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.
Celulele stem embrionare sunt celule nediferentiate care au particularitati ce le deosebesc fundamental de celulele 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 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.
Diferenta majora intre celulele stem embrionare si cele adulte deriva din originea lor, si anume din organismul din care sunt recoltate. Celulele embrionare provin din embrioni cu varsta de maxim 7 zile, care pot fi, la randul lor, donati sau produsi in exces in timpul proceselor de fertilizare in vitro. Celulele stem adulte sunt fie prelevate din organisme adulte, fie din cordonul ombilical.
Cercetatorii au evidentiat faptul ca si dupa nastere persista in organism un grup restrans de celule nediferentiate, considerate a avea rol de rezerva in cazul in care apar pe parcurs situatii care sa impuna folosirea lor.
Inconvenientul major al acestor celule stem il reprezinta faptul ca in urma diviziunii lor, numarul de celule fiice este foarte limitat si inferior celulelor stem embrionare.
O alta diferenta consta in longevitatea celulelor embrionare, care sunt capabile de a-si mentine abilitatea de a forma orice alt tip de celula chiar si dupa luni sau ani de utilizare si crestere in laborator.
Celulele stem adulte sunt celule nediferentiate aflate printre celule cu functii specializate, in cadrul unui tesut sau organ, care au capacitatea de autoregenerare si de diferentiere in cele mai importante tipuri celulare. Rolul esential al acestor celule in organismul viu este acela de a mentine integritatea si de a repara uzura tesutului in care se gasesc.
Astfel de celule stem au fost identificate in multe tesuturi si organe. Se pare ca ele ocupa, in cadrul tesutului, o zona specifica bine delimitata, unde pot ramane sub forma nediferentiata chiar si ani, pana cand sunt activate si incep sa se divida sub influenta directa a leziunilor tisulare. Printre organele care contin in mod cert celule stem adulte se numara: creierul, pielea, ficatul.
Celulele stem adulte prezinta, comparativ cu celulele stem embrionare, anumite avantaje si dezavantaje care le indica sau nu in utilizarea terapeutica.
Printre avantaje se numara si faptul ca nu exista probleme de ordin etic in ceea ce priveste utilizarea lor. De asemenea, in cazurile in care donorul si primitorul sunt aceeasi persoana, nu exista riscul respingerii transplantului celular prin interventia sistemului imun. Daca insa, donorul este diferit de acceptor, poate sa apara reactie imuna din partea organismului gazda care sa duca la respingerea transplantului.
Insa cercetatorii au descoperit 3 dezavantaje extrem de importante celulelor stem adulte care impun prudenta si pot chiar contraindica folosirea lor in terapie.
Dezavantajele sunt:
- in primul rand, faptul ca acestea sunt celule mature si nu au capacitate mare de proliferare, in sensul ca pot genera doar anumite tipuri celulare, in numar limitat. Aceasta observatie este sustinuta de experimente efectuate pe animale care demonstreaza ca celulele stem cu origine sangvina sunt capabile sa formeze hepatocite si celule cu rol in refacerea integritatii tegumentului. Practic, aceasta observatie se traduce prin faptul ca celulele stem adulte pot fi utilizate in tratamentul unui spectru restrans de boli. In comparatie, celulele stem embrionare sunt capabile sa formeze orice tip de celula si astfel sa fie folosite in tratamentul mai multor boli
- in al doilea rand, in cadrul unui organism, celulele stem adulte sunt greu de identificat. Tinand cont de faptul ca organismul este format din miliarde de celule, cautarea in mod particular a celulelor stem corespunde proverbialului "ac in carul cu fan". Chiar si daca sunt identificate, numarul lor fiind redus, nu pot fi utilizate in multe scopuri. Spre deosebire de ele, celulele stem embrionare sunt usor de reperat, deoarece formeaza populatia celulara dominanta in organismul embrionului, practic orice tip de celula embrionara putand juca rol de celula stem. De asemenea, celulele embrionare se pot divide de un numar nelimitat de ori, generand tot timpul celule noi in cantitati utile, atat pentru cercetare cat si pentru terapie.
- in al treilea rand, celulele stem adulte se dezvolta greu, fapt evidentiat de numeroase studii care au aratat durata lunga de timp, de ordinul lunilor chiar, necesara unor celule stem adulte de a se transforma in tipul particular de celule vizat initial, fapt deosebit de dezavantajos in cazul in care starea pacientului aflat in tratament impune transplantarea rapida a celulelor. Celulele stem embrionare insa au rata de diviziune rapida si pot fi chiar depozitate, astfel ca daca apare nevoia administrarii lor, aceasta se poate realiza imediat.
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, 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.
Acest subiect este unul foarte controversat printre oamenii de stiinta. De-a lungul timpului s-a incercat gasirea unei metode prin care sa fie posibila mentinerea viabilitatii embrionului, in paralel cu recoltarea celulelor stem.
O posibila abordare implica recoltarea celulelor stem de la embrioni neviabili, donati de clinicile de fertilizare. Pana la 60% din totalitatea embrionilor rezultati prin fertilizare in vitro sunt incapabili sa se dezvolte in produsi de conceptie viabili. Studiile realizate in scopul stabilirii eficientei acestei metode demonstreaza ca se pot recolta celule stem normale de la astfel de embrioni, insa numarul lor este foarte redus.
O alta posibilitate de recoltare a celulelor stem implica o tehnica folosita in clinicile de fertilizare in vitro in vederea detectarii, anterior implantarii embrionului, a eventualelor mutatii cromozomiale.
Alta metoda consta in reprogramarea celulelor stem adulte sa se comporte precum celule embrionare. Acest lucru a fost realizat in august 2005, rezultatele fiind publicate in prestigioasa revista "Science", insa cercetatorii au precizat ca celulele stem hibrid realizate astfel nu aveau aplicabilitate terapeutica.
De curand, insa mai multe echipe de cercetatori, efectuand studii pe soareci au descoperit cai noi de realizare a celulelor stem embrionare sau a unor tipuri celulare identice lor. Astfel, studii efectuate la Institutul pentru Celule Stem de la Harvard, au demonstrat posibilitatea formarii celulelor plecand de la embrioni neviabili de soarece, iar cele efectuate la Institutul Whitehead de Cercetari Biomedicale din Cambridge au obtinut celule embrionare plecand de la celule adulte recoltate din pielea soarecilor. Experimentele nu au fost inca extrapolate la embrionii umani, insa oamenii de stiinta sunt entuziasti in legatura cu aceste rezultate.
Experimentele si cercetarile efectuate pe celule stem embrionare au inceput efectiv de-abia din anul 1998, cand un grup de oameni de stiinta condusi de dr. James Thomson de la Universitatea din Wisconsin, SUA, a pus bazele unei metode de izolare si cultivare a celulelor. Bugetele alocate studierii celulelor stem embrionare au fost modificate si adaptate din anul 2001, laboratoarele neavand pana atunci posibilitati financiare adecvate cercetarii amanuntite a acestui tip de celule. Asadar, in ciuda faptului ca celulele stem au, teoretic, multiple aplicatii practice, cercetarea lor este inca la inceput.
Celulele stem adulte, cum ar fi celulele hematoformatoare din maduva rosie a oaselor (numite si celule stem hematopoietice), sunt, in prezent, singurele tipuri folosite in tratarea unor boli cum ar fi leucemiile, limfoamele sau hemopatiile maligne. Astfel de celule sunt folosite in scopuri terapeutice inca din anii 1960.
Cercetatorii considera ca atata timp cat asteptarile sunt realiste, rezultatele terapiei cu celule stem ii pot surprinde chiar si pe cei mai pesimisti. Studiile si experimentele desfasurate in ultimii ani au demonstrat ca aceste celule au capacitatea de a influenta decisiv numeroase domenii ale medicinii, atat datorita abilitatii de formare a celulelor de tipul neuronilor, hepatocitelor, cardiomiocitelor, celulelor pancreatice sau endoteliale, cat si prin posibilitatea de a interactiona in mod direct cu aceste celule modificandu-le materialul genetic in vederea folosirii lor in cadrul terapiei genice.
Conditia de baza, insa, este sa nu se plece de la premisa ca celulele stem vor reprezenta tratamentul universal pentru orice boala.
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).
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.
Acesta este un alt punct intens discutat in prezent. Raspunsul la aceasta intrebare depinde de originea celulelor stem. Daca sunt recoltate de la o persoana si transplantate alteia, ele pot transmite infectiile donorului, in cazul in care acestea exista si nu sunt reperate. Acest fapt este important tinand cont de riscul infectarii HIV/SIDA. Insa, in vederea alegerii donorilor, metodele de screening vor fi mult mai drastice.
O alta problema o ridica aparitia cancerului prin folosirea celulelor stem. O celula normala se divide in organism de un numar definit de ori, dupa care moare. Celulele stem au proprietatea de a se divide de un numar indefinit de ori, ceea ce le aseamana celulelor canceroase. Este important de precizat ca celulele stem nu sunt celule canceroase, dar caracteristicile diviziunii lor le apropie de acestea, astfel existand posibilitatea ca la un moment dat sa degenereze si sa determine aparitia cancerului. Nu exista o metoda specifica in vederea determinarii riscului de aparitie a cancerului, de aceea pacientul trebuie investigat periodic, astfel incat, daca aceasta problema apare, sa fie rezolvata cat mai rapid.
Tratamentul cu celule stem implica parcurgerea unor etape (ca in cazul oricarui medicament). Initial, celulele stem sunt stimulate sa se dezvolte spre o anumita linie celulara si sa actioneze impotriva unei boli anume. Aceasta etapa are loc exclusiv in laborator. Apoi este studiata actiunea lor pe animale cu scopul de a evidentia efecte secundare importante, grave si eventual chiar cu potential letal si pentru a stabili tolerabilitatea organismului. Apoi, daca rezultatul este promitator, incep sa se faca studii pe pacienti. Initial, sunt selectati doar cei cu patologie specifica, fara alte boli asociate, urmand ca in trialurile urmatoare sa fie inclusi pacienti cu comorbiditati. Grupurile de pacienti sunt initial restranse numeric, insa pe masura ce studiile se extind, cuprind un numar din ce in ce mai mare de indivizi in vederea aprecierii eficientei si sigurantei tratamentului.
In cazul in care articolul nu a acoperit in totalitate un anumit aspect care va intereseaza, va incurajam sa ne trimiteti sugestii pentru completare. Astfel, ne veti ajuta sa completam si sa imbunatatim continutul pentru toti cititorii.