Cilmes šūna

Šūnu identificēšana

Praksē, cilmes šūnas tiek identificētas pēc tā, vai tās spēj atjaunot audus. Piemēram, veicot testus kaulu smadzenēs vai asinsrades cilmes šūnās (HSC) ir iespējams veikt šūnu transplantāciju bez HSC. Tas parāda to, ka šūnas spēj ražot jaunas asins šūnas ilgākā laika posmā. Tāpat būtu iespējams izolēt cilmes šūnas no indivīda, kuram ir veikta šo šūnu transplantācija un transplantēt tās citam indivīdam bez HSC, kas parāda to, ka cilmes šūnas ir spējīgas pašas atjaunoties.

Embrionālās šūnas

Embrija cilmes šūnas ir šūnas no blastocistas iekšējās šūnu masas, kas ir agrīnā embrija stadija.  Cilvēka embrijs blastocistas stadiju sasniedz 4—5 dienas pēc apaugļošanas, kad tā sastāv no 50—150 šūnām. Embrionālās cilmes šūnas ir pluripotentas un spēj diferencēties par jebkuru no trim cilvēka primārās dzimumšūnas slāņiem: ektodermu, endodermu un mezodermu. Kas nozīmē to, ka šīs šūnas var izvērsties par jebkuru no vairāk nekā 200 šūnu tipiem pieauguša cilvēka ķermenī, kad tiek dota pietiekama stimulācija konkrētajām šūnām tipam. Taču šīs šūnas nespēj veidot ārpus embrionālu membrānu vai placentu. 
Embrionālās attīstības laikā, iekšējās šūnas masas šūnas pastāvīgi dalās un kļūst arvien specializētākas. Piemēram, daļa no embrija ektodermas muguras daļā specializējas kā „neiroektoderma”, kas nākotnē pārveidosies par centrālo nervu sistēmu.  Tālākā posmā neiroektoderma veidosies par neironu caurulīti. Nervu caurulītes veidošanās posmā, tiek veidota galvenā smadzeņu forma. Šajā attīstības stadijā, galvenais CNS šūnu tips tiek uzskatītas nervu cilmes šūnas. Šīs neironu cilmes šūnas ir pluripotentas, jo tās spēj veidot lielu dažādību daudziem, dažādiem neironu tipiem, kur katram var būt unikāla gēnu ekspresija, morfoloģiskās un funkcionālās īpašības. Process, kurā tiek ģenerēti neironi no cilmes šūnām tiek saukti par neiroģenēzi. Izcils piemērs ir nervu cilmes šūnas, kuras ir gliālas šūnas, tāpēc, ka tām ir atšķirīga bipolārā morfoloģija. Glijas šūnas ir vissvarīgākās neirālās cilmes šūnas, lai mugurkaulniekiem attīstītos CNS. Neironu cilmes šūnas ir piederīgas pie neironu ciltskoka (neironi, astroglijas un oligodendroīdi), tāpēc šo šūnu iedarbība un potenciāls ir ierobežots.
Gandrīz visi līdz šim veiktie pētījumi ir izmantojuši peles embrija cilmes šūnu (mES) vai cilvēka embrija cilmes šūnu (HES), kas iegūtas no agrīnās iekšējās šūnu masas. Abiem šūnu iegūšanas veidiem piemīt būtiskas cilmes šūnu īpašības, taču ir nepieciešamas atšķirīgas vides, lai saglabātu šūnas nediferencētā stāvoklī. Peles embrionālās šūnas tiek audzētas uz želatīna kārtiņas, kā ārpusšūnas matrica. Cilvēku embrionālās šūnas tiek audzētas peļu embrija fibroblastu apgādes slānī (MEF) šis process prasa pamata fibrolastu augšanas faktora klātbūtni (bFGF vai FGF-2). Without optimal culture conditions or genetic manipulation,
Izmantojot cilvēka embrionālās cilmes šūnas laboratorijas apstākļos, lai veidotu specializētas šūnas kā nervu šūnas vai sirds šūnas, zinātnieki var piekļūt pieaugušu cilvēku šūnām bez audu ņemšanas no pacientiem. Zinātnieki var pētīt šīs specializētās pieaugušās šūnas detalizētāk, lai atrastu un pamanītu slimību komplikācijas vai pētīt šūnu reakciju uz potenciāli jaunām zālēm.
Pirmais izmēģinājums uz cilvēkiem apstiprināja ASV Pārtikas un Zāļu Administrācija, 2009. gada janvārī, tomēr īstie pētījumi sākās tikai 2010. gada oktobrī, Atlantā, kur tika veikta muguras smadzeņu izpēte. Balstoties uz ētiskiem apsvērumiem daudzās valstīs šobrīd ir moratorija vai ierobežojumi, gan cilvēku embrionālo šūnu izpētē, gan producēt jaunas embrionālās cilvēku šūnas. Balstoties uz embrionālo cilmes šūnu kombinētajām spējām uz neierobežotu pavairošanu, šīs šūnas teorētiski ir liels avots potenciālajai reģeneratīvās medicīnas un audu transplantācijai pēc traumas vai slimības attīstībai.

Pieaugušo cilmes šūnas

Pieaugušo cilmes šūnas, ko sauc arī par somatiskajām (no grieķu valodas σωματικóς (somatikos) — 'no ķermeņa'). Šīs cilmes šūnas uztur veic „remontdarbus” tajos audos, kuros ir atrastas cilmes šūnas. Šīs cilmes var būt gan bērnos, gan pieaugušajos.
Pluripotentas pieaugušo cilmes šūnas ir reti sastopamas, taču parasti to skaits ir ļoti neliels, bet tās var atrast nabassaites asinīs un citos audos. Kaulu smadzenes ir avots, kurā ir bagātīgi atrodamas pieaugušo cilmes šūnas, kas tiek izmantotas dažādu slimību ārstēšanai, tostarp aknu cirozi , hronisku ekstremitāšu išēmiju  un sirds mazspēju . Kaulu smadzeņu cilmes šūnu daudzums samazinās ar vecumu un reproduktīvajā vecumā ir lielāks vīriešiem nekā sievietēm. Daudzi pētījumi par pieaugušo cilmes šūnām ir centušies raksturot to potences un pašatjaunošanās spējas. DNS bojājums uzkrājas ar vecumu gan cilmes šūnas, gan šūnās, kas ietver cilmes šūnu vidi. Šie bojājumi tiek uzskatīti par vismaz daļēju iemeslu, kāpēc palielinās cilmes šūnu disfunkcija un novecošana.
Pieaugušo cilmes šūnu terapija ir veiksmīgi izmantota jau vairākus gadus, lai ārstētu leikēmiju un ar to saistītās kaulu / asins vēža kaulu smadzeņu transplantāciju. [35] Pieaugušo cilmes šūnas tiek izmantotas arī veterinārijā, lai ārstētu cīpslu un saišu traumas zirgiem.  
Pieaugušo cilmes šūnu izmantošana pētījumos un terapijā nav tik strīdīgs, jo to iegūšanai un izmantošanai nav nepieciešama embrija iznīcināšana. Gadījumos, kad pieaugušo cilmes šūnas tiek iegūtas no saņēmēja risks, ka organismā tās tiks noraidītas būtībā neeksistē. Tādēļ ASV valdība ir finansējusi pieaugušo cilmes šūnu pētniecību.

Augļūdeņi

Multipotentas cilmes šūnas ir atrodamas arī augļūdeņa šidrumā. Šīs cilmes šūnas ir ļoti aktīvas, tām ir raksturīga aktīva attīstība bez barotavas un tās nav tumorogēnas. Augļūdeņu cilmes šūnas šobrīd ir aktīvā izpētē.
Izmantojot cilmes šūnas no augļūdeņa tiek pārvarētas ētikas normas un iebildumi par to, jo Romas katoļu baznīca ir aizliegusi izmantot embriju cilmes šūnas eksperimentāliem nolūkiem. Vatikāna laikrakstā „Osservatore Romano” augļūdeņu cilmes šūnas tiek sauktas par „nākotnes medicīnu”. 
Mūsdienās ir iespējams savākt un uzglabāt augļūdeņu šūnas no donoriem vai autologai lietošanai : Pirmā ASV augļūdeņu cilmes šūnu banka tika atvērta 2009. gada Medfordā, MA, to atvēra Biocell Center Corporation  un tā sadarbojas ar dažādām slimnīcām un universitātēm visā pasaulē.

Izcelšanās

Lai cilmes šūnas pašas spētu nodrošināt pašatjaunošanos, tās iziet divu veidu dalīšanos (skat. Cilmes šūnu dalīšanās un diferenciācijas diagrammu). Simetriskā dalīšanās rada divas meitšūnas, kuras ir gan vienādas, gan apveltītas ar visām cilmes šūnas īpašībām. No otras puses, asimetriskais sadalījums rada tikai vienu cilmes šūnu un ierobežo tās pašatjaunošanās potenciālu. Cilmes šūnas var iet caur vairākkārtīgu šūnu dalīšanos pirms tās diferencējas par nobriedušu šūnu.

Ārstēšana

Cilmes šūnu terapijā tiek izmantotas cilmes šūna, lai ārstētu vai novērstu slimības. Kaulu smadzeņu transplantācija ir vienīgā transplantācijas forma, kas tiek plaši izmantota.

Trūkumi

Lai tiktu veikta ārstēšana ar cilmes šūnu palīdzību varētu būt nepieciešams veikt imūnsupresiju (jālieto vielas, kas nomāc organisma imunitāti), jo pirms transplantācija tiek veikta radiācija, lai atbrīvotos no pacienta iepriekšējām šūnām vai, lai to imūnsistēma neiznīcinātu ievadītās cilmes šūnas. Pieeja, lai izvairītos no tā, ka imūnsistēma nepieņem jaunās cilmes šūnas ir ir izmantot cilmes šūnas no tā paša pacienta, kurš tiek ārstēts.
Pluripotentas atsevišķas cilmes šūnu konkrētu veidu ir grūti iegūt, jo to populācija ir diverencēta nevienērīgi.
Dažas cilmes šūnas pēc transplantācijas var veidot audzējus; pluripotentas šūnas ir saistītas ar audzēju veidošanos, jo īpaši embrija cilmes šūnas.