Tüvirakud

Anonim

Tüvirakkude faktid

  • Tüvirakud on primitiivsed rakud, millel on potentsiaal diferentseerida või areneda mitmesuguste spetsiifiliste rakutüüpide hulka.
  • Nende päritolu ja diferentseerumise võime järgi on tüvirakkude erinevad tüübid.
  • Luuüdi siirdamine on laialt levinud tüvirakkude teraapia näide.
  • Käimas on uuringuid, et teha kindlaks, kas tüviraku teraapia võib olla kasulik paljude erinevate haigusseisundite, sealhulgas diabeedi, südamehaiguste, Parkinsoni tõve ja seljaaju vigastuste raviks.

Mis on tüvirakud?

Tüvirakud on rakud, millel on potentsiaal areneda paljudesse erinevatesse või spetsiifilistesse rakutüüpidesse. Tüvirakke võib pidada pigem primitiivseteks, "eristamata" rakkudeks, mis on võimelised jagama ja muutuma organismis spetsiifilisteks rakkudeks nagu maksarakud, lihasrakud, vererakud ja muud spetsiifiliste funktsioonidega rakud. Tüvirakke nimetatakse "diferentseerumata" rakkudeks, sest nad pole veel pühendunud arenguteele, mis moodustavad spetsiifilise koe või elundi. Konkreetsele rakutüübile ülemineku protsessi tuntakse diferentseerituna . Mõnes kehapiirkonnas jagunevad tüvirakud korrapäraselt olemasolevate kudede uuendamiseks ja parandamiseks. Luuüdi ja seedetrakti näited on valdkondadest, kus tüvirakud toimivad kudede uuendamiseks ja parandamiseks.

Inimeste tüvirakkude parim ja kergemini mõistetav näide on viljastatud munarakk või sigoot. Sigoot on üksik rakk, mille moodustab sperma ja munaraku liit. Igal sperma ja munaraku poolusel on geneetiline materjal, mis on vajalik uue isiku moodustamiseks. Kui üksik rakk või sigoot hakkab jagunema, tuntakse seda embrüos. Üks rakk muutub kaheks, kaks muutub neljaks, neli muutuvad kaheksaks, kaheksaks kuusteist ja nii edasi, kahekordistuvad kiiresti, kuni see ulatub lõpuks kogu keerukaks organismiks, mis koosneb paljudest erinevatest spetsialiseerunud rakkudest. See organism, inimene, on tohutult keeruline struktuur, mis koosneb paljudest, paljudest, miljarditest rakkudest, millel on erinevad funktsioonid nagu teie silmad, süda, immuunsüsteem, naha värvus, aju jne. Kõik need kehasüsteemid moodustavad spetsiaalsed rakud on esialgse sigoodi järeltulijad, tüvirakud, mis võivad lõplikult kujuneda igasugusteks keharakkudeks. Sigoodi rakud on totipotentsed, mis tähendab, et neil on võime areneda organismis mis tahes tüüpi rakkudeks.

Protsess, mille käigus tüvirakud kohustuvad muutuma diferentseeritud või spetsialiseerunud rakkudeks, on keerukas ja hõlmab geeniekspressiooni reguleerimist. Teadusuuringud on käimas, et veelgi paremini mõista molekulaarseid sündmusi ja kontrolle, mis on vajalikud spetsiifiliste rakutüüpide saamiseks tüvirakkudeks

Miks on tüvirakud olulised?

Tüvirakud kujutavad endast põnevat piirkonda meditsiinis, kuna neil on võimalus kahjustatud koe taastamiseks ja parandamiseks. Mõned praegused ravimeetodid, näiteks luuüdi siirdamine, juba kasutavad tüvirakke ja nende potentsiaali kahjustatud kudede taastamiseks. Teised ravimeetodid, mida uuritakse, hõlmavad tüvirakkude siirdamist kahjustatud kehasse ja suunavad neid kasvama ja eristuma tervena koest.

Embrüonaalsed tüvirakud

Embrüonaalse arengu varases staadiumis jäävad rakud suhteliselt diferentseerumatuks (ebaküpsed) ja neil on võime muutuda või eristada peaaegu igas kehas leiduvas koes. Näiteks võib embrüonaalse osa, mis võis olla osa silma, võetud ühelt lõigust võetud rakkudest, võib üle kanda mõnda teise embrüo sektsiooni, mis võib areneda vere-, lihas-, närvi- või maksarakkudesse.

Varasel embrüonaalsel faasil olevad rakud on totipotentsed (vt eespool) ja võivad eristada mis tahes tüüpi keharakke. Umbes seitse päeva pärast moodustab sigoot struktuuri, mida nimetatakse blastotsüütiks, mis sisaldab rakkude massi, mis lõpuks muutub looteks, samuti trofoblastiline koe, mis lõpuks muutub platsentaaks. Kui käesoleval etapil on rakud blastotsütist võetud, siis nad on tuntud kui pluripotentsed, mis tähendab, et neil on võime saada palju erinevaid inimrakkude tüüpe. Selles staadiumis olevaid rakke nimetatakse tihti blastotsüütide embrüonaalseteks tüvirakkudeks. Kui mis tahes tüüpi embrüonaalseid tüvirakke kasvatatakse laboris kultuuris, võivad nad jagada ja kasvada määramata aja jooksul. Neid rakke nimetatakse seejärel embrüonaalsete tüvirakuliinideks.

Tüvirakkude tsükli pilt

Loote tüvirakud

Embrüot nimetatakse looteks pärast kaheksandat arengunädalat. Lootel on pluripotentsed tüvirakud, mis lõpuks kujunevad loote eri keha koes.

Täiskasvanud tüvirakud

Täiskasvanu tüvirakud esinevad kõigil inimestel vähesel arvul. Täiskasvanud tüvirakud on üks rakkude klassist, mida oleme viimase 30 aasta jooksul suutnud manipuleerida üsna tõhusalt luuüdi siirdamise areenil. Need on tüvirakud, mis oma asukohas on suures osas kudesid iseloomustavad. Selle asemel, et tavaliselt tuua kaasa kõik organismi rakud, on need rakud võimelised tekitama ainult teatud tüüpi rakke, mis arenevad spetsiifilisse kudedesse või elunditesse. Seetõttu on neid tuntud kui multipotentsete tüvirakkudega. Täiskasvanu tüvirakke nimetatakse mõnikord somaatilisteks tüvirakkudes.

Täiskasvanud tüvirakkude kõige paremini iseloomustatud näide on vere tüvirakud (hematopoeetilised tüvirakud). Kui me nimetame luuüdi siirdamiseks, tüvirakkude siirdamiseks või siirdamiseks veres, on siirdatud rakkudes vereloome tüvirakk või vere tüvirakud. See rakk on väga haruldane rakk, mis leiab peamiselt täiskasvanu luuüdis.

Viimase aasta üks põnevaid avastusi on olnud pikaajalise teadusliku veendumuse tühistamine, et täiskasvanud tüvirakud olid täiesti läbi viidud tüvirakud. Varem oli arvatav, et hematopoeetiline või vere vormitav tüvirakk võib luua ainult teisi vererakke ja ei saa kunagi muutuda teise tüvirakkude tüübiks. Nüüd on tõendeid selle kohta, et mõned neist ilmselt toimeainetest täiskasvanud tüvirakkudest suudavad muuta suunda, et saada erinevas elundis tüvirakk. Näiteks on mõningaid luuüdi siirdamise mudelit kahjustatud maksa rottidel, kus maks ulatub osaliselt siirdatud luuüdist pärinevate rakkudega. Sarnaseid uuringuid saab teha, näidates, et paljudest erinevatest rakutüüpidest saab üksteisest tuletada. Tundub, et südamerakke saab kasvatada luuüdi tüvirakkudelt, et luuüdi rakke saab kasvatada lihast pärinevatest tüvirakkudest ja et aju tüvirakud võivad muutuda mitut tüüpi rakkudeks.

Perifeerse vere tüvirakud

Enamik vere tüvirakke esineb luuüdis, kuid mõned neist esinevad vereringes. See tähendab, et niinimetatud perifeerse vere tüvirakke (PBSC-d) saab eraldatud vereproovist eraldada. Vere tüvirakk on võimeline tekitama väga palju väga erinevaid rakke, mis moodustavad verd ja immuunsüsteemi, sealhulgas punaverelible, trombotsüüte, granulotsüüte ja lümfotsüüte.

  • Punased verelibled kannavad hapnikku kogu kehas ja annavad verd selle värvi.
  • Trombotsüüdid on rakkude fragmendid, mis peatavad inimese verejooksu ja aitavad keha lõikamisel lõikuda ja paraneda.
  • Granulotsüüdid on valgevereliblede tüüp, mis aitab võidelda bakteriaalse infektsiooni vastu.
  • Lümfotsüüdid on teatud tüüpi valgelibled, mis on osa immuunsüsteemist, aitavad võidelda teiste nakkustega ja võivad samuti olla seotud vähktõve vastu võitlemisega.

Kõik need väga erinevad rakud, millel on väga erinevad funktsioonid, pärinevad tavalisest, esivanemast, pandud veretüübist (hematopoeetilistest) tüvirakkudest.

Nabaväädi tüvirakud

Nabaväädi vere sisaldab mõnda tüvirakku, mis on vastsündinuga geneetiliselt identne. Nagu täiskasvanud tüvirakud, on need multipotentsed tüvirakud, mis on võimelised diferentseerima teatud, kuid mitte kõigi rakutüüpide hulka. Sel põhjusel on nabanööri veri sageli pankrotistunud või säilitatud võimalikuks tulevaseks kasutuseks, kui isik vajab tüvirakuravi.

Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud

Intuuditud pluripotentsed tüvirakud (iPSC-id) valmistati esmakordselt inimese rakkudest 2007. aastal. Need on täiskasvanud rakud, mis on geneetiliselt muundatud embrüonaalseks tüvirakuliseks. Loomkatsetes on näidatud, et iPSC-del on pluripotentsete tüvirakkude omadused. Inimese iPSC-id võivad diferentseerida ja muutuda erineva loote rakutüüpideks. iPSC-id on väärtuslikud abivahendid haiguste arengu ja ravimite ravimise uurimisel ning neil võib olla siirdamisravimid tulevikus. Nende rakkude väljatöötamise ja kasutamise kohta on vaja täiendavaid uuringuid.

Miks on tüvirakkude kasutamisega seotud vaidlusi?

Embrüonaalsete tüvirakkude ja embrüonaalsete tüvirakkude liinid on saanud palju avalikkuse tähelepanu nende kasutamise või mittekasutamise eetikale. Loomulikult on lootuses, et nende embrüonaalsete tüvirakkude kasvatamise ja eristamise tulemusena võib tekkida suur hulk ravirežiimi. Samuti on selge, et iga embrüonaalne tüvirakuliin on saadud in-vitro viljastumisest (IVF) loodud inimese embrüost või kloonimistehnoloogiast koos kõigi eetiliste, religioossete ja filosoofiliste probleemidega, sõltuvalt oma vaatenurgast.

Millised on praegu olemasolevad tüvirakud?

Tüvirakkude tavapärane kasutamine ravimisel on piiratud luuüdi, perifeerse vere või nabaväädiverest saadud vere vormitavate tüvirakkudega (hematopoeetiliste tüvirakkudega). Luuüdi siirdamine on kõige tuntud tüvirakkude teraapia vorm ja ainus tüviraku teraapia näide tavakasutusel. Seda kasutatakse vererakkude (leukeemia) ja teiste vere ja luuüdi häirete raviks.

Luuüdi siirdamisel hävitatakse patsiendi olemasolevad valged verelibled ja luuüdi, kasutades kemoteraapiat ja kiiritusravi. Seejärel süstitakse patsiendile terve immunoloogiliselt sobiva doonori luuüdi proovi (sisaldab tüvirakke). Siirdatud tüvirakud asuvad retsipiendi luuüdis ja hakkavad tootma uusi, tervislikke vererakke.

Samuti võib luuüdi proovide asemel kasutada luuüdi siirdamise protsessis luuüdi paljundamiseks luuleraalsete proovide asemel kodulindude vere tüvirakke ja perifeerse vere tüvirakke.

2009. aastal sai Californias asuv ettevõte Geron USA Toidu- ja Ravimiameti (FDA) kliirensit, et alustada esimesi inimese kliinilisi uuringuid inimese embrüonaalsete tüvirakkudest pärinevate rakkude kohta ägeda seljaaju vigastusega patsientide ravis.

Mis on tüvirakkudega katsetöötlus ja tüviraku teraapia võimalikud tulevased juhised?

Tüvirakkude teraapia on biomeditsiiniliste uuringute põnev ja aktiivne valdkond. Teadlased ja arstid uurivad tüvirakkude kasutamist ravimeetodites mitmesuguste haiguste ja vigastuste raviks. Selleks, et tüvirakkude teraapia oleks edukas, tuleb arvesse võtta mitmeid tegureid. Tuleb valida sobiv tüvirakkude tüüp ja tüvirakud tuleb retsipiendile sobitada nii, et need ei hävita vastuvõtja immuunsüsteemiga. Samuti on kriitiline välja töötada süsteem tüvirakkude efektiivseks manustamiseks soovitud kehasse. Lõpuks on tüviraku teraapia edukusele kriitilise tähtsusega ka meetodite kavandamine, et lülitada sisse ja kontrollida tüvirakkude diferentseerumist ja tagada, et need arenevad soovitud koetüübiks.

Praegu uurivad teadlased tüvirakkude kasutamist kahjustatud või haigete koe taastamiseks paljudel tingimustel, sealhulgas allpool loetletud.

  • Südamehaigus
  • Parkinsoni tõbi
  • Seljaaju vigastus
  • Suhkurtõbi
  • Amüotroofiline lateraalskleroos
  • Artriit
  • Põleb

Populaarsed Kategooriad