REALIZARI RECENTE ALE BIOLOGIEI CELULARE

REALIZARI RECENTE ALE BIOLOGIEI CELULARE

Definitie: biologia celulara este o ramura a biologiei care se ocupa cu studiul celulei, a proprietatilor ei fiziologie, a constituentilor celulari, a relatiilor celulei cu mediul extern, a ciclului celular, al diviziunii celulare si al mortii celulare, la nivel molecular.

Procesul de introducere tintita a genelor cuprinde 2 etape:

Capecchi si Smithies au descoperit ca recombinarea omoloaga poate fi folosita pentru a modifica specific genele in celulele de mamifere

Evans a identificat si izolat celule stem embrionare din embrioni tineri de soarece (blastocite); el a aratat de asemenea ca celulele stem embrionare pot fi folosite ca vehicul pentru a transmite informatia genetica la soareci

Genele modificate in vitro pot fi apoi transmise generatiilor viitoare.

Consecinta scoaterii din functiune a unei gene ne poate da informatii despre functionarea acestei gene

Aceste schimbari controlate care pot fi activate intr-un anumit moment sau intr-un anumit tesut ne ajuta sa stabilim modul de functionare al unei gene la o anumita varsta intr-un anumit tip celular

Este de asemenea posibil sa se introduca modificari precise intr-o anumita parte a unei gene ce codifica o proteina

Acest lucru poate fi facut cu scopul de a imita o mutatie umana ce poate cauza anumite boli.

De asmenea un soarece poate fi facut sa produca proteine umane

Aceste studii cresc posibilitatile noastre de a studia mecanismul maladiilor umane si de a testa noi medicamente

Astazi peste 10 000 de gene au fost introduse tintit la soareci; peste 500 de modele diferite de maladii umane au fost reproduse prin introducere tintita a genelor incluzand: hipertensiunea, ateroscleroza, cancerul, diabetul si fibroza chistica.

CELULELE STEM

Celulele stem, sunt celule care pastreaza proprietatea de a se reinnoi continuu prin diviziune celulara si care se pot diferentia intr-o varietate larga de celule specializate.

Exista trei mari categorii de celule stem:

-celule stem embrionare,

-celule stem adulte si

-celule stem din cordonul ombilical

Celule stem embrionare au rolul de a se transforma in celule specializate din care se va forma embrionul si apoi fatusul. Au avantajul de a se diferentia de un numar nelimitat de ori.

Celulele stem din cordonul ombilical sunt celule multipotente care se pot diferentia intr-un numar limitat de celule specializate si care pot fi prezervate si conservate dupa nasterea fatului pentru un timp nedeterminat. Cordonul ombilical este separat de fat imediat dupa nastere si in conditii normale este aruncat. In tarile in care exista programe specializate, la cererea parintilor si contra cost, acest cordon ombilical poate fi prezervat in conditii speciale in ideea ca daca fatul sau un membru al familiei au nevoie de un transplant de celule stem la o data ulterioara, se poate incerca folosirea lui. Actualmente exista in lumea vestica banci de celule stem din cordonul ombilical care au o vechime de peste 15 ani

Celulele stem adulte se gasesc atat la adult cat si la copil si au rolul de a inlocui celulele distruse sau moarte cu altele noi. Din punct de vedere teoretic, aceste celule se pot divide de un numar nelimitat de ori atata timp cat organismul in care cresc traieste. Cand o celula stem se divide, rezulta 2 celule identice, fiecare dintre ele avand potentialul de a ramane fie celula stem si a produce alte generatii de celule stem, fie de a deveni o celula mult mai specializata cum ar fi: globulele rosii, fibrele musculare, nervii etc.

Celulele stem au fost descoperite in urma cu mai mult de 20 de ani, initial la embrionii de soareci. In 1998 s-a descoperit modalitatea de a izola celule stem embrionare umane si de a le face sa creasca in laborator. Embrionii folositi in aceste studii au fost creati "in vitro" (in eprubeta) in clinici de infertilitate si cand nu au mai fost folositi in acest scop, au fost donati pentru cercetare cu consimtamantul donatorilor.

In ultimii ani celulele stem din oricare din cele trei tipuri au fost mentionate des in mass-media, datorita cercetarilor care se fac in incercarea de a gasi o cura pentru diferite boli grave cum ar fi: boli degenerative ale sistemului nervos, diabetul, bolile de inima, anumite tipuri de cancer, arsuri de grad 3 si 4 etc.

Principiul care sta la baza acestor cercetari este ca celulele stem transplantate de la alte organisme pot repara un tesut care si-a pierdut capacitatea de autoreparare.

In ultimul timp, cercetatorii s-au indreptat spre alte potentiale recomandari de folosire a celulelor stem.

Probabil cea mai importanta aplicatie a celulelor stem umane este generarea de celule si tesuturi care pot fi folosite in asa numitele "cell-based therapies" (tratamente pe baza de celule stem). In mod curent, cand organele unor pacienti nu mai pot functiona normal, se recurge la un transplant, bineinteles daca un organ sanatos este valabil. Insa cererea este mult mai mare decat oferta si de aceea cercetatorii s-au indreptat catre alte surse, cum ar fi celulele stem. Acestea pot fi directionate sa se diferentieze in celule specializate care pot inlocui tesuturile bolnave din boli ca: Parkinson, Alzheimer, leziuni de coloana vertebrala, accidente vasculare cerebrale, boli cardio-vasculare, diabet, osteoartrita si artrita reumatoida.

De exemplu se incearca obtinerea de fibre musculare cardiace sanatoase in laborator si apoi transplantarea lor la pacienti cu boli cardiovasculare cronice. Cercetari preliminarii pe soareci si alte animale indica faptul ca prin transplantarea de celule stem din maduva osoasa sau celule stem embrionare intr-o inima bolnava, se pot genera fibre musculare cardiace sanatoase care pot regenera cu succes tesutul cardiac afectat.

La pacientii care sufera de diabet insulino-dependent (tip I), celulele pancreatice normale care produc insulina sunt distruse de catre sistemul imun al pacientului. Studii recente arata ca este posibil sa se foloseasca celule stem embrionare umane pentru a produce celule pancreatice secretoare de insulina care pot fi mai departe transplantate la pacientii cu diabet de tip I.

Desigur ca descoperirea si folosirea celulelor stem a produs foarte multe controverse, mai ales din punct de vedere etic. Sursa acestor celule este inca un subiect foarte discutat. Desi cum am mentionat mai sus, exista indicatii in care sunt folosite celule stem adulte, celulele stem embrionare continua sa fie cele mai promitatoare. Aceste celule sunt obtinute de la embrioni de 5-7 saptamini (blastocist) sau de la fetusi avortati la varste foarte fragede (celule germinative).

Exista patru surse majore de celule stem embrionare. Prima sursa de embrioni sunt clinicile de fertilizare "in vitro", asa cum am mentionat mai sus. Embrionii care din diferite motive nu sunt implantati in uterul unei mame, pot fi folositi in scopuri de cercetare, bineinteles cu consimtamantul donatorilor.

A 2-a sursa sunt celulele rezultate din fecundarea ovulelor si spermatozoizilor aflati in "banci de fertilitate".

A 3-a sursa sunt celulele stem embrionare create prin SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer=transfer nuclear de la celule somatice). Acesta este procesul prin care materialul genetic al unei celule oarecare din corp este transferat la un ovul, rezultand deci un embrion obtinut fara fertilizarea cu ajutorul unui spermatozoid. Se suspecteaza ca de fapt aceasta este o tehnica de clonare, lucru care ridica multe intrebari in jurul acestui subiect.

Ultima sursa sunt fetusii proveniti din avorturi in primul trimestru de sarcina.

Cercetarile ce necesita celule embrionare umane sunt controversate, pentru ca, de obicei, pentru a initia o linie celulara cu celule stem este nevoie de distrugerea unui embrion.

Deocamdata singurele aplicatii in practica ale celulelor stem sunt transplanturile de maduva osoasa, in care se folosesc celule stem adulte, fara nici un risc letal pentru donator.

Transplantul de celule stem embrionare este inca in curs de cercetare si sunt inca foarte multe intrebari la care trebuie sa se raspunda innainte ca acest procedeu sa fie pus in practica pe scara larga.