Kas ir cilmes šūnas un kāpēc tās ir svarīgas?
Ideja par brīnumlīdzekļiem un ķermeņiem, kas paši dziedina, ir īpaši apburta. Cilmes šūnu izpēte atjauno medicīnu soli tuvāk, taču daudzas idejas un koncepcijas joprojām ir pretrunīgas. Kas tad ir cilmes šūnas, un kāpēc tās ir tik svarīgas?
Cilmes šūnas ir šūnu veids, kas var attīstīties daudzos citos šūnu veidos. Cilmes šūnas var arī atjaunoties, daloties, pat pēc tam, kad tās ilgu laiku ir bijušas neaktīvas.
Cilvēka ķermenim darbībai ir nepieciešami daudz dažādu šūnu veidi, taču tas neveido katru šūnu tipu pilnībā izveidotu un gatavu lietošanai. Tā vietā tas ražo cilmes šūnas, kurām ir plašs iespējamo funkciju klāsts. Tomēr, lai cilmes šūnas būtu noderīgas, tām jākļūst par noteiktu šūnu tipu.
Kad cilmes šūna sadalās, jaunās šūnas var kļūt vai nu par citu cilmes šūnu, vai arī par konkrētu šūnu, piemēram, asins šūnu, smadzeņu šūnu vai muskuļu šūnu.
Zinātnieki cilmes šūnu sauc par nediferencētu šūnu, jo tā var kļūt par jebkuru šūnu. Turpretī, piemēram, asins šūna ir ‘diferencēta’ šūna, jo tā jau ir noteikta veida šūna.
Cilmes šūnas terapijā
Dažos audos cilmes šūnām ir būtiska loma reģenerācijā, jo tās var viegli sadalīties, lai aizstātu mirušās šūnas.
Zinātnieki uzskata, ka, zinot, kā darbojas cilmes šūnas, var būt iespējama tādu slimību ārstēšana kā diabēts un sirds slimības.
Piemēram, ja kāda cilvēka sirdī ir bojāti audi, ārsti, iespējams, varēs stimulēt veselīgu audu augšanu, transplantējot laboratorijā audzētas cilmes šūnas cilvēka sirdī. Tas varētu izraisīt sirds audu atjaunošanos.
Pētnieki par neliela mēroga pētījumu, kas publicēts Sirds un asinsvadu translācijas pētījumu žurnāls pārbaudīja šo metodi.
Rezultāti parādīja sirdslēkmes izraisītu rētu sirds audu izmēra samazināšanos par 40 procentiem, kad ārsti transplantēja cilmes šūnas bojātajā vietā.
Ārsti vienmēr ir uzskatījuši, ka šāda veida rētas ir pastāvīgas un neārstējamas.
Tomēr šajā nelielajā pētījumā piedalījās tikai 11 dalībnieki. Tāpēc ir grūti noteikt, vai sirds funkcijas uzlabošanos izraisīja cilmes šūnu transplantācija, vai arī tas bija saistīts ar kaut ko citu.
Piemēram, visas transplantācijas notika laikā, kad indivīdiem tika veikta sirds apvedceļa operācija, tāpēc ir iespējams, ka sirds funkcijas uzlabošanos izraisīja apvedceļš, nevis cilmes šūnu ārstēšana.
Lai turpinātu izpētīt, pētnieki plāno veikt vēl vienu pētījumu. Šajā pētījumā tiks iekļauta kontroles grupa cilvēku ar sirds mazspēju, kuriem tiek veikta apvedceļa operācija, bet kuri nesaņem cilmes šūnu ārstēšanu.
Vēl viena izmeklēšana, kas publicēta 2005 Dabas komunikācijas 2016. gadā ir ierosinājis, ka cilmes šūnu terapija varētu būt personalizētas diabēta ārstēšanas pamatā.
Pelēs un laboratorijās audzētās kultūrās pētnieki veiksmīgi ražoja insulīnu sekrēcijas šūnas no cilmes šūnām, kas iegūtas no cilvēku ar 1. tipa cukura diabētu ādas.
Džefrijs R. Millmans, Vašingtonas Universitātes Medicīnas skolas medicīnas un biomedicīnas inženieru docents un pirmais autors saka:
"Teorētiski, ja mēs varētu aizstāt šo personu bojātās šūnas ar jaunām aizkuņģa dziedzera beta šūnām, kuru galvenā funkcija ir uzglabāt un atbrīvot insulīnu, lai kontrolētu glikozes līmeni asinīs, pacientiem ar 1. tipa cukura diabētu vairs nebūtu nepieciešami insulīna šāvieni."
Džefrijs R. Millmans
Millmans cer, ka šīs cilmes šūnu atvasinātās beta šūnas varētu būt gatavas pētījumiem ar cilvēkiem 3 līdz 5 gadu laikā.
"Tas, ko mēs iedomājamies, ir ambulatorā procedūra, kurā kāda veida ar šūnām piepildīta ierīce tiktu novietota tieši zem ādas," viņš teica.
Cilmes šūnām varētu būt milzīgs potenciāls jaunu terapiju izstrādē.
Cilmes šūnas zāļu izstrādē
Viens no veidiem, kā zinātnieki pašlaik izmanto cilmes šūnas, ir jaunu zāļu izstrāde un testēšana.
Cilmes šūnu veidu, ko zinātnieki parasti izmanto šim nolūkam, sauc par inducētām pluripotentām cilmes šūnām.
Tās ir šūnas, kurām jau ir veikta diferenciācija, bet kuras zinātnieki ir ģenētiski “pārprogrammējuši”, izmantojot vīrusus, lai tās varētu sadalīties un kļūt par jebkuru šūnu. Tādā veidā tie darbojas kā nediferencētas cilmes šūnas.
Zinātnieki no šīm pluripotentajām cilmes šūnām var audzēt diferencētas šūnas, lai līdzinātos, piemēram, vēža šūnām. Šo šūnu izveide nozīmē, ka zinātnieki tās var izmantot, lai pārbaudītu pretvēža zāles.
Pētnieki jau izmanto visdažādākās vēža šūnas, izmantojot šo metodi. Tomēr, tā kā viņi vēl nevar izveidot šūnas, kas kontrolētā veidā atdarina vēža šūnas, rezultātus ne vienmēr ir iespējams precīzi atkārtot.
Vai pašreizējās cilmes šūnu terapijas darbojas?
Pēdējos gados ir atvērtas klīnikas, kas nodrošina cilmes šūnu ārstēšanu.
2016. gadā publicētais pētījums, kas publicēts Šūnas cilmes šūna saskaitīja 570 no šīm klīnikām tikai Amerikas Savienotajās Valstīs. Viņi piedāvā cilmes šūnu terapiju traucējumiem, sākot no sporta traumām līdz vēzim.
Tomēr cilmes šūnu terapija joprojām galvenokārt ir teorētiska, nevis balstīta uz pierādījumiem.
Ļoti maz cilmes šūnu ārstēšanas ir sasniegušas pat agrīnāko klīniskā pētījuma fāzi. Zinātnieki lielāko daļu pašreizējo pētījumu veic ar pelēm vai Petri trauciņu.
Neskatoties uz to, ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) ļauj klīnikām injicēt cilvēkiem savas cilmes šūnas, ja vien šūnas ir paredzētas tikai to normālai funkcijai, saskaņā ar Šūnas cilmes šūna.
No kurienes rodas cilmes šūnas?
Zinātnieki var savākt cilmes šūnas dažādos veidos.
Embrionālās cilmes šūnas nāk no embrija, kas ir tikai dažas dienas veca.
Zinātnieki var iegūt pieaugušo cilmes šūnas no dažādiem audu veidiem, tostarp smadzenēm, kaulu smadzenēm, asinsvadiem, skeleta muskuļiem, ādai, zobiem, zarnām, aknām.
Amnija šķidrums satur cilmes šūnas. Daudzas sievietes izvēlas amniocentēzes testu, kas pārbauda iedzimtus traucējumus pirms bērna piedzimšanas. Ja ārsts saglabā šķidrumu, viņi to nākotnē varētu izmantot, lai ārstētu citus apstākļus vai nu grūtniecības laikā, vai pēc piedzimšanas.
Inducētās pluripotentās cilmes šūnas (iPS šūnas) ir šūnas, kuras zinātnieki var pārprogrammēt kā cilmes šūnas, lai tās izmantotu reģeneratīvajā medicīnā.
Pēc cilmes šūnu savākšanas zinātnieki tās parasti uzglabā šķidrā slāpeklī turpmākai izmantošanai.
Ētikas jautājumi
Vēsturiski cilmes šūnu izmantošana medicīnas pētījumos ir bijusi pretrunīga.
Tas ir tāpēc, ka tad, kad 1990. gadu beigās cilmes šūnu terapeitiska lietošana pirmo reizi nonāca sabiedrības uzmanības lokā, zinātnieki cilvēka cilmes šūnas ieguva no embrijiem.
Daudzi cilvēki nepiekrīt cilvēka embriju šūnu izmantošanai medicīniskiem pētījumiem, jo kāta iegūšana nozīmē embrija iznīcināšanu.
Tas rada sarežģītus jautājumus, jo cilvēkiem ir atšķirīga pārliecība par to, kas ir cilvēka dzīves sākums.
Dažiem cilvēkiem dzīve sākas, kad piedzimst mazulis vai kad embrijs pārvēršas par augli. Citi uzskata, ka cilvēka dzīve sākas no ieņemšanas brīža, tāpēc embrijam ir tāds pats morālais statuss un tiesības kā pieaugušajam cilvēkam vai bērnam.
Prezidentam Džordžam Bušam bija spēcīgi, dzīvi atbalstoši reliģiski uzskati, un viņš 2001. gadā aizliedza finansēt cilvēku cilmes šūnu izpēti.
Tomēr prezidenta Obamas administrācija atļāva daļēji atcelt šos pētījumu ierobežojumus.
Tomēr līdz 2006. gadam zinātnieki jau sāka izmantot pluripotentās cilmes šūnas. Zinātnieki šīs cilmes šūnas neizgūst no embrija cilmes šūnām. Rezultātā šai tehnikai nav tādu pašu ētisko problēmu.
Līdz ar šo un citiem nesenajiem sasniegumiem cilmes šūnu tehnoloģijā, attieksme pret cilmes šūnu izpēti lēnām sāk mainīties.
Pašreizējie pētījumi
Cilmes šūnu izpēte palīdz zinātniekiem saprast, kā organisms attīstās no vienas šūnas un kā veselīgas šūnas aizstāj cilvēku un dzīvnieku bojātās šūnas.
Izpratne par vēzi
Daudzi smagi medicīniski apstākļi, kas rodas cilvēkiem, piemēram, vēzis un iedzimtas invaliditātes, notiek tāpēc, ka šūnas dalās patoloģiski.
Labāka izpratne par cilmes šūnām var sniegt ieskatu par šo slimību rašanos un iespējamām ārstēšanas iespējām.
Reģeneratīvās zāles
2016. gada jūnijā divi pētnieki ieguva otro vietu Apvienotās Karalistes Karaliskās ķīmijas biedrības jauno tehnoloģiju konkursa materiālu kategorijā par sintētiska biomateriāla radīšanu, kas stimulē cilmes šūnas, kas ir dzimtās cilvēka paša zobiem.
Pētnieki uzskata, ka šis materiāls aizstās plombas, jo cilmes šūnas pamudinās bojātos zobus pašiem sadzīt.
Lai gan, lai cilmes šūnu terapija varētu kļūt par regulāras medicīnas prakses sastāvdaļu, ir jāveic daudz vairāk pētījumu, zinātne par cilmes šūnām visu laiku attīstās.
Gandrīz katrā terapijas jomā ārsti cer, ka cilmes šūnu tehnoloģija revolucionizēs terapeitiskās normas un ieviesīs vismaz jaunu personalizētas ārstēšanas standartu un varbūt pat pašdziedinošus ķermeņus.
Kad tas varētu notikt, neviens nav gluži gatavs pateikt.
Uzziniet vairāk šeit par cilmes šūnām, no kurienes tās nāk, un to iespējamo lietojumu.
