Kas yra kamieninės ląstelės ir kokios jų panaudojimo galimybės medicinoje?

Visos kamieninės ląstelės pagal savo kilmę skirstomos į prenatalines, t. y. embriono (gautas iš kelių dienų amžiaus vidinio blastocistos sluoksnio) ar vaisiaus audinių, ir postnatalines, išskirtas iš susiformavusio organizmo audinių.

Embriono kamieninės ląstelės dar vadinamos daugiagalėmis ląstelėmis, nes jos duoda pradžią visoms suaugusio organizmo audinių ir organų ląstelėms. O tokių specializuotų ląstelių organizme priskaičiuojama apie 200 rūšių. Prisiminus tai, kad šios ląstelės greitai dauginasi (iki gimimo organizmas juk greitai auga!) ir įvertinus jų plačias galimybes diferencijuotis, galima teigti, kad šiose ląstelėse „slypi“ didžiulės audinių ir organų formavimo galimybės.

Po gimimo kamieninės ląstelės randamos beveik visuose audiniuose ar organuose, tačiau čia jų yra labai nedaug. Nėra iki galo aišku, ar šios ląstelės yra užsilikusios nuo prenatalinės organizmo stadijos, ar organizme vyksta kai kurių pavienių ląstelių dediferenciacija, t. y. grįžimas į mažiau specializuotą būseną. Ilgą laiką buvo manoma, kad ląstelių diferenciacijos procesas galimas tik viena kryptimi – jos tampa vis labiau specializuotos, tačiau paskutinių metų mokslo darbai rodo, kad ląstelių kultūroje in vitro galimas ir dediferenciacijos procesas.

Suaugusio organizmo audiniuose kamieninės ląstelės aptinkamos išsidėsčiusios tiek po vieną, tiek ir telkiniuose, savotiškose „nišose“, kur jas supa specifinė aplinka ir tokios pat kamieninės ląstelės. Tokių telkinių pavyzdžiai gali būti plauko maišelyje, kaulų čiulpuose, plonųjų žarnų gaurelių kriptose, smegenų specifinėse srityse ir kitose audinių ar organų vietose aptinkamos kamieninių ląstelių sankaupos. Telkiniuose esančių ląstelių likimą lemia tiek jas supanti mikroaplinka, tiek ir už šios „nišos“ ribų esančios kaimyninės diferencijuotos ląstelės, kurios išskiria į aplinką specifines medžiagas ir sukuria sąlygas, leidžiančias kamieninėms ląstelėms „nišoje“ išlikti ramybės būsenos (nesidauginti) arba vykdyti „savęs atgaminimo“ programą (daugintis liekant toje pat diferenciacijos stadijoje) ir kartu išlaikyti savybę, reikalui esant, specializuotis reikiama kryptimi. Labai svarbūs ir fiziniai kontaktai tarp kamieninių ir jų kaimynių nekamieninių ląstelių, kurie taip pat turi įtakos šių ląstelių kamieniškumo savybėms ir jų buvimui „nišoje“. Kamieninių ląstelių dauginimąsi dažniausiai paskatina nauji veiksniai, atsiradę dėl audinio pažeidimų ar kitų pakitimų, nors mechanizmai, lemiantys ramybės būsenos esančių ląstelių pažadinimą ir nukreipimą dauginimosi ar diferenciacijos kryptimi, nėra iki galo ištirti. Dar nėra pakankamai žinoma ir tai, kaip kiekvieno dalijimosi metu kamieninė ląstelė „renkasi“ savo kelią – likti to paties specializacijos lygio ir atgaminti savo populiaciją ar pasukti diferenciacijos linkme.

Kamieninių ląstelių naudojimas medicinai šiuo metu yra labai sparčiai besiplėtojanti, didžiulio mokslininkų ir visuomenės dėmesio sulaukusi biomedicinos mokslo kryptis. Šiose ląstelėse slypinčios įvairialypės galios reikalauja naujų žinių išmokti valdyti šių ląstelių likimą.

Mokslinėje literatūroje daugiausia dėmesio skiriama embriono ar vaisiaus audinių kamieninių ląstelių naudojimui gydant įvairias ligas. Didžioji dalis tokių eksperimentų atliekama su laboratoriniais gyvūnais. Nustatyta, kad embriono ląstelės, padaugintos in vitro ir transplantuotos į pažeistas audinių vietas, atkuria audinius ar organus, jų funkcijas. Žmogaus embriono ląstelių naudojimas gydymo tikslais daugelyje pasaulio šalių, tarp jų ir Lietuvoje, yra draudžiamas. Kaip alternatyva dažnai gydymui siūloma naudoti iš virkštelės ar placentos išskirtas kamienines ląsteles. Gimus kūdikiui, tokios ląstelės kartais atiduodamos saugoti specialiose saugyklose, o prireikus (ląstelių savininkui susirgus) jos galėtų būti naudojamos gydymui. Tiesa, pasaulinė praktika rodo, kad toks pritaikymo dažnis nėra didelis. Tačiau reikia pripažinti ir tai, kad nuostata saugoti savas ląsteles saugyklose taip pat nėra sena, todėl, matyt, ląstelių savininkai yra dar pakankamai jauni ir sveiki.

Kita vertus, mokslui sparčiai žengiant pirmyn, atsiranda galimybės gydymui naudoti ir savas kamienines ląsteles, išskirtas iš suaugusio organizmo audinių. Šių ląstelių tyrimas ir naudojimas gydymui neprieštarauja visuotinai priimtoms etikos normoms. Norint išvengti imuninio konflikto, stengiamasi naudoti savas, autologines, nediferencijuotas, dar vadinamas pirmtakinėmis, kamienines ląsteles. Seniausias suaugusio organizmo kamieninių ląstelių naudojimo gydymui pavyzdys – kaulų čiulpų persodinimas sergant kraujo vėžiu. Tuo tikslu gali būti naudojamos tiek savos, tiek artimų giminaičių ar visai negiminingų donorų ląstelės. Kitų ligų gydymui bandoma naudoti tiek tų pačių kaulų čiulpų, tiek ir kitų organų kilmės nediferencijuotas ląsteles. Persodinant kamienines ląsteles ieškoma galimybių pagydyti ar palengvinti kai kurių organų ar audinių pažeidimų simptomus ir kitas, dažnai su organizmo senėjimu siejamas negalias, tokias kaip Parkinsono, Alzheimerio ligos, diabetas, miokardo infarktas, kai kurių formų vėžio susirgimai ir kt.

Vilniaus universiteto Biochemijos institutas jau daug metų bendradarbiauja su VU Santariškių klinikų Širdies chirurgijos centro mokslininkais. Kaip modelį naudojant laboratorinį triušį, įsisavinti skersaruožio raumens kilmės kamieninių ląstelių gavimo ir jų padauginimo kultūroje būdai, išmokta tokias autologines ląsteles naudoti triušio eksperimentinio širdies infarkto pažeidimo gydymui.

Persodinant ląsteles, susiduriama su jų gyvybingumo problema, todėl paskutinių metų mūsų darbai buvo skirti transplantavimui ruošiamų kamieninių ląstelių atsparumui neigiamam aplinkos poveikiui didinti. Tuo tikslu buvo ieškoma genetinių modifikacijų, kurios pagerintų transplantuotų ląstelių išgyvenimą patologiniame židinyje.

Greta šių darbų, bendradarbiaudami su VU Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centru ir su tais pačiais VU Santariškių klinikų Širdies chirurgijos centro mokslininkais, panaudodami lazeriu mikrostruktūrizuotus karkasus ir kamienines ląsteles, ieškome būdų, kaip sukonstruoti dirbtinius audinius, skirtus širdies ir kraujagyslių chirurgijai. Kamieninės ląstelės, tiek embriono, tiek ir suaugusio organizmo kilmės, yra labai įdomus tyrimo objektas, o sukauptos žinios apie jas būtinai patarnaus žmogaus sveikatai.