Kako znanstvenici mogu uzgajati organe - i što ih zadržava

Koncept regeneracije desetljećima je zaintrigirao društvo. Prikazana je u svemirima Marvel i DCU kao supersila vrsta što daje likovima mogućnost da prežive čak i gore scenarije. S poznatim likovima kao što je Deadpool sposoban je ponovno uzgajati čitave udove, nije ni čudo što su znanstvenici toliko fascinirani da se pitaju kako ponoviti takvu sposobnost. Mislim, zamislite kako bi se mogli odbiti od gubitka ruke. Više se ne bismo morali bojati amputacije. Ili kad bismo mogli jednostavno izrezati dijelove naših tijela koji ne rade pravilno, znajući da će se povratiti točno onako kako je bilo prije bolesti?

To više nije magija, a nije ni glavna tajna. Odgovor se krije u pluripotentnim matičnim stanicama. Te ćelije su sposobne da se umnožavaju i diferenciraju u ostale stanice, bilo koje stanice u ljudskom tijelu. To se najčešće nalaze u zamecima. Međutim, odrasli imaju određenu vrstu matičnih stanica poznatih kao somatske matične stanice u svojoj koži. Te se stanice mogu umnožavati, ali mogu postati samo stanice kože, gube posebnu sposobnost pretvaranja u bilo što.

Zbog toga istraživači mnogo traže pluripotentne matične stanice, jer se mogu razlikovati u bilo koju vrstu stanica u ljudskom tijelu. Koristeći to, imamo točan alat kojim bismo mogli spasiti potencijalno milijune života, obnoviti dijelove tijela i popraviti degenerirane organe, pa zašto ga još nismo koristili?

Uglavnom se svodi na jedno: etiku.

Trodimenzionalni model Blastociste s unutarnjom masom ćelije vidljivim na dnu

Pitanje

Prije nego što raspravljamo o etici, važno je razumjeti odakle potiču matične stanice. Pluripotentne matične stanice uglavnom potječu od darovanih embrija. Nakon što se jaje oplodi, za 5 dana razvija se u blastocistu. Unutar ove blastociste nalazi se mali skup ćelija poznat kao unutarnja stanična masa koja se sastoji od pluripotentnih matičnih stanica, stanica koje bi se mogle razlikovati u bilo koju drugu vrstu stanica.

Većina žena traži od liječnika da oplode više jajašaca, u slučaju da neki embriji propadnu mutiranjem ili umiranjem. Međutim, na kraju, znanstvenici u majčinu utrobu sade samo jedan zametak, pa što se događa s ostalima?

Mnogo njih se odbacuje. Zdravi ili ne.

Postoje i druge mogućnosti, gdje majke mogu donirati zdrave embrije da bi ih drugi mogli koristiti, ostaviti ih u spremištu ili dati na istraživanje. Međutim, embriji koji nisu održivi za transplantaciju mogu se smatrati većinom za znanost. Tu dolazi do problema. Mnogi ljudi ne žele donirati embrione znanosti, bili oni održivi ili ne.

U očima mnogih, davanje embrija znanosti, može li to prerasti u život ili ne, gleda se u istom svjetlu kao i pobačaj. Tema trenutka kada embrij zaista postaje život teško je izmjeriti, a za neke se odgovor ne krije u znanosti, već možda leži u religiji, obiteljskim vrijednostima ili drugim područjima. To je dovelo do toga da su mnoge države i zemlje nametnule stroga pravila vezana uz upotrebu embrija u istraživanju. Iako ja osobno vjerujem da je majčin osobni odabir onoga što se događa s njezinim embrionima i samo njezin izbor, što ako postoji način da se ovo pitanje potpuno riješi? Postoji li način da znanstvenici prouče matične stanice bez da ih nabave od blastociste?

Tamo je.

Inducirane pluripotentne matične stanice

Godine 2006., Shinya Yamanaka pronašla je način da stvori matične stanice iz stanica koje već postoje na vašem tijelu u svom diferenciranom obliku.

Otkrio je da je uvođenjem četiri gena faktora transkripcije u DNK stanica kože poznatih kao Oct3 / 4, SOX2, c-Myc i KLF4 mogao stvoriti stanice koje su djelovale kao pluripotentne matične stanice, baš kao što to čine embrionalne matične stanice! Faktori transkripcije su proteini koji utječu na to kako se DNA izražava u stanici i određuju diferencijaciju.

Uz to, određeni hormoni i blizina ostalih vrsta stanica također utječu na staničnu diferencijaciju. Dr. Yamanaka i ovaj tim izmislili su pojam "inducirane pluripotentne matične stanice" (iPS ćelije) da bi označili stanice stvorene na takav način. Znanstvenici se više ne moraju oslanjati na embrije za matične stanice i mogu ih koristiti za eksperimentiranje i modeliranje bolesti.

Znanstvenici su uzgajali organe, poput srca gore iz matičnih stanica. Međutim, oni se odbacuju kad implantiraju u nečije tijelo ako stanice nisu bile njihove.

Još je ljepše što ove stanice sadrže DNK osobe iz koje je uzeta, što znači da, ako se koriste za stvaranje organa ili obnavljanje dijelova tijela, postoji vrlo mala vjerojatnost da tijelo odbaci dio. Tijelo prepoznaje DNK kao svoj, a ljudski imunološki sustav neće napasti i uništiti organ. Ali ovo nije nedavni rasplet. Ljudi znaju o iPS stanicama već 12 godina, jesmo li još uvijek započeli ponovno uzgajati udove i prorjeđivati ​​popis transplantacija organa?

Pregrada

Uvođenje tih četiriju gena pokazalo se izazovnim. Za dodavanje gena u stanicu, moralo bi se modificirati DNK unutar. Izvorno, geni faktora transkripcije uneseni su u stanicu pomoću virusa, jer su virusi sjajni u modificiranju DNK sekvence. Međutim, bili su malo previše dobri u svom poslu. U stanicama modificiranim virusom došlo je do velike stope raka i drugih mutacija za koje znanstvenici nisu predvidjeli. Nasumična i isparljiva priroda virusa čini ih rizičnim izborom za modificiranje DNK u matičnim stanicama za liječenje i transplantaciju. Što ako presadite gušteraču koju su stvorile stanice modificirane virusom, a organ je kasnije razvio rak? To ne bi samo uzrokovalo da gušterača opet ne uspije, nego bi i pacijenta dovelo u opasnost.

Drugi način bi bio korištenje CRISPR-a za uređivanje gena u stanicama, što je mnogo manje rizično nego korištenje virusa. Ovu mogućnost trenutno znanstvenici i laboratoriji istražuju širom svijeta.

Ključni postupci:

  • Matične stanice su velika stvar. Možete ih koristiti za uzgoj organa, udova ili čak modeliranje bolesti u laboratoriju
  • Matične stanice jedinstvene su jer se mogu replicirati i razlikovati u bilo kojoj stanici u ljudskom tijelu
  • Etika je veliko pitanje u istraživanju matičnih stanica! Ljudi imaju različita stajališta o tome trebaju li znanstvenici eksperimentirati na odbačenim embrionima, što u konačnici usporava napredak
  • Inducirane pluripotentne matične ćelije mogu se načiniti od odraslih stanica i u potpunosti izmiče pitanju etike
  • Teško je uvesti gene u matične stanice, ali koristeći tehnologije poput CRISPR-a, znanost je na dobrom putu da ostvari nevjerojatne podvige u regeneracijskoj medicini