Матична клетка

Матичните клетки се клетки кои имаат способност за самореплицирање и даваат нови специјализирани клетки по пат на митоза. Матичните клетки можат да се најдат во различни стадиуми од феталниот развиток и се присутни во најразлични ткива од возрасните единки. Многу од термините кои се користат за разликување на матичните клетки се основани на нивното потекло или патот на нивното настанување. Овие клетки се најдени во повеќето, ако не и сите многуклеточни организми.
Постојат три основни типови на матични клетки:
* тотипотентни матични клетки, чие име сугерира на тоа дека нивниот потенцијал за создавање клетки е тотален (целосен), ја имаат способноста да се претворат во секој тип на клетка од телото и со тоа да формираат целосен организам;
* плурипотентни матични клетки, како ембрионските матични клетки, кои се способни за создавање на сите типови на клетки од телото, но не се способни да формираат функционален организам;
* мултипотентни матични клетки, кои даваат само ограничен број на клеточни типови. На пример, матичните клетки од еден возрасен организам, наречени и органски или ткивно-специфични матични клетки, се мултипотентни матични клетки кои можат да се најдат во специјализирани органи и ткива по раѓањето. Нивната првична функција е да ги возобноват клетките во органите или ткивата кои се изгубиле (по пат на тератогенеза или болести).
1 Настанување на матични клетки
Тотипотентните клетки се создаваат во најраните стадиуми од ембрионалниот развиток (стадиум на морула). Со спојувањето на сперматозоидот и јајце-клетката се создава единечна тотипотентна клетка. Оваа клетка се дели во идентични по морфологија клетки во првите часови по оплодувањето. Сите овие клетки имаат потенцијал да се развијат во фетус кога тие ќе се сместат во матката. Првата диференцијација на тотипотентните клетки се манифестира со образување на шуплива топка од клетки наречена бластоцист, која има надворешен слој од клетки и внатрешна клеточна маса. Надворешниот слој од клетки ќе ја образува плацентата и другите потпорни ткива за време на феталниот развиток, додека клетките од внатрешната клеточна маса ќе ги дадат сите три примарни ткивни слоеви: ектодерм, мезодерм и ендодерм. Трите ткивни слоеви се ембрионалниот извор за сите типови на клетки и ткива од телото. Ембрионалните матични клетки се добиваат од внатрешната клеточна маса на бластоцистот. Тие го задржуваат својот капацитет за создавање на клетки од трите основни ткивни слоеви. Меѓутоа, ембрионалните матични клетки не можат да образуваат целосен организам, бидејќи немаат можност да го создадат целосниот спектар на клетки и структури потребни за фетален развиток. Поради ова, ембрионалните матични клетки се плурипотентни, а не тотипотентни.
2 Ембрионални матични клетки
Ембрионалните клетки се разликуваат од ембрионалните матични клетки по изворното ткиво од кое настанале, но се слични со нив по својата плурипотентност. Добиени се човечки ембрионални клетки од културите на примордијалните герминативни клетки од гонадалниот рид од ембриони во доцна фаза од развитокот, што претставува специфичен дел од ембрионот кој нормално се развива во семеници или јајчници. Ембрионалните герминативни клетки, како и ембрионалните матични клетки од култура, образуваат ембриоидни тела, кои се густи, повеќеслојни клеточни агрегати кои се состојат од делумно диференцирани клетки. Клетките кои се добиени од ова ембриоидно тело имаат висок потенцијал за раст. Клеточните линии добиени од култури на клетки од ембриоидното тело можат да дадат клетки од сите три ембрионални слоеви, што укажува на тоа дека ембрионалните герминативни клетки може да претставуваат извор на плурипотентни матични клетки.
Најголем дел од познавањата за ембрионалниот развиток и матичните клетки се добиени од истражувања на глувчешки ембрионални матични клетки. Меѓутоа, од 1998 година, истражувачките тимови успеаа да израснат човечки ембрионални матични клетки во култура. Човечките ембрионални матични клеточни линии се добиени од внатрешната клеточна маса од човечките бластоцисти кои се произвеле за време на ''in vitro'' оплодувачките процедури. Техниките за раст и развој на човечки ембрионални матични клетки се слични со оние кои се употребуваат за раст на глувчешките ембрионални матични клетки. Но, човечките ембрионални матични клетки (ЧЕМК) мораат да бидат израснати на глувчешки фибробластен хранлив слој. ЧЕМК линии можат да се одржат во култура сѐ до добивање на неодреден број на идентични матични клетки за истражување. Како и со глувчешките ембрионални матични клетки, создадени се посебни услови во културата кои би довеле до диференцијација на специфични клеточни типови (на пример, нервни и хематопоетични клетки).
3 Возрасни (адултни) матични клетки
Возрасните матични клетки се среќаваат во зрелите ткива. Како и сите матични клетки, возрасните можат да се самореплицираат. Нивната способност за самообновување може да трае и до крајот на животниот циклус на поединечниот организам. Меѓутоа, за разлика од ембрионалните матични клетки, многу е потешко да се одгледаат во култура. Возрасните матични клетки се наоѓаат во одредени органи и ткива, но по бројност се многу малку. Одговорни се за одржување во стабилна состојба на специјализираните ткива. За да се заменат загубените клетки, матичните клетки обично даваат меѓупроизводни клетки наречени претходнички или прогениторни клетки, кои не се повеќе способни за самообновување. Но, тие продолжуваат со клеточната делба, паралелно со созревањето, и создаваат целосно специјализирани клетки. Такви матични клетки се откриени во многу ткива од возрасни единки, вклучувајќи коскена срцевина, крв, кожа, систем за варење, забна пулпа, мрежницата на окото, скелетните мускули, црниот дроб, панкреасот и мозокот. Возрасните матични клетки се мултипотентни, бидејќи нивниот потенцијал е најчесто ограничен на една или повеќе линии на специјализирани клетки. Но, една посебна мултипотентна матична клетка која може да се најде во коскената срцевина, наречена мезенхимска матична клетка, може да ги произведе сите клеточни типови кои се среќаваат во коската, ‘рскавицата, масното ткиво, крвта и сврзното ткиво.
Крвните матични клетки (или хематопоетични матични клетки) се најпроучена група на возрасни матични клетки. Концептот за хематопоетските матични клетки не е нов, бидејќи одамна е познато дека зрелите крвни клетки постојано се губат и се уништуваат. Билиони нови крвни клетки се создаваат секој ден за да ја надоместат загубата. Овој процес на регенерација на крвните клетки е познат како хематопоеза и се одвива во најголем дел во коскената срцевина. Друг голем извор на крвни матични клетки е крвта од папочната врвка. Слично на коскената срцевина, крвта од папочната врвка може да се употреби како изворен материјал за матични клетки при трансплантирачката терапија. Меѓутоа, поради ограничениот број на матични клетки во крвта од папочната врвка, поголем дел од процедурите се изведуваат на млади деца со релативно ниска телесна тежина.
Невралните матични клетки се мултипотентни матични клетки кои можат да ги создадат нервните клетки (неврони). Тие се ново поле на истражување на матичните клетки. Долго време било догма тврдењето дека ‘рбетниот и черепниот мозок не се во можност да ги регенерираат своите нервни клетки. Меѓутоа, од раните 1990-ти, изолирани се неврални матични клетки од мозокот на возрасна единка, како и од феталните мозочни ткива. Матичните клетки во мозокот кај возрасна единка се наоѓаат во областите наречени субвентрикуларна зона и вентрикуларна зона. Друга местоположба на мозочни матични клетки е хипокампусот, посебна структура од церебралниот кортекс која е поврзана со мемориската функција. Матичните клетки изолирани од овие области се во можност да се поделат и да дадат неврони и неврон-потпорни клеточни типови во култура.
Пластичноста на матичните клетки се однесува на феноменот што возрасните матични клетки од едно ткиво се способни да дадат специјализирани клетки од друго ткиво. Ова е поддржано и со серија на истражувања.
4 Успешен развој во период од повеќе од 20 години
Прв валиден успех во употребата на хематопоетски (крвни) клетки од папочна врвца датира од 1988. Во тоа време петгодишно дете кое боледувало од ретка генетска болест наречена Фанкониева анемија, било третирано со матични клетки од папочната врвца на неговата новородена сестра.
Денес, 20 години по пресадувањето не само што момчето е со добро здравје, туку долгорочно е постигнато нормално функционирање на целата негова крв и имунолошки систем.
Дваесет години наназад само една болест можеше да се третира со матични клетки од папочна врвца; пред десет години само неколку болести.
Денес матичните клетки од папочна врвца успешно се користат за третман на повеќе од 70 заболувања од крвно потекло и повеќе од 15 заболувања од друга природа. Некогаш се работи за рак на одделни типови крвни клетки (како што се леукемиите) или други заболувања на крвта (како што се анемиите). Некои имунодефициенции, автоимуни заболувања (состојба, кога имуниот систем на телото ги напаѓа сопствените клетки) и метаболни заболувања исто така може да се третираат со матични клекти од папочна врвца.
5 Терапии
5.1 Сегашни терапии со матични клетки
Постојат две основни групи на терапевтски третмани со матични клетки: автологна и алогена. При автологната терапија со матични клетки, кај пациентот повторно се користат неговите сопствени клетки. При алогениот третман, матичните клетки потекнуваат од друго лице.
Матичните клетки веќе со години се употребуваат во медицината за следниве цели:За хематолошки заболувања, како на пр.леукемија, медицината со децении користеше алогени трансплантати од коскена срж, за да ја замени оштетената коскена срж на пациентот, со здрава.(1)
Коскената срж содржи голем број хематопоетски (крвотворни) матични клетки. Од 1988год., за третман на леукемија почнуваат да се користат и алогени матични клетки од папочна врвца.(2) Успешноста на овие третмани е исто толку висока како и при употребата на матични клетки од коскена срж.(3)
Во 2000год., во едно водечко медицинско списание беше објавен список на заболувања ( да се кликне на листа и да ги трансферира на категорија Листа), кои можат да се третираат со автологни матични клетки од коскена срж.(4) Всушност, над 70 заболувања веќе со години успешно се третираат со хематопоетски матични клетки од папочна врвца и околу 15, со не-хематопоетски матични клетки. Меѓу нив се вбројуваат некои видови на злоќудни забоувања на крвта, заболувања на лимфниот систем, како Хочкин лимфомот, одредени тумори (вклучувјќи тумори на градите и јајчниците) и автоимуни заболувања (состојби кога имуниот систем ги напаѓа сопствените клетки), како системска склероза и јувенилен артритис. За поголемиот дел од нив, матичните клетки се дел од стандардните тераписки протоколи. Бројот на таквите болести се очекува во блиска иднина забрзано да расте. Постојат и други заболувања, при кои терапијата со матични клетки покажала подобрувања, но таа сѐ уште не е прифатена како дел од стандардните третмани.
Автологните матични клетки исто така се употребуваат по хемотерапијата, во склоп на протоколите за лекување на злоќудни заболувања. Нивната улога е да ја регенерираат коскената срж.
5.1.1 Кога автологните матични клетки се неопходни?
Употребата на алогени (туѓи) матични клетки за лекување на одредено заболување, во голем процент на случаи може да доведе до реакција на отфрлање од страна на телото. Во тој случај, единствено третман со автологни (сопствени) матични клетки би можел да биде корисен. Во други случаи - како на пр. леукемија - докторот е тој, кој треба да направи избор помеѓу автологни и алогени матични клетки. Понекогаш, клетките од близок роднина се оптималното решение. Најдобро би било, ваквите одлуки од медицинска природа да се препуштат на медицинските експерти.
Едно нешто е сепак, сигурно: докторот, кој има пристап до матичните клетки од папочната врвца на неговиот пациент, има на располагање повеќе опции за третман.
5.2 Идни терапии со матични клетки
Медицината има големи очекувања од матичните клетки. Заради тоа, во моментов се одвиваат огромен број истражувања со различните типови на матични клетки и нивните терапевтски можности.
5.2.1 Регенерација на оштетеното ткиво
Голем дел од примената на матичните клетки влегува во доменот на “регенеративната медицина”. Регенеративната медицина претставува нов, оригинален пристап во медицината. Во нејзиниот фокус на интерес стојат обновувањето т.е. регенерацијата и репарацијата на различните ткива и органи, засегнати од одредена болест, процесот на стареење или трауматска повреда. Регенеративната медицина ги користи сопствените потенцијали на телото или пак резервите од туѓ организам, а тоа се матичните клетки. Клеточна терапија претставува терапија, која користи човечки клетки и ткива, наместо широко употребуваните, вештачки создадени лекови и материјали. Повеќето видови клинички терапевтски примена сѐ уште се експериментални и во фаза на експериментални и клинички студии, но изгледа дека им претстои светла иднина.
Хематопоетските матични клетки денес веќе се дел од стандардната терапија на многу заболувања.Еве неколку примери:
- Истражувањата за тоа како матичните клетки можат да го обноват срцевиот мускул по срцев удар, се во напредна фаза. Клиничките студии покажуваат позитивни резултати. И во Европа се вршат истражувања за овој тип на третмани. Резултатите се охрабрувачки и за пациентите со хронична срцева слабост.
- Истражувачите се надеваат дека матичните клетки во иднина ќе одиграат улога во третманот на дијабет. Се испитуваат можностите и во случајот на автоимуните заболувања, како лупус и јувенилен артритис
- Ткивно инженерство подразбира вештачко создавање на ткива, при што матичните клетки се засадуваат на синтетски супстрат, за да создадат кожа, срцеви валвули и коска. Ова во иднина може да доведе до широка примена на матичните клетки во хирургијата. Во таа насока беа спроведени многубројни успешни истражувања на животни.
- Матичните клетки би можеле да одиграат важна улога во генската терапија. Некои болести се предизвикани од неправилно функционирање на многу мали делови на генетскиот материјал. Ако таквиот дефектен ген се замени со “здрав” ген во одреден број матични клетки, тогаш овие “репарирани” матични клетки би имале куративен ефект по изведувањето на автологното пресадување.
Списокот на заболувања, кои би можеле да бидат лекувани со помош на терапија, заснована на употребата на матични клетки е уште подолга. Примерите вклучуваат: бубрежна слабост, колитис (воспаление на дебелото црево), цироза на црниот дроб, болести на очите, како ретинитис пигментоза (retinitis pigmentosa) и еден сосем нов пристап во терапијата на злоќудните заболувања.
Голем дел од овие апликации на матичните клетки се сѐ уште во експериментална фаза. Одреден временски период би бил потребен, пред тие да станат дел од стандардните медицинскки протоколи на лекување. Сепак, научниците се сложни околу фактот, дека матичните клетки ќе одиграат многу важна улога во “медицината на иднината”.