Sel stem - jenis, ciri, aplikasi

Sel stem, dengan kemampuannya untuk berubah, nampaknya merupakan ubat yang baik untuk banyak penyakit. Cari tahu apakah sel stem, penyakit apa yang digunakan sel untuk merawat sel stem dan apakah prospek perkembangan terapi sel induk? Dari mana timbulnya keraguan pakar?

Sel stem mempunyai keupayaan untuk berubah menjadi jenis sel lain. Terapi sel induk pastinya merupakan salah satu konsep yang paling menarik dan menjanjikan dalam perubatan moden. Nampaknya senarai aplikasi perubatan mereka semestinya tidak berkesudahan - membaiki tisu yang rosak, membesar organ gantian ...

Tetapi faktanya berbeza. Walaupun asal usul penyelidikan sel induk terjadi pada tahun 1960-an, sejauh ini penggunaannya terbatas pada beberapa indikasi yang jelas.

Terdapat banyak idea untuk penggunaan sel induk, namun, memperkenalkannya kepada penggunaan klinikal dibatasi oleh sejumlah faktor, di antaranya persoalan mengenai keselamatan terapi jenis ini muncul.

Apa itu sel stem?

Sel stem sangat penting untuk pembentukan tubuh manusia. Pada peringkat awal pengembangan, embrio manusia seluruhnya terdiri dari sel induk. Seiring berjalannya waktu, mereka mengalami perubahan, menimbulkan semua garis sel yang membentuk tubuh manusia.

Peranan penting kedua sel stem adalah menjajah beberapa tisu organisma yang matang dan bertindak sebagai "gudang". Sekiranya perlu, mereka dapat berubah menjadi sel tisu tertentu yang mati atau rosak. Walau bagaimanapun, ini hanya mungkin dilakukan dengan tisu tertentu.

Oleh itu, sel stem adalah sel yang mempunyai keupayaan untuk berubah menjadi jenis sel lain yang lebih khusus.

Ciri terpenting sel stem yang membezakannya dengan sel lain adalah bagaimana mereka membelah.

Semasa pembelahan, sel induk dapat membezakan, iaitu membuat sel anak dari jenis tertentu (mis. Sel otot, saraf atau epitelium).

Terdapat pelbagai jenis sel induk, bergantung pada sifatnya: beberapa di antaranya dapat berubah menjadi jenis sel anak, sementara yang lain hanya mampu menghasilkan sel yang membentuk jenis tisu tertentu (lebih lanjut mengenai ini di bawah).

Ciri penting kedua sel stem juga berkaitan dengan pembahagiannya. Semasa pembentukan sel anak perempuan, sel induk tidak hilang tanpa jejak. Dalam proses pembahagian, satu lagi sel induk terbentuk, sama dengan "sel induk".

Oleh itu, kesan pembahagian sel induk adalah satu sel induk dan satu sel anak khusus.

Mekanisme ini dipanggil pembaharuan diri. Terima kasih, sel induk tidak "aus" dan tidak membiarkan ukuran kolam mereka berkurang.

Jenis sel stem

Seperti yang telah disebutkan, sel induk dapat berubah menjadi jenis sel lain ketika mereka membelah. Bolehkah sel stem menjadi sel anak perempuan? Baiklah tidak.

Sel induk dibahagikan kepada empat subkumpulan, bergantung pada seberapa luas spektrum sel dapat timbul dari pembahagiannya.

Sel induk yang membina embrio manusia dapat menimbulkan semua jenis garis sel. Sebaliknya, beberapa sel induk yang mendiami tisu manusia dewasa hanya dapat berubah menjadi jenis sel yang ditentukan dengan ketat yang membina tisu tertentu.

Pembahagian sel induk kerana kemungkinan membuat pelbagai sel anak adalah seperti berikut:

• sel stem totipoten

Mereka adalah sel dengan potensi pembezaan terluas dan dapat berubah menjadi sel sel anak perempuan. Sel-sel totipoten membentuk zigot (sel yang dihasilkan dari persenyawaan telur oleh sperma), dan embrio pada tahap awal perkembangannya. Semua jenis sel yang membentuk tubuh manusia dapat dibuat dari sel-sel totipoten.

• sel stem yang pelbagai

Sel pluripoten juga dapat berubah menjadi banyak jenis sel. Walau bagaimanapun, sel plasenta adalah pengecualian. Sel-sel pluripoten membentuk apa yang disebut nod embrio, yang merupakan salah satu struktur yang terbentuk pada minggu pertama perkembangan embrio.

Baca juga: Perkembangan janin: bagaimana janin berkembang minggu demi minggu

Sel-sel pluripoten pada nod embrio menimbulkan tiga yang disebut lapisan kuman, dari mana semua tisu organisma kita kemudian berkembang. Walaupun nama-nama lapisan kuman terdengar agak rumit (ectoderm, mesoderm dan endoderm), tisu-tisu yang terbentuk dari mereka diketahui oleh semua orang.

Ectoderm menghasilkan kulit dan sistem saraf, mesoderm membentuk sistem peredaran darah dan muskuloskeletal, dan endoderm membentuk sistem pernafasan dan sebahagian besar sistem pencernaan.

• sel stem multipoten

Sel multipoten adalah sekumpulan sel stem dengan potensi pembezaan yang sedikit lebih sempit. Walaupun mereka masih dapat menghasilkan beberapa jenis sel, sel-sel tersebut biasanya sel yang serupa. Contoh utama sel dalam subkumpulan ini adalah sel multipoten sumsum tulang, juga dikenal sebagai sel stem hematopoietik. Mereka boleh berubah menjadi sel darah apa pun, seperti sel darah merah atau pelbagai jenis leukosit. Walau bagaimanapun, mereka tidak dapat menghasilkan sel yang membina tisu lain.

• sel stem yang tidak berpotensi

Sel jenis ini hanya boleh menjadi satu jenis anak perempuan. Biasanya sel yang tidak berfungsi bertindak sebagai takungan untuk pembaharuan dan pembaikan tisu dewasa. Contoh sel yang tidak berpotensi adalah sel stem epidermis, yang terdapat pada kulit manusia.

Di mana sel stem boleh diperolehi

Mendapatkan sel induk pada dasarnya adalah mungkin dalam dua cara.

Sumber pertama mereka adalah embrio manusia dari mana sel stem embrio dipanggil. Ini adalah sel yang bersifat totipoten atau pluripoten, dan oleh itu dapat membezakan semua jenis tisu.

Jenis sel stem kedua dipanggil sel stem somatik (atau sel induk "dewasa"). Sel jenis ini datang - seperti namanya - dari tubuh manusia dewasa.

Dalam keadaan normal, ini adalah sel yang mendiami pelbagai organ

• sumsum
• otot
• hati
• kulit itu
• salur darah

Pada organ-organ ini, sel-sel induk bertindak sebagai takungan, memungkinkan pertumbuhan semula tisu-tisu yang rosak.

Tidak sukar untuk meneka bahawa sel stem somatik mempunyai potensi pembezaan yang lebih terhad daripada sel induk embrio. Sel yang berasal dari organisma dewasa adalah multipoten atau tidak berpotensi, iaitu sel-sel itu boleh berubah menjadi sel dari jenis yang serupa atau bahkan hanya menjadi satu jenis sel anak.

Mencari dan mendapatkan sel stem somatik dalam badan orang dewasa adalah satu cabaran. Bilangan jenis sel ini dalam tisu sangat kecil.

Setelah dikumpulkan, mereka sangat sukar untuk ditanam dalam keadaan makmal, jadi sukar untuk memperoleh jumlah yang lebih besar.

Setakat ini, sel induk dewasa hanya diperoleh dari beberapa sumber. Untuk sel stem hematopoietik, ini adalah:

• sumsum
• darah periferal
• darah tali pusat

Sebaliknya, dari tisu adiposa dan sumsum tulang anda boleh mendapatkan apa yang disebut sel stem mesenchymal. Mereka boleh berubah menjadi pelbagai jenis tisu:

• tulang
• tulang rawan
• otot
• berlemak

Terapi dengan penggunaan sel stem mesenchymal masih dalam fasa penyelidikan - keselamatan dan keberkesanannya belum dapat dipastikan setakat ini.

Perlu disebutkan satu lagi jenis sel stem, yang merupakan jenis kacukan dari dua perkara di atas. Ini dipanggil sel stem pluripoten disebabkan.

Ini adalah sel induk yang diperoleh dari organisme dewasa yang telah diprogram ulang di makmal untuk memberi mereka ciri-ciri sel kuman.

Penggunaan sel stem semasa

Oleh kerana kita sudah mengetahui jenis dan kemungkinan pembezaan sel induk, persoalannya tetap ada - yang mana dan bagaimana ia digunakan dalam perubatan?

• sel stem embrio

Sel induk embrio tidak disetujui untuk sebarang jenis terapi. Kenapa? Berikut adalah beberapa sebab.

Pertama, penggunaannya melibatkan dilema etika. Sel induk embrionik diperoleh dari embrio yang bertujuan untuk tujuan penyelidikan, yang paling sering dibuat semasa prosedur persenyawaan in vitro. Masalah etika adalah salah satu faktor yang membatasi kemajuan penyelidikan sel stem yang diperoleh dengan cara ini.

Halangan kedua untuk penggunaan sel kuman adalah semata-mata saintifik. Mereka adalah sel dengan potensi pembezaan yang besar yang dapat berubah menjadi sel sel anak perempuan. Setakat ini, tidak ada kaedah yang ditemui untuk mengawal tingkah laku mereka.

Sel induk embrio, setelah ditanam ke dalam tubuh manusia, membentuk tumor yang terdiri daripada pelbagai sel yang disusun secara rawak. Tumor jenis ini disebut teratoma (teratoma Latin). Kami sentiasa mencari cara untuk mengarahkan sel kuman sedemikian rupa sehingga ia berubah menjadi tisu yang diinginkan.

Penggunaan sel induk embrio juga dikaitkan dengan risiko penolakan - ia merupakan bahan asing (serupa dengan pemindahan organ dari penderma yang tidak berkaitan).

Risiko jauh lebih rendah apabila menggunakan sel induk dewasa yang disumbangkan dan diterima oleh pesakit yang sama. Prosedur ini dipanggil pemindahan autologous.

• sel stem dewasa

Walaupun penggunaan sel induk dewasa juga dikaitkan dengan banyak batasan, hanya sel stem jenis ini yang selama ini digunakan dalam perubatan. Mendapatkan sel induk dewasa tidak memerlukan kultur embrio, sehingga menimbulkan dilema moral yang jauh lebih sedikit. Sel induk dewasa digunakan dalam jenis terapi berikut:

• pemindahan sel stem hematopoietik

Transplantasi sel stem hematopoietik adalah satu-satunya terapi sel stem rutin yang berjaya digunakan di seluruh dunia. Yang dipanggil pemindahan sumsum tulang adalah kaedah untuk merawat banyak penyakit hematologi.

Pertama, mereka digunakan pada pesakit dengan kekurangan imuniti primer, iaitu kelainan yang diwarisi dalam sistem imun. Transplantasi sumsum tulang sering menjadi satu-satunya cara bagi mereka untuk mendapatkan sel-sel imun yang berfungsi dengan baik.

Kumpulan kedua pesakit yang mungkin memerlukan transplantasi sel stem haematopoietik adalah mereka yang sumsum tulangnya telah hancur, misalnya sebagai akibat rawatan anti-barah yang agresif.

Situasi seperti ini mungkin diinginkan dalam kes barah darah (mis. Leukemia), di mana tujuan terapi adalah untuk memusnahkan sistem hematopoietik yang diliputi oleh proses neoplastik, dan pembinaannya selanjutnya dengan bantuan sel stem yang ditanam.

• rawatan luka yang luas menggunakan sel stem epidermis

Sel stem epidermis adalah salah satu cara untuk menyembuhkan luka berskala besar seperti luka bakar.

Keseluruhan prosedur adalah seperti berikut: pertama, sel stem epidermis dikumpulkan dari serpihan kulit pesakit yang sihat.

Kemudian sel-sel ini mengalami penanaman makmal dalam keadaan yang memungkinkan penggandaannya yang luas.

Setelah memperoleh bilangan sel yang sesuai, sel-sel tersebut diletakkan di permukaan luka.

Kelebihan tambahan dari terapi ini adalah bahawa tubuh pesakit tidak dapat menolak "berpakaian" seperti itu - ia dibuat dari selnya sendiri.

• rawatan oftalmik dengan penggunaan sel stem limbal kornea

Terapi lain yang menggunakan sel induk telah disetujui baru-baru ini. Ia adalah ubat yang mengandungi sel stem limbal kornea, yang memungkinkan pembentukan semula epitel kornea (lapisan depan, luar bola mata).

Seperti dalam kes sebelumnya, "sumber" sel adalah pesakitnya sendiri, dan lebih tepatnya mata yang sihat.

Setelah sel induk dikumpulkan, sel-sel tersebut dikalikan di makmal dan kemudian diberikan ke mata yang terkena. Petunjuk penggunaan terapi ini adalah kekurangan sel stem limbal kornea, misalnya disebabkan oleh kerosakan bahan kimia.

Masa depan sel stem

Teks di atas merangkum penggunaan semasa dan seperti yang anda lihat, penggunaan sel stem yang sangat terhad dalam perubatan.

Penyelidikan di kawasan ini sangat kompleks, dan sel induk masih menimbulkan lebih banyak pertanyaan daripada jawapan.

Dari masa ke masa dalam dunia ilmiah terdapat maklumat mengenai penemuan-penemuan inovatif yang berkaitan dengannya, tetapi sayangnya dalam banyak kes ternyata hasil penyelidikan yang diterbitkan tidak benar.

Ini terjadi, misalnya, dalam usaha cubaan keras menanamkan sel induk sumsum tulang ke dalam bekas luka pasca infark pada otot jantung. Hasil terapi yang diduga positif itu mencetuskan longsor percubaan lebih lanjut di pusat-pusat klinik lain, tetapi semua eksperimen akhirnya berakhir dengan kegagalan.

Penelitian selama bertahun-tahun masih diperlukan untuk berjaya menggunakan sel induk dalam perubatan.

Para saintis sentiasa berusaha untuk mengetahui lebih banyak mengenai mekanisme fungsi mereka yang tidak biasa.

Faktor apa yang mempengaruhi proses pembezaan sel induk?

Adakah proses ini dapat dikawal?

Apa yang perlu dilakukan untuk membiak dengan berkesan?

Manakah antara penyakit yang sejauh ini tidak dapat disembuhkan yang mempunyai peluang untuk disembuhkan dengan terapi ini?

Ini dan banyak persoalan lain terus diteliti.

Perlu disebutkan di sini bahawa, walaupun penggunaan terapi sel stem terhad, ia berguna dalam bidang perubatan lain.

Salah satu contohnya ialah kajian mengenai proses neoplastik. Sel induk memungkinkan untuk mensimulasikan proses sedemikian dalam keadaan makmal, dan kemudian menguji terapi yang berpotensi terhadapnya (mis. Ubat antikanker baru).

Garis kerja sel stem yang sedang berjalan merangkumi, misalnya, penggunaan dalam:

• penyakit neurodegeneratif (mis. penyakit Alzheimer)
• kecederaan saraf tunjang
• kecederaan sistem muskuloskeletal

dan akhirnya, usaha untuk membina semula seluruh organ (mis. pankreas pada diabetes jenis I).

Kita mesti sedar bahawa sel induk bukan penyembuh semua, dan setiap kemungkinan aplikasi diteliti secara bebas dan mesti menjalani serangkaian ujian klinikal sebelum mendapat persetujuan.

Akhirnya, perlu diberi amaran terhadap "klinik" yang menawarkan terapi sel stem tanpa kebenaran.

Jenis eksperimen ini berakhir dengan kehilangan wang yang terbaik, dan kesihatan dan juga kehidupan paling teruk.

Bibliografi:

1. "Sel induk dewasa: harapan dan hipes ubat regeneratif" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, Jilid 62, No 3/2015, 329–337
2. "Biologi sel stem: gambaran umum" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 Sep; 1 (3): 63–67.
3. "Sel Stem di Kornea" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25-41
4. "Sel Stem dalam Regenerasi Kulit, Penyembuhan Luka, dan Aplikasi Klinikalnya" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015 23 Okt; 16

Mengenai Pengarang

Krzysztof Białoży Pelajar perubatan di Collegium Medicum di Krakow, perlahan memasuki dunia cabaran berterusan pekerjaan doktor. Dia sangat berminat dengan ginekologi dan obstetrik, pediatrik dan perubatan gaya hidup. Pencinta bahasa asing, perjalanan dan mendaki gunung.

Baca lebih banyak artikel oleh pengarang ini