39.11: Hodowla komórek macierzystych

Badania nad komórkami macierzystymi mają na celu znalezienie sposobów wykorzystania komórek macierzystych do regeneracji i naprawy uszkodzeń komórkowych. Z biegiem czasu większość dorosłych komórek ulega zużyciu w wyniku starzenia się i traci zdolność do podziału i naprawy. Komórki macierzyste nie wykazują określonej morfologii ani funkcji. Dorosłe komórki macierzyste, które istnieją jako niewielki podzbiór komórek w większości tkanek, nadal się dzielą i mogą różnicować się w szereg wyspecjalizowanych komórek zwykle tworzonych przez tę tkankę. Komórki te umożliwiają organizmowi odnawianie i naprawę tkanek ciała.

Mechanizmy, które powodują, że niezróżnicowana komórka staje się wyspecjalizowaną komórką, są słabo poznane. W warunkach laboratoryjnych możliwe jest nakłonienie komórek macierzystych do różnicowania się w wyspecjalizowane komórki poprzez zmianę fizycznych i chemicznych warunków wzrostu. Eksperymentalnie wykorzystuje się kilka źródeł komórek macierzystych, które klasyfikuje się ze względu na ich pochodzenie i potencjał do różnicowania. Ludzkie embrionalne komórki macierzyste (hESC) są ekstrahowane z zarodków i są pluripotencjalne. Dorosłe komórki macierzyste, które są obecne w wielu narządach i zróżnicowanych tkankach, takich jak szpik kostny i skóra, są multipotencjalne, a ich różnicowanie jest ograniczone do typów komórek znajdujących się w tych tkankach.

Komórki macierzyste wyizolowane z krwi pępowinowej są również multipotencjalne, podobnie jak komórki z zębów mlecznych (zęby mleczne). Naukowcy opracowali niedawno indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) z dorosłych komórek macierzystych myszy i ludzi. Komórki te są genetycznie przeprogramowanymi multipotencjalnymi dorosłymi komórkami, które działają jak embrionalne komórki macierzyste; Są zdolne do generowania komórek charakterystycznych dla wszystkich trzech listków rozrodczych.

Ze względu na ich zdolność do dzielenia się i różnicowania w wyspecjalizowane komórki, komórki macierzyste stanowią potencjalne leczenie chorób takich jak cukrzyca i choroby serca. Terapia komórkowa odnosi się do leczenia, w którym komórki macierzyste indukowane do różnicowania się w naczyniu wzrostowym są wstrzykiwane pacjentowi w celu naprawy uszkodzonych lub zniszczonych komórek lub tkanek. Aby zastosować terapię komórkową, należy pokonać wiele przeszkód. Chociaż embrionalne komórki macierzyste mają niemal nieograniczony zakres potencjału różnicowania, są postrzegane jako obce dla układu odpornościowego pacjenta i mogą powodować odrzucenie. Również niszczenie embrionów w celu wyizolowania embrionalnych komórek macierzystych rodzi poważne wątpliwości natury etycznej i prawnej.

Natomiast dorosłe komórki macierzyste wyizolowane od pacjenta nie są postrzegane przez organizm jako obce, ale mają ograniczony zakres różnicowania. Niektóre osoby przechowują krew pępowinową lub zęby mleczne swojego dziecka, przechowując te źródła komórek macierzystych do wykorzystania w przyszłości, jeśli ich dziecko będzie tego potrzebować. Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste są uważane za obiecujący postęp w tej dziedzinie, ponieważ ich stosowanie pozwala uniknąć prawnych, etycznych i immunologicznych pułapek związanych z embrionalnymi komórkami macierzystymi.

Ten tekst został zaadaptowany z openstax Anatomia i fizjologia 2e, Sekcja 3.6: Różnicowanie komórek.

Hodowla komórek macierzystych to proces hodowli komórek macierzystych in vitro w optymalnych warunkach.

Komórki macierzyste mają szeroki zakres zastosowań medycznych, takich jak regeneracja tkanek i narządów.

Próbki komórek macierzystych są zwykle ekstrahowane z tkanek dorosłych lub embrionalnych.

Próbki te są następnie przenoszone do plastikowych naczyń hodowlanych pokrytych warstwą zasilającą składającą się z inaktywowanych mysich embrionalnych komórek fibroblastów, które zapewniają niezbędne interakcje międzykomórkowe i składniki odżywcze; i zapobiegać spontanicznemu różnicowaniu się komórek macierzystych.

Naczynie hodowlane jest uzupełniane pożywką zawierającą przede wszystkim hormony wzrostu i niezbędne składniki odżywcze. Odżywia komórki macierzyste, które dzielą się i rozprzestrzeniają na szalce hodowlanej, tworząc kolonie.

Po wyhodowaniu do wymaganego rozmiaru, kolonie te są delikatnie usuwane i poddawane pasażowi, gdzie są dalej ponownie powlekane lub wielokrotnie subhodowane w celu stworzenia czystej i stale rosnącej linii komórkowej.

Istniejąca linia komórkowa może dać początek milionom komórek macierzystych in vitro. Tak więc partia tych hodowanych komórek macierzystych może zostać zamrożona do wykorzystania w przyszłości.