CELULA STEM

CELULA STEM

Ce sunt celulele stem?

Celulele stem sunt celule nediferentiate care poseda capacitatea de a se transforma in celule inalt specializate, care mai departe pot forma orice tip de tesut si organ din corp.
Importanta lor rezida tocmai in aceasta posibilitate de a se dezvolta in orice tip de celula din organismul uman. Cercetatorii cauta modalitati de a creste celule si implicit de a dezvolta tesuturi cu importanta in tratamentul unor boli cu punct de plecare celular si apoi de a transplanta aceste fragmente tisulare diferitilor pacienti. De exemplu, boli precum diabetul zaharat sau Parkinson apar datorita existentei unui defect interesand un grup limitat de celule. Prin inlocuirea celulelor modificate cu unele sanatoase se fundamenteaza baza tratamentelor medicale de fond. Teoretic, acest tip de transplant poate constitui o alternativa terapeutica si in cazul pacientilor cu afectiuni cardiace sau hepatice.
Proprietatile celulelor stem le fac utile diferitelor specialitati clinice, precum si cercetarii medicale, insa folosirea lor ridica probleme etice si in prezent, datorita faptului ca celule stem pluripotente provin de la un alt organism viu, considerat o fiinta in sine, si anume embrionul uman (cu varsta cuprinsa intre 2 zile si 8-9 saptamani). Argumentele in favoarea depasirii acestei bariere de ordin etic sunt utilizarea celulelor stem embrionare in potentiala vindecare a unor boli grave, printre care si diferite tipuri de cancere, precum si faptul ca recoltarea lor sa face doar de la embrionii furnizati de clinicile de fertilizare.
In continuare sunt prezentate cateva dintre cele mai frecvente intrebari, alaturi de raspunsuri, referitoare la celulele stem.

Ce sunt celule stem?

Celulele stem embrionare sunt celule nediferentiate care au particularitati ce le deosebesc fundamental de celule 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 ca in figura 1. 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.

Figura1.  Diviziunea si diferentierea celulelor stem

DE UNDE PROVIN EMBRIONII FOLOSITI PENTRU RECOLTAREA CELULELOR?

Celulele stem embrionare se definesc prin originea lor. In mod specific, celulele stem embrionare au originea in embrioni care provin din fertilizarea in vitro realizata in clinici speciale si care sunt apoi donati laboratoarelor, in scopuri de cercetare. Trebuie mentionat ca donarea se face doar daca donorul isi da acceptul legal, dupa ce in prealabil i s-a explicat in mod amanuntit intregul proces. Este interzisa folosirea in scopuri de cercetare a embrionilor rezultati in urma fertilizarii naturale.
Fertilizarea in vitro presupune recoltarea ovulelor si spermei si fertilizarea lor in conditii speciale de laborator (figura. 2), apoi implantarea unuia sau mai multor ovule fecundate in uterul viitoarei mame. Ovulele fecundate restante sunt inghetate si tinute in recipiente speciale in cazul in care primul embrion implantat nu se dezvolta corespunzator. Daca sarcina decurge normal si femeia nu mai doreste folosirea embrionilor pastrati in laborator, acestia pot fi donati, constituind sursa de celule stem embrionare.
De curand, in Statele Unite, s-a publicat un sondaj realizat in randurile persoanelor care au apelat la serviciile clinicilor de fertilizare si din care reiese ca peste jumatate din ele sunt de acord cu donarea embrionilor nefolositi.

 Celulele stem adulte in general sunt obtinute prin punctie venoasa (prelevare de sange) dupa un tratament in prealabil in care au fost stimulate celulele stem prezente mai ales in maduva rosie a oaselor si mobilizate in sange. In general aceste celule adulte se folosesc in unele terapii, spre exemplu in leucemie. Pacientul bolnav prezinta o dezvoltare atipica a celulelor de la nivelul maduvei rosii osoase, astfel ca celulele sale stem sufera influente patologice.

Se cauta apoi o persoana compatibila genetic cu pacientul (o ruda in general, este importanta compatibilitatea pentru ca sistemul imun al pacientului sa nu respinga celulele stem implantate) si acea persoana gasita compatibila va primi tratamentul de stimulare pentru celulele stem.

Mai tarziu se recolteaza celulele stem de la persoana compatibila si se implanteaza (se introduc in sange) pacientului suferind de leucemie. Ele vor circula prin torentul circulator al pacientului si vor recunoaste zona unde trebuie sa patrunda si sa actioneze (maduva hematopietica a oaselor). In felul acesta pacientii suferinzi de leucemie prezinta importante ameliorari ale bolii, chiar vindecare.

Insa cele mai bune raman celulele stem embrionare, din pacate insa nu exista metode sigure de manipulare astfel incat in laborator aceste celule sa fie convinse sa se divida in tipul de celula pe care il vrea medicul (spre exemplu celule epidermice din piele in cazul arsilor sau ceule retiniene in cazul nevazatorilor etc). Celulele embrionare se preleveaza de la embrionii aflati in stadiul de dezvoltare de blastocist (vezi mai sus).

Figura 2. Depozitarea celulelor stem (LOCUL DE PROBA)

O imagine de ansamblu a celulei stem la microscopul din imaginea de mai sus

FIGURA 3. Cazanul crogenic la -186 grade pt. depozitarea celulelor stem

CE BOLI POT FI TRATATE FOLOSIND CELULE STEM?

Toate bolile cunoscute pana in prezent au o baza celulara - un defect aparut in replicarea celulara, in regenerarea si repararea tisulara, care sa creeze un teren propice pentru dezvoltarea si autointretinerea procesului patologic. Tinand cont de acest fapt se poate afirma, teoretic doar, ca orice boala poate fi tratata folosind celule stem.
De exemplu, dupa un infarct miocardic, celulele cardiace din teritoriul afectat, private de oxigen si nutrienti pentru o perioada mai lunga sau mai scurta de timp, isi pierd din roluri, afectand astfel functionalitatea cordului per ansamblu. Daca aceste celule ar fi inlocuite cu unele viabile, inima si-ar putea relua lucrul la randament maxim.
Exista boli in care organismul incearca sa lupte impotriva proceselor patogene, insa mecanismele sale sunt depasite de intensitatea agresiunii. In acest caz, rolul celulelor stem este de a intari sistemul natural de aparare la organismului.
Celulele stem au o utilitate importanta in ceea ce priveste transplantul unor organe, aceasta datorita faptului ca, prin folosirea setului corespunzator de celule, cercetatorii le pot influenta dezvoltarea, cu formarea de tesuturi si organe, ca de exemplu ficat, rinichi.

De retinut!

Toate aceste utilizari atribuite celulelor stem sunt pur teoretice. Deocamdata nu s-a recurs la aplicarea unor astfel de tratamente, cercetatorii insistand asupra importantei continuarii studierii lor.

Intre bolile pentru care se studiaza intensiv tratamentul cu celule stem sunt incluse: diabetul, boala Parkinson, boala Crohn, afectiuni cardiace, boli genetice, cancere, precum si leziuni medulo-spinale.
Diabet: in ceea ce priveste diabetul, cercetatorii incearca sa influenteze transformarea celulelor stem in celule producatoare de insulina, acestea urmand a fi transplantate persoanelor diagnosticate cu o asemenea afectiune. Boala Parkinson: in declansarea bolii in sine este incriminata distrugerea neuronilor dintr-o anumita regiune a creierului. Boala se caracterizeaza prin pierderea capacitatii de control a miscarilor voluntare asociind si un tremor fin al extremitatilor. De multi ani, tratamentul acestei boli, care afecteaza peste 2% din populatia peste 65 de ani se bazeaza pe administrarea de levodopa, substanta pe care creierul o transforma in dopamina (aceasta lipsind la persoanele afectate, datorita pierderii, in cadrul procesului patogenic a neuronilor care o produc). Pe parcursul terapiei, insa, levodopa isi pierde din eficienta, in paralel crescand rata de aparitie a efectelor secundare, pacientul devenind in final, o cauza pierduta. Daca insa, se reuseste obtinerea de celule nervoase viabile si functionale se poate incerca transplantarea acestora si inlocuirea celor bolnave.
Boli cardiace: dintre acestea, este vizat in special infarctul miocardic, incercandu-se inlocuirea regiunii de muschi cardiac afectat de procesul ischemic.
Cancer: exista forme de cancer, precum cel de san, in care chimioterapia si radioterapia au ca efect secundar distrugerea maduvei osoase, ceea ce impune multa precautie si restrange mult din folosirea acestor modalitati terapeutice. Daca prin intermediul celulelor stem se poate reface maduva osoasa, medicii ar putea institui terapia anticanceroasa mai repede si in doze mai mari, in vederea sporirii eficientei.
De asemenea, celulele stem pot fi folosite si in vederea formarii de celule cu actiune specifica anticanceroasa, contribuind astfel la lupta impotriva cancerului initiata de organism.
Celulele stem pot fi folosite si in vederea refacerii unei parti de tesut sau chiar pentru transplantul diferitelor organe in cazul in care acestea au trebuit excizate in scop terapeutic.
Traumatisme medulo-spinale: celulele stem sunt folosite pentru formarea celulelor nervoase ce intra in componenta maduvei spinale. Scopul este de a obtine ameliorarea simptomatologiei si chiar vindecarea persoanelor cu hemiplegii sau tetraplegii survenite in urma unor leziuni grave ale coloanei vertebrale.
Boala Crohn este o inflamatie cronica de natura autoimuna, cu localizare predilecta la nivelul ileonului terminal (motiv pentru care mult timp a si fost denumita ileita terminala) sau colonului proximal, avand insa si forme extra-intestinale. Mucoasa intestinului prezinta numeroase ulceratii si fisuri profunde datorate unor procese imune aberante, in care celulele imune sunt directionate impotriva celulelor intestinale. In acest caz, terapia cu celule stem vizeaza inlocuirea acestor celulele imune cu unele cu functie normala.
Boli genetice: aceste boli se caracterizeaza prin existenta unui defect cu localizare la nivelul diferitelor gene sau cromozomi, care afecteaza organismul inca de la nastere, cum ar fi: anemia falciforma, fibroza cistica, boli neuromusculare, precum si cancere (acestea avand o importanta componenta genetica, pana in prezent identificandu-se cel putin 4 categorii de gene implicate in aparitia lui).

S-A INCEPUT ADMINISTRAREA CELULELOR STEM SUBIECTILOR UMANI?

Pentru moment, numarul pacientilor tratati cu celule stem este foarte redus, cei care au beneficiat de un astfel de tratament avand boli grave, in stadii terminale. Deocamdata, medicii evita sa recurga la acest tratament, iar cand o fac, sunt foarte prudenti, intrucat acest domeniu al medicinei este la inceput si exista inca numeroase necunoscute cu privire la functionarea celulelor stem.
Incurajator este faptul ca cercetatorii europeni au descris, in septembrie 2006, rezultate promitatoare in ceea ce priveste transplantul de celule din maduva osoasa cu scopul tratarii leziunilor post infarct miocardic.

Bibliografie

• 1. Pan G, Thomson JA.(2007). Nanog and transcriptional networks in embryonic stem cell pluripotency. Cell Res. 2007 Jan;17(1):42-9. Review.
• 2. Stingl J., Caldas C. (2007). Molecular heterogeneity of breast carcinomas and the cancer stem cell hypothesis. Nat Rev Cancer. 2007 Oct;7(10):791-9. Review.
• 3. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002).Molecular Biology of the Cell 4th ed., New York and London: Garland Science.
• Fizopatologie EBERHARD  Goetze Editura Medicala, 1963