Miniencyklopedia - komórka macierzysta
Niniejsza strona ma charakter informacyjny i dotyczy tematu komórek macierzystych. Zebrane tutaj artykuły znalazłem w internecie, poselekcjonowałem i zebrałem w całość kierując się przy doborze łatwością czytania artykułów - odrzuciłem medyczne referaty, pozostawiając tylko artykuły popularnonaukowe. Mam nadziję, że moja strona przybliży wszystkim temat komórek macierzystych i pokaże jak wielką nadzieją są one dla świata.
Komórki macierzyste, inaczej komórki pnia (ang. stem cells) - komórki, które posiadają obydwie wymienione poniżej cechy:
są zdolne do potencjalnie nieograniczonej liczby podziałów. Inaczej mówiąc są nieśmiertelne i samoodnawialne.
mają zdolność do różnicowania się do innych typów komórek.
Ze względu na zdolność do różnicowania komórki macierzyste dzieli się na:
totipotentne, takie które mogą ulec zróżnicowaniu do każdego typu komórek
pluripotentne, takie które mogą dać początek każdemu typowi komórek za wyjątkiem komórek totipotentnych
multipotentne, takie które mogą dać początek kilku różnym typom komórek, z reguły o podobnych właściwościach i pochodzeniu embrionalnym
unipotentne, inaczej komórki prekursorowe, mogą różnicować tylko do jednego typu komórek, lecz od komórek terminalnie zróżnicowanych komórek somatycznych odróżnia je zdolność do podziałów.
Ze względu na ich pochodzenie komórki macierzyste dzieli się na:
embrionalne komórki macierzyste - wyprowadzone z źródeł embrionalnych, komórki te są z reguły toti- lub pluripotentne.
somatyczne (dorosłe) komórki macierzyste - znajdowane w narządach dorosłych organizmów, komórki te są multipotentne
komórki progenitorowe - występują w narządach dorosłych osobników, służą regeneracji tkanek, są unipotentne.
U ssaków embrionalne komórki macierzyste wyprowadzane są z komórek węzła zarodkowego blastocysty.
U roślin naczyniowych własność komórek macierzystych mają komórki merystemów.
Komórki macierzyste hodowane w kulturach in vitro mają zastosowanie w produkcji organizmów transgenicznych. Z ludzkimi komórkami macierzystymi wiąże się duże nadzieje na postęp medyczny w postaci terapii komórkowej i medycyny regeneracyjnej. Embrionalne komórki macierzyste, mogące potencjalnie zróżnicować się w każdy rodzaj komórek, teoretycznie mogłyby zastąpić dowolną tkankę, która u pacjenta uległa uszkodzeniu. Niemniej jednak do praktycznego zastosowania embrionalnych komórek macierzystych jest jeszcze bardzo daleko. Embrionalne komórki macierzyste wprowadzone do dorosłego organizmu, zamiast integrować się, tworzą potworniaki. Nie dysponujemy jeszcze protokołami pozwalającymi na ich wydajne różnicowanie do specyficznych tkanek lub narządów in vitro.
W przeciwieństwie do embrionalnych komórek macierzystych, komórki macierzyste szpiku i krwi pępowinowej znalazły zastosowanie w terapii wielu chorób krwi, takich jak nowotwory i niedobory odporności.
W sierpniu 2006 r. w piśmie Nature ukazała się praca Robert Lanza z amerykańskiego Advanced Cell Technology w Massachusetts, donosząca o wyhodowaniu 2 linii komórek macierzystych z embriona, bez jego zniszczenia. Technika polega na pobraniu, na bardzo wczesnym rozwoju embriona, jednej komórki i następowym jej namnożeniu poza organizmem. Procedura ta przypomina techniki wykorzystywane w trakcie zapłodnienia in vitro, kiedy również pobiera się pojedyncze komórki do badań genetycznych, wykonywanych przed implantacją zarodka. (wikipedia.pl)
Totipotencja
(totipotencjalność, ekwipotencjalność rozwojowa) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w każdy typ komórkowy organizmu. Z definicji komórką totipotencjalną jest zygota. U ssaków totipotipotencją charakteryzują się komórki macierzyste i komórki zarodkowe węzła zarodkowego blastocysty. U roślin własność totipotencji mają komórki merystematyczne, choć potencjalnie każda komórka roślinna może ulec odróżnicowaniu w procesie regeneracji do kallusa i osiągnąć stan toti- lub pluripotencji.
Pluripotencja
(pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek, poza rozrodczymi i totipotencjalnymi. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka - 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (1014) komórek tworzących ludzki organizm. Najnowsze badania wykazały, że pluripotencjalne są również dojrzałe komórki macierzyste szpiku.
Multipotencja
zdolność komórek niezróżnicowanych do różnicowania w określone tkanki. Ich linie potomne występują w tkankach organizmów młodocianych i dojrzałych uczestnicząc w procesach wzrostu i regeneraji. Np. komórki szpiku kostnego.
Unipotencja
zdolność różnicowania się komórek w ściśle określone tkanki.
Embrionalne komórki macierzyste
(ang. Embryonic Stem Cell - ESC); komórki, które mogą dać początek wszystkim możliwym tkankom. Komórki macierzyste pięciodniowego płodu mogą rozwinąć się w dowolny typ komórek i teoretycznie zastąpić uszkodzone komórki, których organizm nie jest w stanie odtworzyć.
Zanik komórek to przyczyna wielu różnych schorzeń, na przykład choroby Alzheimera i niewydolności mięśnia sercowego. Sztuczna hodowla wyspecjalizowanych komórek z komórek macierzystych oraz ich wszczepianie stanowiłyby przełom w medycynie.
Komórki macierzyste do tego celu można uzyskać z krwi pępowinowej lub z wyhodowanych zarodków zwierząt lub ludzi. Już teraz umiemy wykorzystać komórki macierzyste do leczenia choroby Parkinsona, cukrzycy i urazów kręgosłupa u myszy. W organizmie myszy, której wszczepiono komórki macierzyste, uzyskano komórki oka, nerwów, kości i mięśni. W lutym 2004 uczeni z Seulu sklonowali ludzkie zarodki celem pobrania z nich komórek do uzyskania tkanek i organów dla chorych np. na cukrzycę lub chorobę Parkinsona. Embriony, z których mają być hodowane organy zastępcze, w założeniu mają być genetyczną kopią dawcy, co ma zapobiegać odrzutom przeszczepu.
Wykorzystywanie komórek embrionalnych jest wysoce kontrowersyjne, podobnie jak eksperymenty na zwierzętach. Zdaniem prof. Chang-hun, metoda oparta na krwi pępowinowej budzi mniejsze kontrowersje natury etycznej. Ponadto w przypadku komórek z krwi pępowinowej ryzyko przekształcenia się ich w nowotwór jest dużo mniejsze i nie ma ryzyka, że zostaną zniszczone przez układ odpornościowy.
Pod koniec listopada 2004 roku prof. Song Chang-hun z Uniwersytetu Chosun w mieście Gwangju w Korei Południowej, prof. Kang Kyung-sun z Narodowego Uniwersytetu w Seulu i Han Hoon z Seulskiego Banku Krwi Pępowinowej wszczepili komórki macierzyste uzyskane z krwi pępowinowej 37 letniej Hwang Mi-Soon, która od 19 lat była sparaliżowana wskutek uszkodzenia rdzenia kręgowego w wypadku samochodowym. W wyniku zabiegu, kobieta odzyskała władzę w nogach.
Naukowcy z University Hospital w Cleveland po przeanalizowaniu efektów leczenia 500 chorych na białaczkę doszli do wniosku, że komórki macierzyste z krwi pępowinowej doskonale nadają się do leczenia tej choroby.
W styczniu 2005 roku Naukowcy z Narodowego Instytutu Onkologii z Aviano we Włoszech dokonali autologicznego przeszczepu komórek macierzystych (tzn. komórek własnych) osobom zarażonym wirusem HIV, u których rozwinęły się chłoniaki. Z 20 pacjentow 17 żyje i uzyskało remisję. Wcześniej dokonywano już takich przeszczepów u osób nie będących nosicielami wirusa HIV.
Niedawno naukowcy norwescy przekształcili komórki macierzyste, pobrane ze szpiku kostnego dorosłych ludzi, w ludzkie komórki nerwowe poprzez wszczepienie ich do kurzych jaj. Istnieje szansa, że będzie można leczyć choroby neurodegeneracyjne, na przykład Parkinsona.,
Wewnatrzkomórkowy transport białek
Ponieważ synteza większości białek zachodzi na wolnych rybosomach w cytozolu, a błony wewnątrzkomórkowe stanowią selektywnie przepuszczalne bariery; komórka wykształciła mechanizmy dzięki którym białkowe molekuły mogą dotrzeć do światła organelli aby tam spełniać swoje funkcje.
Wyróżnić można 3 główne ścieżki importu białek do organelli:
Transport z udziałem opłaszczonych pęcherzyków z siateczki śródplazmatycznej do aparatu Golgiego, endosomów, lizosomów oraz z jednego przedziału systemu błon wewnętrznych do przedziału drugiego
Transport do mitochondriów i ER poprzez zamieszczony w błonie zespół białek kanałowych tworzących translokon
Transport jądrowo - cytoplazmatyczny przez pory jądrowe oraz ulokowane w nich jądrowe kompleksy porowe
Wewnątrzkomórkowy transport może zachodzić dopiero po zakończeniu syntezy całego białka. Dzieje się tak podczas translokacji cząsteczek do jądra komórkowego lub mitochondrium, a translokację taką nazywamy potranslacyjną, w przeciwieństwie do transportu kotranslacyjnego, rozpoczynającego się jeszcze w trakcie wydłużania się łańcucha polipeptydowego. Tego typu przemieszczanie charakterystyczne jest dla białek kierowanych do siateczki śródplazmatycznej.
Istotną rolę w wewnątrzkomórkowym transporcie białek pełnia zamieszczone w strukturze białka sekwencje sygnałowe. Są to molekularne adresy będące ciągiem aminokwasów, najczęściej kilkunastu lub kilkudziesięciu, na tyle swoiste, iż zapewniają dostarczenie białka tam gdzie jest jego miejsce. Poszczególne peptydy sygnałowe różnią się wieloma cechami np. rodzajem aminokwasów oraz lokalizacją wewnątrz łańcucha polipetydowego.
Przykładowe sekwencje sygnałowe przedstawia poniższa tabela
FUNKCJA SYGNAŁU SEKWENCJA SYGNAŁOWA
Import do jądra komórkowego
...-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-...
Import do mitochondrium
+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu...
Import do ER +H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-
Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-..
Import do peroksysomów
...-Ser-Lys-Leu-...
Ruch białek wewnątrz komórki odgrywa istotną rolę w jej funkcjonowaniu, ponieważ wpływa na aktywność, wzrost i różnicowanie, a więc także na stan tkanek i całego organizmu.