus. Jos elimet tai kudokset luodaan kantasoluista, ne voidaan siirtää ihmisille, jotka niitä tarvitsevat, itse asiassa ensimmäinen kantasoluilla oleva munuainen on jo luotu ja tulokset ovat lupaavia.

Sydän-ja verisuonitaudit

Kantasolujen käyttöä sydän- ja verisuonisairauksien hoidossa koskevan tutkimuksen tulokset ovat myös erittäin rohkaisevia.

Vuonna 2013 ryhmä tutkijoita Massachusetts General Hospitalista (Yhdysvallat) loi verisuonia ihmisen kantasolujen osista, jotka istutettiin hiiriin ja toimivat kunnolla. Tällä hetkellä tutkimus jatkuu ja he yrittävät soveltaa sitä turvallisesti ihmisiin.

Aivosairaudet

Kantasolujen käyttöä aivosairauksien, kuten Parkinsonin tai Alzheimerin, hoitamiseen tutkitaan alkioiden kantasolujen avulla niiden erilaistumispotentiaalin suhteen. Tulokset näyttävät lupaavilta, vaikka tutkimukset ovat vielä hyvin varhaisessa vaiheessa.

Kantasolujen tutkimusta ei tehdä vain sairauksien hoitamiseksi, vaan niitä tutkitaan myös terveiden solujen normaalin kehityksen ymmärtämiseksi ja joidenkin prosessien, kuten solujen jakautumisen ja erilaistumisen, ymmärtämiseksi paremmin.

Viitteet

De Luca, M. (1. syyskuuta 2015). Mitä sairauksia ja tiloja voidaan hoitaa kantasoluilla? Saatavana EuroStemCelliltä.
Kansainvälinen kantasolututkimusyhdistys, ISSCR. (SF). Kantasolujen tyypit. Haettu 20. kesäkuuta 2016, teoksesta tarkempi kuvaus kantasoluista.
Argentiinan tasavallan tiede-, teknologia- ja tuotannollisten innovaatioiden ministeriö. (SF). Haettu 20. kesäkuuta 2016, incucai.
Kansalliset terveyslaitokset. (5. maaliskuuta 2015). Kantasolutiedot. Saatavana kansallisilta terveyslaitoksilta.
Schöler, HR (2007). Kantasolujen potentiaali: inventaario. Julkaisuissa N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (s. 28). Ashgate Publishing.
Tietoja kantasoluista. (SF). Kantasoluhoidot. Haettu 20. kesäkuuta 2016, osoitteesta sobrecélulasmadre.com.
Käyttöehdot Tietosuojakäytäntö EEO / vakuuttava toimenpide Työnantaja. (SF). Siirteet, joita voidaan hoitaa elinsiirtoilla. Haettu 20. kesäkuuta 2016, ole ottelusta.

KANTASOLUT: TYYPIT, SOVELLUKSET JA MISTÄ NE LÖYTYVÄT - NEUROPSYKOLOGIA - 2025