Matična ćelija

Matična krvna ćelija je pluripotentna ćelija koštane srži koja ima ova osnovna svojstva: sposobnost samoobnavljanja, sposobnost diferencijacije i sposobnost proliferacije. Morfološki se ne može razlikovati od malih limfocita koštane srži. Ima ih stotinjak hiljada do nekoliko miliona. Dijele se približno svakih pet dana, ukupno 200 do 300 mitoza tokom života. No samoobnavljanje matične krvne ćelije je ograničeno, tako da i ona umire s vremenom. Matičnih ćelija u čovjekovom organizmu je dovoljno za više ljudskih života za sve krvne ćelije mijelopoeze i imunopoeze.

Matične ćelije ljudskog embriona. Gore: nediferencirane kolonije. Dolje: Neuronska sestrinska ćelija

Izvor pluripotentne matične ćelije od embriona u razvoju

Dvije kolonije ljudskih embrionskih ćelija

Od pluripotentne matične ćelije nastaju sve ćelije krvi: eritrociti, leukociti, trombociti i limfociti. Prvi korak matične ćelije prema određenoj vrsti krvnih ćelija je slučajan, dok je svaki drugi korak strogo usmjeren: mikrookružjem i faktorima rasta sve do konačne ciljne ćelije: eritrocita, leukocita, trombocita i limfocita.

Uloga

Razvoj na polju matične ćelije izraslo je iz istraživanja kanadskih naučnika Ernesta A. McCullocha i Jamesa E. Tilla iz 1960-ih^[1]^[2]. Postoje tri kategorije matičnih ćelija sisara: embrionske matične ćelije, koje potiču od blastociste, odrasle matične ćelije, koje se mogu naći u tkivu odraslih osoba, te u rebraste matične ćelije, koje se nalaze u kružnim rebrima. U embrionu u razvoju, matične ćelije se mogu diferencirati u sva specijalizovana embrionska tkiva. Kod odraslih organizama, matične ćelije djeluju kao sistem popravka za tijelo, nadopunjujuči specijalizirane ćelije.

Pošto se matične ćelije mogu uzgajati i transformirati u specijalizirane ćelije sa karakteristikama konzistentnim sa ćelijama raznih tkiva kao što su mišići i živci uz pomoč kulture ćelija, predložena je njihova upotreba u medicinske svrhe. Konkretno, embrionske kulture ćelija stvorene uz pomoć terapeutskog kloniranja i matične ćelije odraslih osoba iz koštane srži su obećavajući kandidati^[3].

Karakteristike

Matična ćelija posjeduje ove karakteristike:

Samoobnavljanje – sposobnost ćelije da prođe kroz nekoliko krugova diobe ćelija, a da pri tom zadrži nediferencirano stanje.
Neograničena potencija – sposobnost ćelije da se diferencira u bilo koji tip ćelije odraslih osoba.

Pod neograničenom potencijom se misli na potencijal diferenciranja (tj. na potencijal da se diferencira u različite tipove ćelija) matične ćelije. Totipotentne matične ćelije se stvaraju pri spajanju jajašca i spermatozoida.

Ove ćelije se mogu diferencirati u embrionske i izvanembrionske tipove ćelija. Pluripotentne matične ćelije su potomci totipotentnih ćelija koje se mogu diferencirati u ćelije sloja klica. Multipotentne matične ćelije mogu stvoriti samo ćelije blisko povezane porodici ćelija. Unipotentne ćelije mogu stvoriti samo jedan tip ćelija, ali imaju sposobnost samoobnavljanja koja ih razdvaja od nematičnih ćelija.

Embrionske matične ćelije

Embrionske matične ćelije su kulture ćelija izvedene od ebiplastnog tkiva unutrašnje mase ćelija blastocista. Blastocista je rani razvoj embriona – otprilike 4 do 5 dana starog fetusa koji ima 50 do 150 ćelija. Embrionske ćelije su pluripotentne te daju razvoj sljedećim slojevima: Ektoderm, Endoderm i Mezoderm. Dakle, mogu se razviti u svaku od više od 200 tipova ćelija odraslog tijela čovjeka kada imaju dovoljnu stimulaciju za specifičan tip ćelija. Ne pridonose izvanembrionskoj membrani ili placenti.

Kada nemaju podražaj za diferencijaciju, embrionske ćelije će se nastaviti dijeliti in vitro a svaka sestrinska ćelija će ostati pluripotentna.

Do danas, skoro svako istraživanje je obavljeno uz pomoć embrionskih matičnih ćelija miša (mES) ili ljudskih embrionskih matičnih ćelija (hES). Obje vrste imaju izvorne karakteristike matičnih ćelija, ali zahtijevaju drugačija okruženja kako bi zadržale svoje nediferencirano stanje. Embrionske ćelije miša se uzgajaju na sloju želatina i zahtijevaju prisutnost Leukemia Inhibitory Factor (LIF)^[4]. Ljudske matične ćelije se uzgajaju na sloju embrionskih firoblasta miša (MEF) i zahtijevaju prisutnost firoblastnog faktora rasta (bFGF ili FGF-2)^[5]. Bez optimalnih uslova ili genetske manipulacije^[6] embrionske matične ćelije bi se ubrzano diferencirale. Ljudska embrionska matična ćelija je također definisana i prisutnošću raznih transkripcijskih faktora i proteina površine ćelije. Transkripcijski faktori Oct-4, Nanog i Sox2 čine srž nadzorne mreže koja osigurava obuzdavanje gena koje vode do diferencijacije i zadržavanja pluripotencije^[7]. Proteini površine ćelije koji se koriste za identifikaciju hES ćelija su glikolipidi SSEA3 i SSEA4 te antigeni Tra-1-60 i Tra-1-81.

Odrasle matične ćelije

Matične ćelije odraslog čovjeka su nediferencirane ćelije koje se mogu naći u tijelu djece i odraslih osoba^[8]. One se mogu dijeliti kako bi zamijenile umiruće ćelije i regenerirale oštećeno tkivo. Znane su i kao somatske matične ćelije, i mogu se naći kod djece i odraslih osoba. Upotreba odrasle matične ćelije u svrhu istraživanja nije toliko kontroverzna kao embrionske matične ćelije, jer proizvodnja odraslih ćelija ne zahtijeva uništenje embriona. Među novijem napredovanju u terapiji odrasle matične ćelije su i tretmani za Parkinsonovu bolest, dijabetes i ozljede kičmene moždine^[9].

Porijeklo

Kako bi osigurale samoobnavljanje, matične ćelije prolaze dva tipa diobe ćelija. Simetrična dioba daje dvije identične sestrinske ćelije koje su obdarene sa osobinama matičnih ćelija. Asimetrična dioba, s druge strane, stvara samo jednu matičnu ćeliju i jednu praotac ćeliju sa ograničenim potencijalom samoobnavljanja. Praotac ćelije može proći kroz nekoliko krugova diobe ćelija prije diferencijacije u zrelu ćeliju.

Kontraverze oko istraživanja matičnih ćelija

Postoji kontraverza oko istraživanja matičnih ćelija zbog tehnike oko stvaranja i upotrebe tih ćelija. Istraživanje matičnih ćelija ljudskog embriona je posebno kontraverzno jer, sa sadašnjim stanjem tehnologije, započeti kulturu ćelija zahtijeva uništenje ljudskog embriona i/ili terapeutsko kloniranje.

Protivnici istraživanja naglašavaju da je ta praksa sklizak teren. S druge strane neki istraživači insistiraju da je neophodno voditi takva istraživanja jer bi novootkrivene tehnologije mogle imati značajne medicinske potencijale te da bi se ostaci embriona stvoreni za invitro fertilizaciju mogli donirati za istraživanja. To je pak u direktnom konfliktu sa pobornicima pokreta za život, koji smatraju da je i ljudski embrion živo biće. Mnoge vlade širom svijeta su stoga krenule sa regulacijom te teme. Tako je npr. u SAD-u predsjednik Bill Clinton još 1995. potpisao zakon kojim se zabranjuje državi finansirati istraživanja gdje se stvaraju ili uništavaju ljudski embrioni.

Reference

^ Becker AJ, McCulloch EA, Till JE (1963). "Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells". Nature 197: 452-4
^ Siminovitch L, McCulloch EA, Till JE (1963). "The distribution of colony-forming cells among spleen colonies". Journal of Cellular and Comparative Physiology 62: 327-36.
^ Tuch B (2006). "Stem cells--a clinical update.". Aust Fam Physician 35 (9): 719-21
^ "Mouse Embryonic Stem (ES) Cell Culture-Current Protocols in Molecular Biology". Arhivirano s originala, 28. 9. 2007. Pristupljeno 9. 3. 2009.
^ "Culture of Human Embryonic Stem Cells (hESC) NIH". Arhivirano s originala, 6. 1. 2010. Pristupljeno 9. 3. 2009.
^ "Functional Expression Cloning of Nanog, a Pluripotency Sustaining Factor in Embryonic Stem Cells". Arhivirano s originala, 24. 3. 2008. Pristupljeno 9. 3. 2009.
^ "Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Boyer, LA. Cell 2005". Arhivirano s originala, 24. 3. 2008. Pristupljeno 9. 3. 2009.
^ [Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD, Ortiz-Gonzalez XR, Reyes M, Lenvik T, Lund T, Blackstad M, Du J, Aldrich S, Lisberg A, Low WC, Largaespada DA, Verfaillie CM., Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow, Nature. 2002 Jul 4;418(6893):41-9]
^ Lindvall O (2003). "Stem cells for cell therapy in Parkinson's disease". Pharmacol Res 47 (4): 279-87.

Vanjski linkovi

Logo Commonsa

Category:Cell biology na Wikimedia Commonsu.

[1] Becker AJ, McCulloch EA, Till JE (1963). "Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells". Nature 197: 452-4

[2] Siminovitch L, McCulloch EA, Till JE (1963). "The distribution of colony-forming cells among spleen colonies". Journal of Cellular and Comparative Physiology 62: 327-36.

[3] Tuch B (2006). "Stem cells--a clinical update.". Aust Fam Physician 35 (9): 719-21

[4] "Mouse Embryonic Stem (ES) Cell Culture-Current Protocols in Molecular Biology". Arhivirano s originala, 28. 9. 2007. Pristupljeno 9. 3. 2009.

[5] "Culture of Human Embryonic Stem Cells (hESC) NIH". Arhivirano s originala, 6. 1. 2010. Pristupljeno 9. 3. 2009.

[6] "Functional Expression Cloning of Nanog, a Pluripotency Sustaining Factor in Embryonic Stem Cells". Arhivirano s originala, 24. 3. 2008. Pristupljeno 9. 3. 2009.

[7] "Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Boyer, LA. Cell 2005". Arhivirano s originala, 24. 3. 2008. Pristupljeno 9. 3. 2009.

[8] [Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD, Ortiz-Gonzalez XR, Reyes M, Lenvik T, Lund T, Blackstad M, Du J, Aldrich S, Lisberg A, Low WC, Largaespada DA, Verfaillie CM., Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow, Nature. 2002 Jul 4;418(6893):41-9]

[9] Lindvall O (2003). "Stem cells for cell therapy in Parkinson's disease". Pharmacol Res 47 (4): 279-87.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]