Kmeňové bunky sú základom života a otvárajú nové možnosti v modernej medicíne.“

Druhy kmeňových buniek a ich funkcie

Géniovia s výnimočnými vlastnosťami

Existujú rôzne druhy kmeňových buniek. Klasifikujú sa podľa troch rôznych kritérií:

  • Klasifikácia podľa typu bunky
  • Klasifikácia podľa ontogenetického veku
  • Klasifikácia podľa potenciálu diferencovania

 

Klasifikácia podľa typu bunky

Klasifikácia podľa typu bunky je založená na princípe toho, na aký typ buniek sa dokážu pôvodné bunky diferencovať. Napríklad z krvnej kmeňovej bunky sa nedokáže vytvoriť nová kosť ani nervová bunka.

 

Hematopoetické kmeňové bunky

Hematopoetické kmeňové bunky sa označujú aj ako krvné kmeňové bunky. Z toho možno ľahko uhádnuť ich funkciu: Tieto kmeňové bunky majú na starosti kompletnú krvotvorbu. Krvné bunky majú len veľmi obmedzenú životnosť. Denne sa musí v tele dospelého človeka vytvoriť asi 200 miliárd erytrocytov (červených krviniek), 120 miliárd leukocytov (bielych krviniek) a 150 miliárd trombocytov (krvných doštičiek).

 

Mezenchymálne kmeňové bunky

Ako mezenchymálne kmeňové bunky sa označujú pôvodné bunky väzivových tkanív. Z nich sa tvoria kosti a chrupky, ale aj svaly, väzivá a šľachy. Nachádzajú sa najmä v tkanive pupočníka.

stammzellen-arten-aufgaben-fettgewebe-mesenchymal

Ľudské tukové tkanivo obsahuje množstvo zrelých tukových buniek, ako aj adultných, mezenchymálnych kmeňových buniek a vďaka tomu je cenným zdrojom kmeňových buniek.

 

Neuronálne kmeňové bunky

Z neuronálnych kmeňových buniek sa tvoria nervové bunky, najmä mozgové bunky. Zaujímavé sú najmä z hľadiska výskumu neurodegeneratívnych ochorení, ako demencia alebo Parkinsonova choroba, ale aj traumatických zranení, napríklad po cievnej mozgovej príhode alebo ťažkých telesných zraneniach v dôsledku nehody. Existuje nádej, že pomocou neuronálnych kmeňových buniek bude možné naštartovať procesy opráv a minimalizovať tak poškodenia.

 

Klasifikácia podľa ontogenetického veku

Ontogenézou sa v biológii označuje vývoj jednotlivca – od vajíčka až po pohlavne zrelý organizmus. V rámci klasifikácie podľa ontogenetického veku sa rozlišujú embryonálne, fetálne a adultné kmeňové bunky. Odzrkadľujú rozličné stupne ľudského vývoja – od oplodneného vajíčka cez embryo až po dospelého.

 

Život embryonálnych kmeňových buniek je veľmi krátky. Adultné kmeňové bunky sa delia po celý život.

 

Embryonálne kmeňové bunky

Embryonálne kmeňové bunky sú aktívne už na začiatku ľudského života – ešte dávno pred narodením. Sú „matkou všetkých buniek“ a dokážu sa z nich vyvinúť všetky konkrétne typy buniek. Existujú však len veľmi krátko – konkrétne počas vývoja blastocysty, štádia embrya po približne troch až štyroch dňoch po oplodnení. V lekárskej praxi to však znamená, že by sme museli pestovať embryá a následne ich potom ničiť. Z tohto dôvodu sú embryonálne kmeňové bunky mimoriadne eticky sporné.

 

Adultné kmeňové bunky

Adultné kmeňové bunky z kostnej drene a ďalších orgánov sú záložníkmi nášho organizmu. Poskytujú náhradu za zaniknuté bunky. Nedokážu sa však už diferencovať na všetky typy buniek organizmu ako embryonálne kmeňové bunky. Navyše takisto nie sú tak vitálne ako kmeňové bunky z pupočníkovej krvi. Neskôr sa dajú získať len veľmi náročnou, rizikovou a nákladnou metódou.

 

Neonatálne kmeňové bunky

Kmeňové bunky z pupočníkovej krvi už patria k adultným bunkám. Sú však mimoriadne mladé a potentné. Preto patria do samostatnej kategórie – neonatálne kmeňové bunky.

Odber a následné uloženie pupočníkovej krvi pri pôrode je najjednoduchší a eticky bezproblémový spôsob získania mladých, potentných, vlastných kmeňových buniek, ktoré možno využiť na lekárske účely.

 

 

Dôvody na uloženie neonatálnych kmeňových buniek z pupočníka

  • Získanie neonatálnych kmeňových buniek je jednoduché a bezpečné.
  • Kryokonzervované kmeňové bunky z pupočníkovej krvi, teda zamrazené tekutým dusíkom na asi -180 °C, nestarnú a zachovávajú si svoje vitálne vlastnosti.
  • Pre vlastné telo sú najlepšie prijateľné – vlastnosti tkaniva sa zhodujú na 100 percent.
  • Nedochádza k žiadnym reakciám odmietnutia, čo predstavuje veľkú výhodu najmä v oblasti regeneratívnej medicíny.
  • Po uskladnení možno kmeňové bunky z pupočníka za určitých podmienok použiť aj pre chorých súrodencov.
  • V klinických štúdiách po celom svete prebiehajú skúšky novej liečby a oblastí využitia.

Klasifikácia podľa potenciálu diferencovania

Pri klasifikácii na základe potenciálu diferencovania ide o to, koľko rôznych typov buniek môže vzniknúť z kmeňovej bunky. V konečnom dôsledku nie je každá kmeňová bunka rovnaká. Aj tu však existuje hierarchia od všeobecných po špeciálne zamerané bunky. Platí základné pravidlo: Čím skôr sa kmeňová bunka vyvinie, tým väčší je jej potenciál diferencovania.

 

Omnipotentné/totipotentné kmeňové bunky

Omnipotentné, prípadne totipotentné kmeňové bunky dokážu vytvoriť kompletný organizmus. Z oplodneného vajíčka, takzvanej zygoty, sa delením buniek vyvinie embryo. Omnipotentné kmeňové bunky existujú len vo veľmi krátkej fáze embryonálneho vývoja: do štádia blastocysty, keď je po oplodnení embryo 3 – 4 dni staré. Vtedy vznikajú základy všetkých orgánov a tkanív. V blastocyste sa bunky usporiadajú. Z vonkajších vrstiev vznikne takzvaný trofoblast. Z neho sa vytvorí plodový vak, pupočník a placenta. Z vnútorných bunkových vrstiev vznikne embryoblast. Z neho vznikne kompletný človek.

stammzellen-arten-aufgaben-totipotente-stammzellen

Po spojení ženského vajíčka a mužskej spermie vznikne delením moruly zygota. U človeka dochádza k tomuto štádiu vývoja počas embryogenézy, Keď má bunkový útvar 16 blastomér. Morula vzniká približne štyri dni po oplodnení. Počas tohto obdobia sú kmeňové bunky totipotentné, teda dokáže sa z nich vytvoriť úplne nový organizmus spolu s placentou, plodovým vakom a pupočníkom.

 

Pluripotentné kmeňové bunky

Pluripotentné kmeňové bunky majú takisto schopnosť diferencovať sa na všetky druhy buniek. Nemôže z nich však už vzniknúť úplne nový organizmus. Pluripotentné kmeňové bunky sa využívajú najmä pri výskume kmeňových buniek a v tkanivovom inžinierstve. V druhom prípade je cieľom vypestovať nové tkanivo s jeho trojdimenzionálnou štruktúrou a komplexnými funkciami. Jedného dňa by tak bolo možné úplne nahradiť poškodené orgány.

 

Multipotentné kmeňové bunky

Multipotentné kmeňové bunky sa dokážu diferencovať na rôzne typy buniek svojho tkaniva. Z hematopoetických kmeňových buniek napríklad vznikajú všetky zložky krvi, ako sú erytrocyty, leukocyty a trombocyty. Neuronálne kmeňové bunky dokážu vytvoriť rôzne bunky mozgu, nedokážu sa však z nich vyvinúť svalové ani srdcové bunky.

 

Oligopotentné kmeňové bunky

Oligopotentné kmeňové bunky sa ešte dokážu diferencovať na niekoľko málo typov buniek svojho tkaniva. Krvotvorné kmeňové bunky sú multipotentné. Po ich delení sa môžu z dcérskej bunky ďalej vyvinúť myeloidné alebo lymfoidné kmeňové bunky. Oba tieto druhy kmeňových buniek sú už len oligopotentné ((ohne i)). Z myeloidných kmeňových buniek vzniknú erytrocyty, granulocyty, trombocyty a monocyty. Z lymfoidných kmeňových buniek sa vytvorí časť imunitného systému – konkrétne T-lymfocyty, B-lymfocyty a K-lymfocyty.

 

Unipotentné kmeňové bunky

Unipotentné kmeňové bunky sú v tejto hierarchii kmeňovými bunkami s najnižším potenciálom diferencovania. Dokáže sa z nich vyvinúť len rovnaký typ buniek. Príkladom unipotentných kmeňových buniek sú spermatogonálne kmeňové bunky. Nachádzajú sa v semenníkoch. Môžu z nich vzniknúť len spermie.