U cicavcov existujú dva hlavné typy kmeňových buniek:
- Embryonálne kmeňové bunky, izolované z vnútornej bunkovej hmoty blastocyst v ranom embryonálnom vývoji
- Dospelé kmeňové bunky nachádzajúce sa v rôznych plne vyvinutých tkanivách cicavcov.
V dospelých organizmoch kmeňové a progenitorové bunky pôsobia ako opravný systém, ktorý dopĺňa zrelé tkanivá.
Kmeňové bunky majú u vyvíjajúceho sa embrya za úlohu diferencovať sa na všetky špecializované bunky - ektodermy, endodermy a mezodermy (indukované pluripotentné kmeňové bunky) - a udržiavať normálny obrat regeneračných orgánov, akými sú krv, koža alebo tkanivá.
U človeka existujú tri dostupné zdroje kmeňových buniek, ktoré je možné odstrániť a transplantovať do iných oblastí toho istého organizmu (alogénne): kostnej drene, tukového tkaniva a krvi. Kmeňové bunky je možné tiež odobrať z pupočníkovej krvi dieťaťa. Bezprostredne po narodenie Zo všetkých terapií kmeňovými bunkami nesie alogénny zber celkovo najnižší rizikový index.
Kmeňové bunky pre dospelých sa používajú v rôznych lekárskych terapiách, ako je napríklad transplantácia kostnej drene. Dnes môžu byť tiež umelo kultivované a transformované (diferencované) na špecializované cytologické typy s charakteristikami vhodnými pre rôzne tkanivá, ako sú svaly alebo nervy. Embryonálne bunkové línie a alogénne embryonálne kmeňové bunky generované prenosom alebo diferenciáciou somatických buniek boli tiež navrhnuté ako potenciálni kandidáti.
Výskum kmeňových buniek vyrastal z objavov Ernesta A. McCullocha a Jamesa E. Tilla z University of Toronto v 60. rokoch minulého storočia.
a produkuje dve kmeňové bunky identické s pôvodnými.
Takto zostane počet kmeňových buniek konštantný.
Význam pluripotencie kmeňových buniek
Pluripotencia špecifikuje diferenciačný potenciál kmeňových buniek, čo je potenciál diferenciácie na rôzne typy buniek.
- Totipotentné (tiež všemocné) kmeňové bunky sa môžu diferencovať na embryonálne aj extraembryonálne bunkové typy. Tieto bunky môžu vybudovať kompletný a funkčný organizmus. Vznikajú spojením vajíčka a spermií. Bunky produkované prvými divíziami oplodneného vajíčka sú tiež totipotentné
- Pluripotentné kmeňové bunky sú potomkami totipotentných buniek a môžu sa diferencovať na takmer všetky bunky odvodené z ktorejkoľvek z troch zárodočných vrstiev.
- Multipotentné kmeňové bunky sa môžu diferencovať iba na bunkové typy patriace do blízkej rodiny
- Oligopotentné kmeňové bunky sa môžu diferencovať iba na určité typy buniek, ako sú lymfoidné alebo myeloidné kmeňové bunky
- Unipotentné bunky môžu produkovať iba jeden typ vlastných buniek, ale môžu sa pochváliť vlastnou obnovovacou charakteristikou, ktorá ich odlišuje od kmeňových buniek (napr. Progenitorové bunky, ktoré sa nedokážu samoobnoviť).
Identifikácia kmeňových buniek
V praxi sa kmeňové bunky identifikujú na základe ich schopnosti regenerovať tkanivá. Napríklad test definície pre kostnú dreň - krvotvorné kmeňové bunky (HSC) - je schopnosť transplantovať bunky a zachrániť tak jedinca, ktorý je bez nich. To ukazuje, že z dlhodobého hľadiska môžu tieto bunky nepretržite produkovať nové jednotky. Tiež by malo byť možné izolovať kmeňové bunky z jedného transplantovaného jedinca na druhého bez toho, aby sa preukázalo, že kmeňové bunky sú schopné samoobnovy.
Vlastnosti kmeňových buniek je možné tiež odhaliť in vitro pomocou metód, ako je napríklad „klonogénny test“, v ktorom sa u jednotlivých buniek hodnotí schopnosť diferenciácie a samoobnovy. Kmeňové bunky môžu byť tiež izolované rozpoznaním povrchových markerov buniek. Kultivačné podmienky in vitro však môžu zmeniť správanie buniek, čo sťažuje predpovedanie toho, ako budú pôsobiť in vivo. Stále existuje značná diskusia o tom, či niektoré populácie dospelých buniek sú kmeňové bunky alebo nie.
pacienta by sa mohol zamerať na implantované bunky. Užitočným spôsobom, ako sa vyhnúť tejto poslednej možnosti, je použiť kmeňové bunky rovnakého pacienta, ktorý sa má liečiť.
Pluripotencia niektorých kmeňových buniek by navyše mohla sťažiť získanie požadovaného špecifického typu buniek. Komplikácie sa tiež zvyšujú, pretože nie všetky bunky v populácii sa diferencujú rovnomerne. Nediferencovaní môžu vytvárať látky odlišné od cieľa.
Niektoré kmeňové bunky môžu po transplantácii viesť k vzniku skutočných nádorov; pluripotencia je spojená s týmito zmenami, najmä pokiaľ ide o indukované embryonálne, fetálne a pluripotentné kmeňové bunky. Primerané kmeňové bunky plodu môžu napriek multipotencii vytvárať nádory.
Prebiehajú rôzne výskumy vývoja kmeňových buniek a ich aplikácie v liečbe: neurodegeneratívnych stavov, cukrovky, srdcových chorôb a ďalších chorôb. Kmeňových buniek, ktoré by umožnili „ďalšie porozumenie ľudskému vývoju, organogenéze a modelovaniu ľudských chorôb“.
Izoláciou a kultiváciou embryonálnych kmeňových buniek, vďaka rastúcej schopnosti používať jadrový prenos a technikám na vytváranie somaticky indukovaných pluripotentných kmeňových buniek, došlo k mnohým kontroverziám týkajúcim sa potratov a klonovania ľudí.
Hepatotoxicita a poškodenie pečene vyvolané určitými aktívnymi zložkami sú zodpovedné za značný počet zlyhaní pri vývoji nových liekov a následné stiahnutie z trhu, pričom sa zdôrazňuje potreba skríningu hepatocytových buniek pochádzajúcich z kmeňových buniek, ktoré by boli schopné odhaliť včasnú toxicitu lieku a obmedziť pokročilé testovanie.
