Kmenová buňka

Myší kmenové buňky

Kmenové buňky jsou nediferencované živočišné buňky, které mají schopnost se dělit (proliferovat) a přeměnit se na jiný buněčný typ (diferenciovat). Tato schopnost umožňuje tělu vytvořit nové buňky a opravit tak poškozené části těla, které se skládá např. z buněk, které se neumí dělit.

Historie výzkumu

• 1973 – profesor Martin Evans a jeho tým izoloval kmenové buňky z myší.
• 1981 – Gail Martinová poprvé použila termín kmenové buňky (stem cells).
• 1995 – američtí vědci (Wisconsin, USA) získali jako první embryonální kmenové buňky z makaků.
• 1998 – Thomson a jeho tým izolovali lidské embryonální kmenové buňky
• 2001 – legalizace klonování lidských embryí pro získávání kmenových buněk ve Velké Británii (jako první země), ale blastocysty se musí zničit do věku 14 dní.
• 2003 – v Británii založena UK Stem Cell Bank – první evropská banka kmenových buněk. Linie embryonálních kmenových buněk jsou uchovávány zmrazené v tekutém dusíku.
• 2003 – vědci (londýnská King College) vytvořili první linii lidských embryonálních kmenových buněk.
• 2003 – britský vědec, profesor Cardiffské univerzity Martin Evans dostal za výzkum kmenových buněk titul sir.
• 2004 – jihokorejští vědci naklonovali 30 lidských embryí, nechali je dorůst do stadia blastocysty a získali z nich klonové buňky.
• 20. října 2005 – v jihokorejském Soulu byla otevřena banka kmenových buněk pro vytváření a dodávání nových linií kmenových buněk. Banka má sloužit také expertům obcházet omezení ve výzkumu kmenových buněk, která některé vlády zavedly (např. USA). Jižní Korea si nehodlá nové linie kmenových buněk nechat patentovat.

Vlastnosti

• Totipotentní – totipotentní schopnost buňky = totipotence = mohou se přeměnit na jakýkoliv jiný typ buněk včetně totipotentní buňky bez omezení. Vzniknou splynutím vajíčka a spermie. Buňky vzniklé prvním dělením oplozeného vajíčka jsou také totipotentní.
• Pluripotentní – pluripotence = jsou to potomci totipotentních buněk a mohou produkovat jakékoliv jiné buňky kromě buňky totipotentní.
• Multipotentní – multipotence = mohou produkovat pouze buňky příbuzné danému typu buňky (např. krevní buňky…).
• Progenitor (někdy zvané unipotentní) – mohou produkovat pouze jediný typ buněk, ale mají schopnost se plně samy obnovit – tak se liší od buněk, které nejsou kmenové.

Při množení kmenových buněk (proliferaci) se uplatňují tři způsoby:^[zdroj?]

• Symetricky – vznikají dvě identické buňky
• Asymetricky – jedna si zachovává původní fenotyp, druhá je již jiná
• Diferenciační dělení – obě nově vzniklé buňky mají i nový fenotyp, jsou dalším stupněm v dané diferenciační linii

Výskyt v těle

• dospělé kmenové buňky
  • kostní dřeň
  • tkáň amniového vaku v placentě (mají gen Oct 4 a gen nanog) – (Dr. Stephen Strom, Pittsburgh)
  • krev z pupečníkové šňůry
  • tuková tkáň
  • bazální vrstva pokožky
• embryonální kmenové buňky – ES buňky (Embryonic Stem Cells, ESCs) – z několikadenního zárodku se zdají být „nejlepší“ kmenové buňky

Získávání

• Z nepoužitých (určených k likvidaci) několikadenních lidských zárodků (skládá se z několika desítek buněk) z klinik pro umělé oplodnění – embryo se odběrem kmenových buněk zničí a to vyvolává etické problémy. Výzkum z nadbytečných lidských embryí probíhá v mnoha státech světa včetně České republiky.
• Terapeutické klonování (odběr buňky z pacienta → vložení do ženského vajíčka bez jádra → zárodek → blastocysta → z blastocysty se vyjmou kmenové buňky → kultivace kmenových buněk) – eticky spornější. Je v mnoha zemích zákázáno. V České republice se neprovádí a zákon na jeho zákaz pod trestem až 8 let projednává parlament. Povoleno v Jižní Koreji (a prováděno) a ve Velké Británii (přípravy na terapeutické klonování).
• Získání stembridů. Postup dosud vědec ruského původu Jurij Verlinskij (vedoucí Ústavu reprodukční genetiky v Chicagu) nezveřejnil. Nechává si jej patentovat. Popsal jej však na odborné konferenci v Londýně v červnu 2005: embryonální kmenové buňky → ostranění jader v centrifuze → spojení s normálními lidskými buňkami → tak vznikly stembridy. Stembridy mají jádro z pacienta a cytoplazmu z kmenové buňky. Postup by měli ověřit ještě další vědci.
• Spojení embryonální kmenové buňky a normální lidské buňky. Takové buňky mají některé vlastnosti kmenových buněk, ale obsahují čtyři sady chromozómů. Publikovali to vědci z Harvardovy univerzity v září 2005 v časopise Science.
• Tzv. mezenchymální kmenové buňky se získávají poměrně jednoduše odběrem žádané tkáně, např. punkcí kostní dřeně nebo odběrem tukové tkáně během operace. Po rozrušení mezibuněčných vazeb se mohou kmenové buňky vytřídit na přístrojích nebo se vloží do kultivačních nádob, kde se tyto buňky známé schopností adheze poměrně snadno přichytí a kultivují, zatímco ostatní zralé buňky se odmyjí.

Využití

Místa na těle, na něž by se v budoucnu mohla zaměřit léčba kmenovými buňkami

Kmenové buňky v současnosti (leden 2007) používané běžně v terapii jsou převážně hematopoetické kmenové buňky (HSC) při lymfoproliferativních onemocněních nebo vrozených imunodeficitech. V klinických studiích se využívají mezenchymální kmenové buňky z kostní dřeně (to není totéž jako hematopoetické buňky), byly použity embryonální buňky, dokonce se objevily studie využívající prasečí xenograft. Často se ani tak primárně nejedná o náhradu nefunkční nebo zničené tkáně, jako o to, že tyto mladé a rychle rostoucí buňky jsou schopné produkce mnoha růstových látek a jiných působků, což potenciálně může potlačit odumírání narušené tkáně a pomáhat v regeneraci.

• Doporučuje se transplantace kmenových buněk u těchto nemocí:
  • akutní lymfoblastická leukémie (některé typy)
  • rakovina kostní dřeně s metastázami
  • neuroblastom (= rozvinutý nádor z centrálního a periferního nervstva)

• experimentální léčba:
  • amyloidóza
  • zánět kloubů mladistvých
  • různé rozvinuté nádory

• Předpokládá se možnost použití kmenových buněk pro léčbu člověka:
  • roztroušená skleróza
  • lymfatická leukémie
  • akutní myeloidní leukémie
  • rozvinuté nádory rakoviny prsu a děložního hrdla
  • chronická myeloidní leukémie (lymfom)
  • náhrady zubů
• ve vzdálenější budoucnosti také
  • znovuvytvoření B-buněk Langerhansových ostrůvků, které se nachází ve slinivce břišní, u lidí postižených cukrovkou
  • léčba ochrnutí po úrazu
  • léčba srdce po infarktu
  • léčba Parkinsonovy choroby (možná i léčba Alzheimerovy choroby a dalších závažných degenerativních onemocnění mozku).

• Kmenové buňky myší dokážou léčit poškozená srdce ovcí.

Legislativa

• Francie a Švédsko – povolen výzkum lidských embryí z potratů, platí zákaz výzkumu lidských embryí vytvářených v laboratoři.
• Itálie – platí zákaz výzkumu embryonálních kmenových buněk (a zákaz asistované reprodukce a zákaz zmrazování embryí). Schválil to na jaře 2004 italský parlament na nátlak papeže.
• Německo – povolen dovoz a výzkum lidských embryí z jiných zemí, platí zákaz vytváření lidských embryí k výzkumu.
• USA neplatí ze státních peněz výzkum na nových buňkách z lidských zárodků, které při vynětí zanikají, ale lze využívat kmenové buňky odebrané ze zárodků před r. 2001. Od té doby jsou kmenové buňky uchovávány a rozmnožovány živé v živném roztoku. V USA tedy nelze získat nové linie kmenových buněk. Hlavním odpůrcem výzkumu embryonálních kmenových buněk v USA je prezident George W. Bush. Některé konzervativní náboženské skupiny věří, že restrikce by měly být silnější, zatímco někteří vědci jsou z těchto restrikcí zklamáni. Výzkumníci proto snaží zákonem povolené limity obcházet (viz např. pokus se spojením embryonální kmenové buňky a normální lidské buňky v předchozím odstavci). Zákon začal platit v srpnu 2001.
  • Roku 2004 bylo povoleno vytváření lidských embryí k výzkumu Kalifornii a v New Jersey
  • Barack Obama tento Bushův zákon 9. 3. 2009 vetoval.

Nádorové kmenové buňky

Nádorová kmenová buňka je nádorová buňka schopná intenzívního dělení, která je schopná vytvořit nádor. O existenci nádorových kmenových buněk se v podstatě donedávna nevědělo - svými experimenty jejich existenci uvnitř nádorů prokázal až John E. Dick v roce 1997, který nalezl populaci nádorových buněk akutní myeloidní leukemie, jenž měla na svém povrchu atypický receptor. Od té doby však bylo nalezeno něco velmi podobného i u dalších typů rakoviny a ač objev nádorových kmenových buněk zpočátku byl velmi sporný, dnes o jejich existenci většina odborníků nepochybuje. Pokud by se povedlo zacílit léčbu právě na tyto buňky, byl by to významný pokrok, který by zlepšil vyhlídky na přežití mnoha onkologickým pacientům.

Odkazy

Související články

Obrázky, zvuky či videa k tématu kmenová buňka na Wikimedia Commons

• Klonování
• Partenogeneze

Externí odkazy

• Pupečníková krev – zdroj kmenových buněk
• Lidské panenské embryo – oplodnění vajíčka bez použití samčí genetické informace (partenogeneze)
• Embryonální kmenové buňky trápí mutace
• Kmenové buňky léčí srdce na dálku – růstový faktor IGF1 a protein WNT5a produkované kmenovými buňkami (vstříknutými do myši) léčí embrya myší bez tří genů pro normální srdce
• Banka kmenových buněk
• Koně se léčí kmenovými buňkami
• Kmenové buňky v kostní dřeni – Vajíčka z kostní dřeně?
• Lidským kmenovým buňkám pomáhá napravit porušenou míchu vhodné „lešení“ v internetovém časopise OSEL (Open Source E-Learning)
• V nádorech se skrývají kmenové buňky

Etická debata o výzkumu a využití kmenových buněk

• (anglicky) http://www.mrc.ac.uk – Medical Research Council
• (anglicky) http://www.linacre.org/ – katolické názory na tuto problematiku