Kamieninė ląstelė

Kamieninės ląstelės – organizmo ląstelės, gebančios diferencijuotis ir įgyti specifinių organizmui reikalingų funkcijų, įsitraukiančios į sužaloto organo atkūrimą. Kamieninėms ląstelėms būdinga asimetriška proliferacija – pasidalinusi viena ląstelė lieka nediferencijuota kamienine, o kita geba diferencijuotis. Šiuo metu kamieninės ląstelės yra tapusios daugelio pasaulio laboratorijų tyrimo objektu. Su jomis siejamos naujos medicinos galimybės ir perspektyvos, tačiau yra ir daug problemų.

Kamieninės ląstelės raida ir likimas priklauso nuo jos Hedgehog, Notch ir Wnt signalinių kelių veiklos ir konteksto.

Žmogaus organizme yra žinomi trys prieinami autologiniai kamieninių ląstelių šaltiniai:
 Kaulų čiulpai, kuriuos prieš apdorojant reikia išimti, t. y. įpjauti kaulą (dažniausiai blauzdikaulį arba klubakaulį)
 Riebalinis audinys (riebalų ląstelės), kurioms išgauti reikia šalinti poodinius riebalus.
 Kraujas. Norint jį išgauti aferezės būdu, kai kraujas išsiurbiamas iš donoro (panašiai kaip persodinimo metu) ir perduodamas į specialų aparatą, išgaunantį kamienines ląsteles, o kitą kraujo dalį grąžinantį donorui.
Kamienines ląsteles taip pat įmanoma išgauti iš virkštelės po gimimo. Autologinis (iš to paties organizmo) paėmimas mažiausiai rizikingas. Autologinės ląstelės gaunamos iš kieno nors kūno tam, kad vėliau būtų galima išsaugoti jo ar jos kraują tam tikroms chirurginėms procedūroms.

Suaugusios kamieninės ląstelės dažnai naudojamos medicininei terapijai, pavyzdžiui, kaulų čiulpų transplantacijai. Kamieninės ląstelės jau dabar gali būti sukurtos dirbtiniu būdu ir paverstos (diferencijuotos) į specializuotus ląstelių tipus su tam tikromis audinių ypatybėmis, pavyzdžiui, raumenimis arba nervais. Embrioninių ląstelių linijos ir autologinės embrioninės kamieninės ląstelės, gautos iš somatinių ląstelių arba po dalijimosi, galės būti panaudotos terapijai ateityje. Prie kamieninių ląstelių tyrinėjimo 1960–1970 metais daug prisidėjo Ernest A. McCulloch ir James E. Till iš Toronto universiteto.

Savybės 
Pagal klasikinį kamieninės ląstelės apibrėžimą, ji privalo turėti dvi savybes:
 Gebėjimą atsinaujinti: savybę išeiti tam tikrą skaičių ląstelės dalijimosi ciklų ir išlaikyti nediferencijuotą būseną.
 Potenciją: galimybę diferencijuotis į specializuotų ląstelių tipus. Dėl to kamieninės ląstelės turi būti arba totipotencinės, arba pliuripotencinės, t. y. gebėti pakeisti bet kokią subrendusią ląstelę. Senesnės multipotencinės ar unipotencinės ląstelės kartais vadinamos kamieninėmis ląstelėmis. Vis dėlto sakoma, kad kamieninės ląstelės funkciją reguliuoja atsako mechanizmas.

Gebėjimas atsinaujinti 

Egzistuoja du mechanizmai, kurie rūpinasi, kad kamieninės ląstelės sėkmingai daugintųsi:
 Privalomoji asimetrinė replikacija: kamieninė ląstelė dalijasi į motininę ląstelę, kuri yra identiška originaliai kamieniniai ląstelei, ir į dukterinę ląstelę, kuri yra diferencijuota
 Stochastinė diferenciacija: kai kamieninė ląstelė virsta dviem diferencijuotom dukterinėm ląstelėm, kitoje kamieninėje ląstelėje po mitozės atsiranda dvi kamieninės ląstelės, identiškos originaliai.

Potencialumas 
Pliuripotencinės embrioninės kamieninės ląstelės atsiranda kaip vidinės ląstelinės masės (VLM) ląstelė blastocistoje. Šios kamieninės ląstelės gali virsti bet kokiu organizmo audiniu, išskyrus placentą. Tik ląstelės iš ankstyvesnių embriono stadijų, žinomų kaip morulė, yra totipotencinės, gebančios virsti bet kokiais kūno audiniais, įskaitant ir ekstraembrioninę placentą.

Žmogaus embrioninė kamieninė ląstelė:
 Kamieninių ląstelių kolonijos, kurios dar nėra diferencijavusios.
 Nervinės ląstelės (diferencijavusios kamieninės ląstelės pavyzdys).
Potenciją lemia kamieninės ląstelės diferenciacijos potencialas (potencialą diferencijuotis į skirtingus ląstelių tipus):
 Totipotencinė (omnipotencinė) kamieninė ląstelė gali diferencijuotis į embrioninius ir ekstraembrioninius ląstelių tipus. Pavyzdžiui, ląstelės gali sudaryti visą būsimą organizmą. Šios ląstelės gaminamos iš moters kiaušialąstės, susiliejusios su vyro spermatozoidu. Ląstelės, susidariusios per pirmus dalijimusis po apvaisinimo, taip pat yra totipotencinės.
 Pliuripotencinės kamieninės ląstelės yra totipotencinių ląstelių pirmtakės ir geba diferencijuotis beveik į visas ląsteles, t. y. šios ląstelės gaunamos iš bet kurių trijų gemalinių lapelių.
 Multipotencinės kamieninės ląstelės gali diferencijuotis, bet tik į tuos ląstelių tipus, kurie labiau susiję su ląstelių šeimomis.
 Oligopotencinės kamieninės ląstelės gali diferencijuotis tik į kelis ląstelių tipus, pavyzdžiui, į limfoidines arba mieloidines kamienines ląsteles.
 Unipotencinės ląstelės gali produkuoti tik save pačias, bet geba atsinaujinti ir tuo skiriasi nuo nekamieninių ląstelių tipo (pavyzdžiui, pirminės ląstelės, raumenų kamieninės ląstelės).

Ląstelių atpažinimas 
Kamieninės ląstelės atpažįstamos pagal tai ar jos geba atnaujinti audinį. Pavyzdžiui, atliekamas skiriamasis kaulų čiulpų arba hematopoetinių kamieninių ląstelių (HKL) galimybės transplantuoti ląstelę ir išgelbėti individą HKL tyrimas. Tai parodo, kad ląstelės per tam tikrą laiko tarpą produkuoja naujas kraujo ląsteles. Taip pat turėtų būti įmanoma izoliuoti kamieninę ląstelę nuo individo, kuriam atlikta transplantacija, o iš jo taip pat galima transplantuoti kamienines ląsteles kitam individui bei HKL įrodant, kad kamieninė ląstelė sugebėjo atsinaujinti pati.

Kamieninės ląstelės savybė gali būti iliustruota in vitro (mėgintuvėlio, dirbtinių sąlygų) būdu. Pasitelkiant šį metodą, pavyzdžiui, klonogeneziniams tyrimams, kai įvertinamos ląstelės galimybės diferencijuotis į atsinaujinančiąsias. Kamieninės ląstelės taip pat gali būti atskirtos pagal tam tikrą išsiskiriantį ląstelės paviršių. Tačiau manoma, kad ląstelių gaminimas in vitro gali paveikti kamieninių ląstelių gyvavimo ciklą. Dėl to neaišku, ar šios ląstelės elgtųsi taip pat organizme, kaip elgiasi mėgintuvėlyje. Ginčijamasi, ar iš tiesų tam tikros subrendusių ląstelių populiacijos – kamieninės.

Embrioninės kamieninės ląstelės 

Embrioninės kamieninės (EKL) ląstelės atsiranda ankstyvajame embriono raidos etape iš vidinės blastocistos ląstelinės masės. Žmonių embrionai pasiekia blastocistos stadiją 4-5 dieną po apvaisinimo. Tuo momentu embrione būna nuo 50 iki 150 ląstelių. EKL ląstelės yra pliuripotencinės ir daro didelę įtaką visų trijų tipų gemalinių lapelių – ektoderminio (išorinio), endoderminio (vidinio) ir mezoderminio (vidurinio) – vystymuisi. Kitaip sakant, jos gali išsivystyti į bet kokį iš daugiau negu 200 subrendusio žmogaus ląstelių tipą, kai daromas tam tikras poveikis, kad susidarytų norimas jų tipas. Šios ląstelės neprisideda prie ekstraembrioninės placentos membranos susikūrimo. Beveik visi iki šiol atlikti tyrimai rėmėsi pelių (pEKL) arba žmonių embrioninių kamieninių ląstelių (žEKL) tyrimais. Abi rūšys pasižymi būtina kamieninių ląstelių charakteristika, bet reikalingos ypatingos sąlygos, siekiant išlaikyti nediferencijuotą jų formą. Pelių embrioninės kamieninės ląstelės auginamos ant želatinos sluoksnio dėl ekstraląstelinės matricos (palaikymui). Taip pat reikalingos leukemiją stabdančios sąlygos. O žmogaus embrioninės kamieninės ląstelės auginamos ant maitinamojo pelės embrioninio fibroblasto sluoksnio. Tam reikia paprastų fibroblasto augimo sąlygų. Be šių veiksnių arba genetinių manipuliacijų, embrioninės kamieninės ląstelės labai greitai diferencijuotųsi. Žmogaus embrioninės kamieninės ląstelės apibrėžiamos pagal keleto transkripcijos faktorių bei ląstelės membranos baltymų išraišką. Transkripcijos faktorius Oct-4, Nanog, ir Sox2 suformuoja tinklo reguliavimo branduolį, kuris užtikrina, kad būtų slopinami diferenciaciją skatinantys genai, ir palaiko ląstelės pliuripotecialumą.

Kol kas nėra patikrinto gydymo embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis būdo. Pirmasis bandomasis žmogus buvo patvirtintas Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracijos 2009 sausį. Tačiau bandomajam žmogui, patyrusiam stuburo traumą, nebuvo pradėta terapija iki 2010 metų spalio 13 d. Atlantoje. 2011 m. lapkričio 14 dieną kompanija, atliekanti bandymą, paskelbė, kad ji nutraukia tolesnę kamieninių ląstelių programos plėtrą. Kadangi embrioninės kamieninės ląstelės yra pliuripotencinės, joms reikalingas specialus signalas taisyklingai diferenciacijai. Jei jos įšvirkščiamos tiesiai į kūną, embrioninės kamieninės ląstelės diferencijuosis į daugybę skirtingų ląstelių tipų ir sukels auglį. Embrioninių kamieninių ląstelių diferencijavimasis į kitas tinkamas kamienines ląstelės, išvengiant persodinimo atmetimo, yra tik viena iš keleto kliūčių, su kuriomis susiduria kamienines ląsteles tiriantys mokslininkai. Daugybė šalių šiuo metu sustabdė embrioninių kamieninių ląstelių tyrimus, kaip ir naujų embrioninių kamieninių ląstelių kūrimą. Dėl galimybės neribotai plėstis ir pliuripotenciškumo embrioninės kamieninės ląstelės išlieka teoriniu regeneratyviosios medicinos ir audinių pakeitimo po traumos ar ligos šaltiniu.

Vaisiaus kamieninės ląstelės 
Primityvios kamieninės ląstelės vaisiaus organuose vadinamos vaisiaus kamieninėmis ląstelėmis. Yra du vaisiaus kamieninių ląstelių tipai:
 Vaisiui tinkamos kamieninės ląstelės susidaro iš paties vaisiaus audinių. Jos paprastai išgaunamos po aborto. Šios kamieninės ląstelės nėra nemirtingos, bet geba gerai dalintis ir yra multipotencinės.
 Ekstraembrioninės vaisiaus kamieninės ląstelės susidaro iš išorinės vaisiaus membranos. Jos apskritai nėra kitokios negu suaugusiojo kamieninės ląstelės. Šias kamienines ląsteles galima išgauti po gimimo. Jos nėra nemirtingos, bet geba gerai dalintis ir yra pliuripotencinės.

Suaugusio žmogaus kamieninės ląstelės 
Suaugusiųjų kamieninės ląstelės dar yra vadinamos somatinėmis (iš graikiško žodžio σωματικóς, reiškiančio „kūninės“) kamieninėmis ląstelėmis. Jos išlaiko ir sutaiso audinius, kuriuose jos randamos. Tokių ląstelių turi ne tik suaugusieji, bet ir vaikai.

Pliuripotencinės suaugusiųjų kamieninės ląstelės yra retos ir jų mažai, bet jų galima rasti virkštelės kraujyje ir kituose audiniuose. Kaulų čiulpai yra gausus suaugusiųjų kamieninių ląstelių šaltinis, kuris buvo naudojamas gydant keletą sutrikimų, pavyzdžiui, stuburo traumas, kepenų cirozę, chroninę galūnių ischemiją ir ribinius širdies darbo sutrikimus. Kamieninių ląstelių kiekis, esantis kaulų čiulpuose, sulig amžiumi mažėja. Reprodukcinės sistemos veikimo laikotarpiu vyrai šių ląstelių turi daugiau negu moterys. Kamieninės ląstelės kaulų čiulpuose labiausiai tiriamos tam, kad būtų nustatyta kamieninių ląstelių potencialumas ir atsinaujinimo galimybės. Kamieninėse ląstelėse, kaip ir kitose ląstelėse, esančiose aplink kamienines ląsteles, DNR pažaidos kaupiasi senstant. Manoma, kad dėl to senstant vis labiau trinka kamieninės ląstelės.

Daugumos suaugusiųjų kamieninių ląstelių šaltiniai pagal audinio kilmę (multipotenciškumas) riboti (mezenchiminė kamieninė ląstelė, iš riebalų išgautos kamieninės ląstelės, endotelinės kamieninės ląstelės, dantų minkštimo kamieninės ląstelės ir t. t.)

Gydymas suaugusiųjų kamieninėmis ląstelėmis jau keletą metų naudojamas kaulų čiulpų persodinimu gydant leukemiją ir su kaulais bei krauju susijusį vėžį. Šios kamieninės ląstelės taip pat naudojamos veterinarijoje, susižalojusiems arkliams gydant sausgysles ir raiščius.

Suaugusiųjų kamieninių ląstelių naudojimas tyrimams ir terapijai nėra prieštaringas, palyginti su embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis, nes šių ląstelių gamyba nereikalauja sunaikinti embriono. Be to, suaugusiųjų kamienines ląsteles išgaunant iš numatyto recipiento, atmetimo rizika beveik neegzistuoja, todėl JAV vyriausybės parama suaugusiųjų kamieninių ląstelių tyrimams didinama.

Amniono kamieninės ląstelės 
Multipotencinės kamieninės ląstelės taip pat randamos amniono skystyje. Šios kamieninės ląstelės labai greitai reaguoja, sparčiai vystosi be papildomo maitinimo ir nėra tumorigeninės. Amniono kamieninės ląstelės yra multipotencinės ir gali diferencijuotis į riebalines, kaulines, raumenines, endotelines, kepenų ir nervines ląsteles. Amniono kamieninės ląstelės šiuo metu aktyviai tiriamos.

Kamieninių ląstelių iš amniono skysčio išgavimas įveikia etinius prieštaravimus dėl žmogaus embriono, kaip ląstelių šaltinio, naudojimo. Romos katalikai, kalbėdami apie nepriimtinus bandymus su embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis, Vatikano laikraštyje „Osservatore Romano“ amniono kamienines ląsteles pavadino „medicinos ateitimi“.

Amnioninių kamienių ląstelių galima gauti iš donorų arba autologiškai (iš to paties organizmo). Pirmasis JAV amnioninių kamieninių ląstelių bankas 2009 m. buvo atidarytas „Biocell Center Corporation“ Medforde, Masačusetse, bendradarbiaujant su įvairiomis ligoninėmis bei pasaulio universitetais.

Sukeltasis pliuripotenciškumas 
Tai – ne kamieninės, o labiau perprogramuotos suaugusiųjų ląstelės (pavyzdžiui, epitelio), skatinančios pliuripotenciškumą. Pasitelkiant genetinį baltymų perprogramavimą, pliuripotencinės kamieninės ląstelės, lygios embrionėms kamieninėms ląstelės, buvo gautos iš suaugusio žmogaus odos audinio. Šinja Jamanaka (山中 伸弥) ir jo kolegos iš Kioto universiteto Japonijoje žmogaus veido ląstelių tyrimams pasitelkė Oct3/4, Sox2, c-Myc ir Klf4 transkripcijos faktorius. Kinų kilmės JAV mokslininkas Džunjing Ju (Junying Yu), Jamesas Thomsonas ir jų kolegos iš Viskonsino-Madisono universiteto naudojo kitokius faktorius: Oct4, Sox2, Nanog ir Lin28, taip pat tyrė naudodami žmogaus prieodžio ląsteles.

Užšaldyti kraujo bandiniai gali būti naudojami kaip pliuripotencinių kamieninių ląstelių šaltinis. Taip atsiranda naujas būdas išgauti vertingų ląstelių.

Kilmė 
Tam, kad užtikrintų kokybišką atsinaujinimą, kamieninės ląstelės išeina du ląstelės dalijimosi etapus. Simetrinio dalijimosi metu sukuriamos dvi identiškos ląstelės, turinčios kamieninių ląstelių savybių. O asimetrinio dalijimosi metu sukuriama tik viena kamieninė ląstelė, kartu su pirmine ląstele. Gebėjimas atsinaujinti šiuo atveju ribotas. Pirminės ląstelės gali išeiti keletą ląstelės dalijimosi etapų, kol tampa subrendusiomis ląstelėmis. Atskirti šiuos du pasidalijimus vieną nuo kito galima pagal skirtingą ląstelės membranos baltymų (pavyzdžiui, receptorinių) netolygumą.

Kita teorija yra tokia, kad kamieninės ląstelės savo konkrečioje nišoje išlieka nediferencijuotos dėl aplinkos veiksnių. Kamieninės ląstelės diferencijuojasi, kai palieka šią nišą ir nebepriima iš jos signalų.

Gydymas 

Sritys, į kurias investuojama, siekiant ateityje gydyti kamieninėmis ląstelėmis:
 Cukrinis diabetas
 Reumatoidinis artritas
 Parkinsono liga
 Alzheimerio liga
 Osteoartritas
 Smegenų traumos
 Infarktas
 Priešvėžinis gydymas
 Plikimas
 Kurtumas
 Aklumas
 Krono liga
 Paprastų žaizdų gydymas

Kamieninių ląstelių terapija – kamieninių ląstelių naudojimas įvairioms ligoms gydyti arba joms užkirsti kelią. Kaulų čiulpų transplantacija yra šiurkšti kamieninių ląstelių terapijos forma, kuri be komplikacijų praktikuojama jau daug metų. Kitokie terapijos būdai, neskaitant kaulų čiulpų persodinimo, naudojami retai.

Vyksta įvairūs kamieninių ląstelių moksliniai tyrimai, siekiant kuo greičiau pritaikyti gydymą kamieninėmis ląstelėmis neurodegeneracinėms ligoms ir kitokiems sveikatos sutrikimams, pavyzdžiui, cukriniam diabetui, širdies ligoms ir kitiems sutrikimams gydyti.

Vaistai dažnai pakenkia kepenims, sutrikdo jų veiklą, todėl tokius vaistus tenka šalinti iš prekybos. Kamieninės ląstelės gali būti panaudotos kaip hepatocitai, kad vaistų toksiškumas (nuodingumas) būtų pastebėtas ankstyvajame vaistų kūrimo etape.

Neseniai mokslininkams atsirado galimybė išskirti ir auginti embrionines kamienines ląsteles. Kartu su augančiomis mokslininkų galimybėmis sukurti kamienines ląsteles naudojant somatinės ląstelės branduolio perkėlimą ir techniką išgautai kamieninei ląstelei sukelti pliuripotencialumą, dažnai pasireiškia diskusijų, susijusių su aborto politika ir žmogaus klonavimu.

Trūkumai 
Gydant kamieninėmis ląstelėmis gali prireikti imunosupresijos. Taip yra todėl, kad, prieš tam tikrą transplantaciją pašalinant buvusias paciento ląsteles, reikia spindulinės terapijos, ir dėl to, kad paciento imuninė sistema gali pradėti kamienines ląsteles naikinti. Stengiantis išvengti antrojo padarinio, naudojamos paties paciento kamieninės ląstelės.

Tam tikrose kamieninėse ląstelėse pliuripotencija galėtų apsunkinti specifinių ląstelių tipų išgavimą. Taip pat nelengva gauti būtent tą ląstelių rūšį, kurios reikia, nes ne visos ląstelės diferencijuojasi tolygiai. Nesidiferencijavusios ląstelės gali sukurti kitokį audinį, negu buvo tikėtasi.

Kai kurios kamieninės ląstelės po transplantacijos suformuoja auglius. Pliuripotenciškumas siejamas su auglių susidarymu, ypač embrioninėse bei vaisiaus kamieninėse ląstelėse, – nepaisant pliuripotencijos, vaisiaus kamieninės ląstelės vis viena suformuoja auglius.

Nuorodos 
 Visa tiesa apie kamienines ląsteles (straipsnis)
 The official National Institutes of Health resource for stem cell
 Debatai daugeliu kamieninių lastelių klausimų
 US fondas, remiantis tyrimus ir švietimą šioje srityje 
 Kamieninės ląstelės (anglų kalba)

Šaltiniai 

Ląstelė
Medicina