Top potencjalne zastosowania komórek macierzystych w medycynie

badania nad strukturą komórek macierzystych, manipulacją i terapią dały początek wielu potencjalnym metodom leczenia chorób. Badania nad komórkami macierzystymi są powszechnie związane z wykorzystaniem kontrowersyjnych embrionalnych komórek macierzystych (ESCs), chociaż naukowcy zaczynają częściej używać nie-embrionalnych komórek macierzystych. Znane jako indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSCs), komórki te pochodzą z linii komórek somatycznych pacjenta (wszystkie komórki z wyjątkiem tych zaangażowanych w reprodukcję). Podobnie jak ESCs, iPSCs są w stanie różnicować się na dowolny typ komórki i nie mają z góry określonej struktury końcowej.

oprócz przezwyciężenia tej etycznej kontrowersji związanej z wykorzystaniem komórek macierzystych, ostatnie prace wykazały, że używanie iPSCs może być bardziej skuteczne niż MSCs, ponieważ ten ostatni jest związany z wadami starzenia się.

inny typ komórki macierzystej często podkreślane w badaniach jest specyficzne dla tkanki (określane również jako somatyczne/dorosłych) komórka macierzysta. Te komórki macierzyste są bardziej specyficzne niż Esc lub iPSCs, i zazwyczaj różnicują się na typy komórek, które zawierają określoną tkankę. MSC, na przykład, jest dorosłą komórką macierzystą, która daje początek kości, chrząstki, mięśni, komórek tłuszczowych szpiku. Aby uzyskać więcej informacji na temat typów komórek macierzystych, kliknij tutaj.

zastosowania do terapii komórkami macierzystymi

biorąc pod uwagę różnorodność typów komórek macierzystych i ich potencjalną użyteczność w medycynie, wiele badań zostało poświęconych ich zastosowaniu. Poniżej opisano kilka obszarów, w których terapie komórkami macierzystymi i badania zostały zastosowane.

Skóra

w poprzednim artykule opublikowanym w Nature naukowcy zastosowali genetycznie zmodyfikowane komórki macierzyste do regeneracji skóry u pacjenta z chorobą znaną jako epidermolysis bullosa. Ten dziedziczny stan wynika z mutacji w genach związanych z białkami kolagenu i lamininy i może powodować poważne uszkodzenia skóry. Naukowcy uzyskali specyficzne dla tkanek komórki macierzyste z biopsji zdrowej skóry pacjenta, genetycznie zmodyfikowali te komórki w celu wyrażenia funkcjonującej lamininy i ponownie wszczepili te komórki do dotkniętego obszaru. Ta technika była w stanie odtworzyć 80 procent skóry utraconej u tego pacjenta. Chociaż zastosowanie MSCS i komórek skóry pochodzących iPSC wystąpił w podobnych przeszczepów, ta specyficzna dla tkanek technika komórek macierzystych jest powszechnie stosowany w regeneracji skóry.

Serce

mięsień sercowy to tkanka, która nie jest łatwo zregenerowana w organizmie. Roszczenia dotyczące tkanek specyficznych komórek macierzystych w sercu zostały zakwestionowane, a udokumentowane obroty w komórkach mięśnia sercowego jest bardzo powolny. Gdy ktoś ma zawał serca (zawał mięśnia sercowego), przepływ krwi do serca jest zablokowany i tkanki te zaczynają umierać w wyniku. Bez naturalnych środków do regeneracji tej tkanki, przeszczepy serca są jedyną opcją dla osób z poważnymi uszkodzeniami serca. Naukowcy próbowali wykorzystać MSCs w leczeniu, ale długoterminowe wyniki nie zostały osiągnięte. W modelach zwierzęcych stwierdzono jednak, że ESC z komórek serca odbudowują mięsień sercowy po zawale. Badania na gryzoniach przyniosły optymistyczne wyniki, ale badania na naczelnych wykazały powikłania u niektórych. Struktura serca jest złożona i składa się z wielu różnych typów komórek, a naukowcy nadal pracują nad rozwiązywaniem problemów dotyczących stosowania ESC i iPSC w regeneracji takich tkanek.

oko

Terapia komórkami macierzystymi ma również zastosowanie w leczeniu osób z utratą wzroku, z terapiami mającymi na celu przywrócenie integralności nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE). Dostarczanie komórek macierzystych do siatkówki (z tyłu oka) jest trudnym zadaniem, ale dowody z badań klinicznych potwierdzają wykorzystanie komórek RPE pochodzących z ESC i iPSC w leczeniu zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem. Choroba ta charakteryzuje się utratą fotoreceptorów i komórek RPE w siatkówce i może prowadzić do pełnej utraty wzroku. Leczenie choroby wcześnie wymagałoby uzupełnienia tych komórek RPE, ale późniejsze stadia muszą również celować w regenerację fotoreceptora. Przeszczepianie zdrowych komórek RPE od dawcy niesie ze sobą potencjalne ryzyko odpowiedzi immunologicznej, a wykorzystanie komórek macierzystych może potencjalnie pokonać tę barierę.

mięśnie szkieletowe

ostatnie badania mają na celu wykorzystanie mięśniowych komórek macierzystych (mięśni) w regeneracji mięśni szkieletowych u osób z chorobami takimi jak dystrofia mięśniowa. U tych pacjentów brakuje białek niezbędnych do integralności mięśni i doświadczają stopniowej utraty masy mięśniowej. Zauważono, że te mięśnie są trudne do wzrostu w hodowli komórkowej, powodując wady ich potencjalnych zastosowań. Chociaż nie był stosowany w badaniach klinicznych, innym podejściem do tego problemu jest stymulowanie mięśni in situ, które zostało wzorowane na gryzoniach. iPSCs pojawiły się jako kandydat, w tym, że pozwoliłyby na wymianę genów przed implantacją. Alternatywnie, terapia genowa została wymieniona jako obszar silnego zainteresowania w regeneracji masy mięśniowej.

tkanki nerwowe

podobnie jak mięsień sercowy, tkanka nerwowa nie regeneruje się aktywnie. W rzeczywistości neurogeneza jest procesem, który występuje prawie w pełni w macicy, a gdy tkanka mózgowa zostanie uszkodzona, nie ma naturalnego procesu gojenia. W przeciwieństwie do tkanki serca, obecnie nie istnieje opcja przeszczepu tkanki nerwowej, co czyni ją przedmiotem szczególnego zainteresowania w badaniach nad komórkami macierzystymi. Badania na gryzoniach wykazały, że neurony pochodzące z pluripotentnych komórek macierzystych (PSC) mogą być skuteczne w leczeniu choroby Parkinsona i wkrótce nadejdą podobne badania z udziałem iPSCs i ESCs.

trzustka

trzustka nie regeneruje komórek produkujących insulinę z własnych komórek macierzystych. W związku z tym PSCs są badane przez naukowców starających się leczyć cukrzycę. Wykazano, że ESC wytwarzają żywotne komórki produkujące insulinę zarówno in vitro, jak i po przeszczepieniu do modeli zwierzęcych, a obecnie prowadzone są badania na ludziach z udziałem ESC.

krew

PSCs oferują potencjał do tworzenia czerwonych krwinek in vitro, oferując alternatywę dla krwi dawcy. Te czerwone krwinki utworzone z PSCs in vitro pozostały niedojrzałe (zarodkowane) do momentu wstrzyknięcia do modeli gryzoni, gdzie dojrzewały do funkcjonalnych komórek. Aby zwiększyć podaż płytek krwi w podobny sposób, naukowcy wykorzystują PSCs do tworzenia populacji megakariocytów również in vitro. Chociaż rozwiązania te mogą być skuteczne, wytwarzanie komórek krwi z PSC pozostaje kosztowne i nieefektywne. Interesujące jest również tworzenie limfocytów T pochodzących z PSC do stosowania w terapiach przeciwnowotworowych, przy czym pacjenci z rakiem mają bardzo niski poziom tych białych krwinek.