Potrivit cercetatorilor, celulele stem sunt acele celule inca nediferentiate, care au capacitatea de se transforma in diverse tipuri de celule si, mai apoi, de a forma orice tip de tesut din corp (celule precum cele din piele, ficat, inima, creier etc).

Organismul uman contine peste 220 de tipuri diferite de celule, fiecare cu caracteristici proprii tesutului din care fac parte: tesut muscular, tesut osos, tesut nervos, tesut adipos, tesut conjunctiv, etc.

Toate aceste tipuri de celule isi au originea intr-un singur tip de celula, celula stem, care poate sa se diferentieze, transforme in 220 de feluri de celule, sub diferiti stimuli din organism, pe baza informatiilor genetice.

Celula stem, fiind capabila sa se transforme in orice tip de celula, se numeste celula nediferentiata, iar procesul prin care ea da nastere unor celule cu caracteristici specifice unui anumit tesut, se numeste diferentiere celulara.

Diferentierea celulelor stem

• Celulele stem hematopoietice dau nastere la toate tipurile de celule sanguine: globule rosii, limfocite B, limfocite T, neutrofile, basofile, eosinofile, monocite si macrofage.
• Celulele stem mezenchimale dau nastere unei varietati de tipuri de celule: celule osoase (osteocite), celule cartilaginoase (condrocite), celule de grasime (adipocite) si alte tipuri de celule de tesuturi conective cum ar fi cele din tendoane.
• Celulele stem neurale din creier dau nastere la cele trei tipuri majore de celule: celule nervoase (neuronii) si doua categorii de celule non-nervoase: astrocite si oligodentrocite.

Principalele caracteristici ale celulelor stem sunt urmatoarele:

• Sunt celule nespecializate care se reinnoiesc singure perioade luni de timp prin intermediul diviziunii celulare.
• In conditii fiziologice sau experimentale, pot fi induse sa devina celule cu functii specializate, ca de exemplu celule cardiace ale muschiului inimii sau celule producatoare de insulina ale pancreasului.

Corpul uman se formeaza din contopirea initiala a doua celule, un ovul si un spermatozoid, care apoi evolueaza astfel:

1. Structura initiala se numeste morula, formata din 4-8 celule omnipotente, numite astfel deoarece oricare dintre celule poate sa evolueze, dand in final nastere unui organism nou, viabil (un fat), care are in structura sa toate tipurile de celule;

2. Prin diviziunile care urmeaza in urmatoarele 3-5 zile de la fecundare, dupa mai multe cicluri de diviziune, celulele embrionului - numit acum blastocist se maturizeaza (diferentiaza, specializeaza) catre trei linii principale de celule:

• celulele din care se va forma invelisul extern al corpului, sistemul nervos (ectoderm)
• celulele din care sa va forma structura interna a corpului (organele interne = endoderm)
• celule din care se va forma tot ce este intre cele doua invelisuri mentionate anterior , sistemul nervos (mezoderm)

Aceste trei tipuri de celule se numesc celule pluripotente, ele prin evolutie pot da nastere oricarei celule din organism de pe linia sa, dar nu si la un organism viu functional, ca celulele omnipotente;

3. Organismul embrionului creste, celule se inmultesc, si se specializeaza in diferite directii: celule ale sangelui, celule ale aparatului digestiv, celule ale sistemului nervos, etc, aceste celule numindu-se celule multipotente,ele gasindu-se si in organismul matur; fiecare celula tanara nu mai poate evolua de aici decat in directia in care a pornit, deci nu se poate transforma in orice;

4. Organismul embrionului creste in continuare in uter, celule se inmultesc si se specializeaza si mai strict, fiecare celula tanara putand sa evolueze mai limitat -de exemplu sa se transforme in celule din ficat (sunt mai multe tipuri), celule din maduva osoasa, etc; se numesc celule oligopotente, ele gasindu-se si in organismul matur;

5. Cand organismul fatului a ajuns la maturitate, aproape de nastere, celulele sunt in numar de 220 de tipuri diferite, fiecare celulala tanara a unui tesut putand sa se transforme doar in celula tesutului din care face parte, deci practic doar sa se maturizeze; aceste celule, finale, stabile ale unui tesut se numesc celule unipotente, deoarece nu pot evolua decat intr-o singura directie;

Initial cercetatorii au lucrat cu doua feluri de celule stem, prelevate de la animale si de la oameni: celule stem embrionare si celule stem adulte, care au functii si caracteristici diferite ce vor fi explicate in acest articol. Cercetatorii au descoperit modalitati de a obtine sau de a deriva celulele stem din embrioni tineri de soarece acum mai bine de 20 de ani. Ani de studii detaliate ale anatomiei celulelor stem de soarece au condus la descoperirea, in 1998, a modului cum se pot izola celule stem din embrioni umani si cultivarea celulelor in laborator. Acestea sunt celule stem embrionare umane. Acesti embrioni folositi in aceste studii au fost creati prin fertilizarea in vitro pentru scopuri diferite de fertilizare si cand nu au mai fost folositi in acest scop, au fost donati pentru cercetare cu acordul donorului.

Celulele stem sunt importante pentru organismele vii din mai multe motive. In embrionul in varsta de 3 pana la 5 zile, numit blastocit, celulele stem din tesuturile in curs de formare se inmultesc in tipuri specializate de celule multiple care formeaza inima, plamanii, pielea si alte tesuturi. In anumite tesuturi adulte, ca de exemplu maduva osoasa, tesutul muscular si creier, populatiile discrete de celule stem adulte genereaza inlocuiri ale celulelor care se pierd ca urmare a uzurii, distrugerii, ruperii sau bolilor.

 CC pentru Romana

Cercetatorii au presupus ca celulele stem pot, intr-un anumit moment in viitor, sa devina baza pentru tratarea afectiunilor, cum ar fi: Parkinson, Alzheimer, diabet, cancer, artritre, bolile de inima, afectiunile maduvei spinarii, etc.

Acestia vor sa studieze celulele stem in laborator asa incat sa descopere proprietatile lor esentiale si ceea ce le face diferite de celulele specializate. Pe masura ce oamenii de stiinta invata mai multe despre celulele stem, va fi posibil sa foloseasca celulele nu numai in terapiile bazate pe celule, ci si pentru testarea si supravegherea de noi medicamete si intelegerea defectelor survenite la nastere. Celulele stem embrionare umane au inceput sa fie studiate incepand din 1998. Prin urmare, pentru a pune la punct asemenea tratamente cercetatorii studiaza asiduu proprietatile fundamentale ale celulelor stem, printre care:

• determinarea precisa a modului cum celulele stem raman nespecializat si se reinnoiesc singure ani de zile;
• identificarea semnalelor care fac ca celulele stem sa devina celule specializate.

Exista multe moduri in care celulele stem umane pot fi folosite in cercetare si in medicina. Studierea celulelor stem umane va face posibila informarea despre evenimentele complexe ce au loc in timpul dezvoltarii umane.

Probabil cel mai cunoscut tip de tratament in care sunt folosite celulele stem este transplantul de maduva osoasa la pacientii cu leucemie, anumite tipuri de cancer sau cu diferite boli de sange. In acest caz celulele transplantate provin fie prin recoltarea de la o ruda de sange, fie de la pacientul insusi si nu implica nici un risc major pentru donator.

Ca sa puteti intelege mai bine acest proces o sa va explic pe scurt ce este leucemia. Este o boala de sange care afecteaza celulele albe (leucocitele). Ca si celelalte tipuri de celule sangvine, leucocitele se formeaza in maduva osoasa din celule stem adulte. Leucocitele sunt apoi eliberate in sange unde contribuie la lupta impotriva infectiilor. Cateodata, aceste celule incep sa creasca si sa functioneze anormal, devenind canceroase. Isi pierd proprietatea de a lupta impotriva infectiilor si chiar pot interfera cu activitatea normala a unor organe.

Pentru a trata cu succes leucemia, trebuie inlaturate toate celulele albe anormale pentru a permite unor celule noi si sanatoase sa le ia locul. Acest lucru se face de obicei prin chimioterapie. Cu toate acestea, sunt cazuri in care aceasta nu este eficienta si atunci se recurge la transplantul de celule stem din maduva osoasa. Acest tratament este foarte complex. Ca sa se poata face transplantul trebuie ca initial toate celulele stem din maduva pacientului si toate celulele albe bolnave trebuie sa fie inlaturate. Aceasta se face printr-o combinatie de chimioterapie si iradiere a intregului corp. Apoi o cantitate mica de celule stem de la un donor este introdusa in sangele recipientului. Daca transplantul are succes, celulele stem noi vor migra in maduva osoasa a pacientului si vor produce limfocite noi, sanatoase. Acest tip de transplant are deja o vechime de 20-30 de ani, este foarte bine studiat si nu reprezinta nici un fel de pericol pentru donator.

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 saptamani (blastocist) sau de la fetusi avortati la varste foarte fragede (celule germinative).

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 inainte ca acest procedeu sa fie pus in practica pe scara larga.

Sursa: StemCells

Nota editorului: Acest articol nu este destinat sa ofere sfaturi medicale, diagnostic sau tratament.