Celulele stem difera de alte tipuri de celule din organism. Toate celulele stem, indiferent de sursa lor au trei proprietati generale: sunt capabile de divizare si auto-reinnoire perioade lungi de timp, sunt nespecializate si pot da nastere la tipuri de celule specializate.
Celulele stem se pot diviza si reinnoi singure perioade lungi de timp. Spre deosebire de celulele musculare, celulele sanguine sau cele nervoase, care nu se reproduc, in mod normal, celulele stem se pot reproduce de mai multe ori. O populatie initiala de celule stem care se va prolifera timp de mai multe luni, in laborator, poate da nastere la milioane de celule. In cazul in care celulele care rezulta continua sa fie nespecializate (ca si celulele stem mama), se considera ca va fi posibila auto-reinnoirea acestora pe termen lung.
Oamenii de stiinta incearca sa inteleaga doua proprietati fundamentale ale celulelor stem, care se refera la posibilitatea lor de auto-reinnoire pe termen lung:
Descoperirea raspunsurilor la aceste intrebari ar putea duce la intelegerea modului in care reinnoirea celulelor este reglementata in timpul dezvoltarii embrionare normale sau in timpul diviziunii celulare anormale care sta la baza cancerului. Astfel de informatii ar putea permite oamenilor de stiinta sa multiplice celule stem embrionare si celule stem non-embrionare, mult mai eficient in laborator.
Celulele stem adulte
Celulele stem adulte sau somatice sunt prezente in tot corpul, dupa ce are loc dezvoltarea embrionara si se gasesc in interiorul a diverse tipuri de tesuturi, printre care: creier, maduva osoasa, sange, vase de sange, muschi scheletici, piele si ficat. Acestea raman in stare latenta si nu se autodivid multi ani pana cand sunt activate de afectiuni sau leziuni ale tesutului. Celulele stem adulte se pot diviza sau autoreinnoii pe termen nelimitat, fapt ce le va permite sa genereze o varietate de tipuri de celule din organul initial sau chiar sa-l regenereze in intregime. In general, se considera ca celulele stem adulte au o capacitate limitata de a se diferentia din cauza tesutului care sta la baza lor.
Celulele stem embrionare pot proveni dintr-un embrion de patru-cinci zile, care se afla in faza de blastocist. Embrionii sunt, de obicei creati prin fertilizare in vitro, in conditii de laborator, ce presupun fertilizarea in eprubeta a catorva ovule dintre care doar unul singur este implantat in ovarul unei femei.
Procesul de reproducere sexuala debuteaza atunci cand sperma unui barbat fertilizeaza ovulul unei femei in scopul formarii unei singure celule numite zigot. Celula zigot unica, incepe apoi sa se divizeze si sa formeze 2,4, 6, 8, 16 celule. Dupa 4-6 zile de la implantarea in uter, masa de celule care se formeaza se numeste blastocist.
Blastocistul este alcatuit in interior dintr-o masa de celule numita embrioblast si in exterior de o masa de celule numita tropoblast . Masa de celule din exterior devine o parte a placentei, iar masa de celule din interior reprezinta un grup de celule care vor incepe sa diferentieze toate structurile specifice unui organism adult. Aceasta este sursa celulelor stem embrionare, cele care au potential de a se transforma in orice celula din organism). Pe parcursul unei sarcini normale, stadiul de blastocist va continua pana la implantarea embrionului in uter, moment in care embrionul este mentionat ca fetus.
Stadiul apare la sfarsitul saptamanii 10 de gestatie, cand au fost deja create toate organele importante ale corpului. Totusi, atunci cand are loc extragerea celulelor stem embrionare, stadiul blastocist semnaleaza cand este momentul izolarii celulelor stem localizate in masa de celule din interior a blastocistului, intr-un vas de cultura care va contine substante nutritive.
Daca sunt lipsiti de stimularea necesara pentru a se diferentia, blastocistii vor incepe sa se divida si sa se multiplice in acelasi timp, dar isi vor mentine capacitatea de a se transforma in orice tip de celula care s-ar putea intalni in organismul uman. Aceste celule nediferentiate pot fi stimulate pentru a crea celule specializate.
Linii de celule stem
Dupa ce celulelor stem li s-a permis sa se divida si sa se multiplice intr-o cultura controlata, colectarea de celule nediferentiate, sanatoase si care se pot divide, se numeste linie de celule stem. Aceste linii de celule stem sunt ulterior gestionate si partajate de cercetatori. Sub control, celulele stem pot fi stimulate sa se specializeze intr-un mod controlat, de cercetatori - proces numit diferentiere controlata. Celulele stem embrionare se pot diferentia in mai multe tipuri de celule decat celulele stem adulte.
Celulele stem sunt clasificate in functie de potentialul lor de a se diferentia in diverse tipuri de celule. Celulele stem embrionare sunt cele mai importante, intrucat acestea se pot transforma in orice tip de celula din organism. Clasificarea completa a celulelor stem include:
- totipotenta - abilitatea de se diferentia in toate celulele posibile. Exemple sunt zigotul format la fertilizarea ovulului si primele celule care rezulta din divizia zigotului.
- pluripotentia - abilitatea de a se diferentia in aproape toate tipurile de celule (celulele stem embrionare si celulele derivate din straturile embrionului numite mezoderm, endoderm si ectoderm care se formeaza in stadiile de inceput ale diferentierii celulelor stem embrionare).
- multipotenta - abilitatea de a se diferentia intr-o familie strans legata de celule. Exemplele includ celulele stem adulte hematopoteice care se pot transforma in celule rosii si albe ale sangelui sau trombocite.
- oligopotenta - abilitatea de a se diferentia in cateva tipuri de celule (celulele stem adulte limfoide sau celulele stem mieloide)
- unipotenta - capacitatea celululelor de a produce doar celule de tipul lor, dar care au proprietatea de auto-reinnoire, specifica celulelor stem. Exemplele includ celulele stem adulte musculare
Celulele stem embrionare sunt considerate pluripotente in loc de totipotente, intrucat nu au capacitatea de a deveni parte a membranelor extra-embrionare sau a placentei.
Oamenii de stiinta cerceteaza cum sa foloseasca celulele stem pentru a regenera sau trata corpul uman.
Lista afectiunilor pe care terapia cu celule stem le-ar putea ajuta poate fi nesfarsita. Printre altele, ar putea include afectiuni precum boala Alzheimer, bolile de inima, diabetul si artrita reumatoida. De asemenea, medicii pot folosi celule stem pentru a trata leziunile la nivelul maduvei spinarii sau in alte parti ale corpului.
Ei pot face acest lucru in mai multe moduri, inclusiv in urmatoarele:
In unele tesuturi, celulele stem joaca un rol esential in regenerare, deoarece se pot diviza cu usurinta pentru a inlocui celulele moarte. Oamenii de stiinta cred ca cunoasterea modului in care functioneaza celulele stem poate ajuta la tratarea tesutului deteriorat.
De exemplu, daca inima cuiva contine tesut deteriorat, medicii ar putea fi capabili ss stimuleze tesutul sanatos sa creasca prin transplantul de celule stem cultivate in laborator in inima persoanei. Acest lucru ar putea determina tesutul inimii sa se reinnoiasca.
Tipul de celula stem pe care oamenii de stiinta il folosesc in mod obisnuit in acest scop este celula iPS. Acestea sunt celule care au suferit deja diferentieri, dar pe care oamenii de stiinta le-au „reprogramat” genetic folosind manipularea genetica, uneori folosind virusi.
În teorie, acest lucru permite celulelor iPS sa se divida si sa devina orice celula. In acest fel, ele ar putea actiona ca niste celule stem nediferentiate.
Desi oamenii de stiinta trebuie sa faca mult mai multe cercetari inainte ca terapiile cu celule stem sa poata deveni parte a practicii medicale obisnuite, stiinta din jurul celulelor stem se dezvolta tot timpul.
Oamenii de stiinta inca desfasoara cercetari asupra celulelor stem embrionare, dar cercetarile asupra celulelor iPS ar putea ajuta la reducerea unora dintre preocuparile etice din jurul medicinei regenerative. Acest lucru ar putea duce la un tratament mult mai personalizat pentru multe afectiuni si la capacitatea de a regenera parti ale corpului uman.