Co jsou kmenové buňky?

Kmenové buňky jsou velice zvláštní buňky navazující na embryonální vývoj. V dospělosti slouží jako druh opravného systému a mají potenciál vyvinout se v mnoho různých typů buněk v těle. Teoreticky se mohou buď nekonečně dělit a obnovovat samy sebe, nebo se dělit a diferencovat se ve specializované buňky jako např. svalové buňky, červené krvinky nebo mozkové buňky. Kmenové buňky mají schopnost vytvářet různé typy tkání a orgánů a vyskytují se ve všech dospělých jedincích i v embryích.

Embryonální kmenové buňky, jak vyplývá z jejich názvu, se nalézají v embryích. Mohou se vyvinout (téměř) ve všechny tělesné buňky. Pro výzkumné účely se embryonální kmenové buňky získávají z embryí, která se vyvíjejí z vajíček oplodněných in vitro – na speciální klinice zabývající se oplodňováním in vitro (asistovaná reprodukce) – a pokud již nenaleznou uplatnění v reprodukci, jsou darovány k výzkumným účelů, informovanými dárci. Nicméně, některé země stanovily přísná legislativní omezení výzkumu lidských embryonálních kmenových buněk.

Dospělá kmenová buňka je nediferenciovaná buňka, která se nachází mezi diferenciovanými buňkami v tkáni či orgánu, může se obnovovat a může se diferencovat v hlavní specializované buněčné typy tkáně či orgánu. Primárními úkoly dospělých kmenových buněk v živém organismu jsou údržba a oprava tkáně, ve které se nacházejí. Někteří vědci používají nyní termín somatické kmenové buňky namísto termínu dospělé kmenové buňky.

Kmenové buňky jsou velmi zajímavé v situacích, kdy je nutné regenerovat tkáně (např. při popáleninách, roztroušené sklerose, Parkinsonově nemoci).

Kromě toho jsou v ohnisku zájmu vědců specifické faktory a podmínky, které dovolují kmenovým buňkám zůstat nespecializované. Vědcům trvalo mnoho let pokusů a omylů dovědět se, jak pěstovat kmenové buňky v laboratoři, aniž by se spontánně diferenciovaly ve specifické buněčné typy. Například, trvalo 20 let dovědět se, jak pěstovat lidské embryonální kmenové buňky v laboratoři, což následovalo po vývoji podmínek pro pěstování myších kmenových buněk. Proto je důležitou oblastí výzkumu pochopení signálů ve zralém organismu, které způsobí, aby se populace kmenových buněk množila a zůstala nespecializovaná, dokud nejsou buňky potřeba na opravu specifické tkáně. Taková informace je kritická pro vědce, pokud mají být schopni pěstovat v laboratoři pro další experimenty velká množství nespecializovaných kmenových buněk.

Kmenové buňky jsou nediferenciované či jen velmi málo diferencované buňky. Mají schopnost nekonečně se dělit v buňky stejné jako ony samy (proliferovat) anebo (za specifických podmínek) diferencovat se v buňky jednoho či několika specifických typů. Lidské kmenové buňky se nalézají v embryu či plodu, v dospělém lidském těle a pupeční šňůře. Kmenové buňky se podle svého diferenciačního potenciálu rozdělují na různé typy:    

• Progenitorové kmenové buňky se mohou specializovat pouze v jeden buněčný typ. To jsou například epidermální kmenové buňky, které regenerují kůži každý druhý den.
• Multipotentní kmenové buňky se mohou diferencovat v několik buněčných typů, např. hematopoietické kmenové buňky, které dávají vzniknout téměř všem typům krevních buněk, nebo kmenové buňky v pupečníku.
• Pluripotentní kmenové buňky se mohou diferencovat v téměř všechny typy buněk v těle jako jsou svaly, nervy, srdce a krev. Pouze kmenové buňky z embryí (blastocyst, den 7.) a plodu se dosud ukázaly jako skutečně pluripotentní.
• Totipotentní kmenové buňky se mohou diferencovat ve všechny typy buněk v těle, a tak dát vzniknout celému organismu. Jen velmi časná lidská embrya (maximálně do stádia 8-16 buněk) se skládají z totipotentních kmenových buněk.

Kvůli svému léčebnému potenciálu a souvisejícím etickým otázkám je v současnosti výzkum lidských embryonálních kmenových buněk předmětem veřejné debaty. Izolované kmenové buňky mohou být nekonečně kultivovány jako buněčné linie. Za specifických kultivačních podmínek se mohou úspěšně diferencovat in vitro v několik buněčných typů. Lékařský výzkum se soustřeďuje na programování kmenových buněk schopných vyvinout se ve specifické buněčné typy a tkáně, které by mohly být použity v regenerativní medicíně (viz buněčná terapie).

Nicméně, pluripotentní kmenové buňky, které mají největší terapeutický potenciál, se nacházejí pouze v embryích a extrakce kmenových buněk z embrya embryo zničí. To je výchozím bodem etické diskuze o zdrojích a výzkumu lidských embryonálních kmenových buněk. Současná diskuze se soustřeďuje na to, zda by dospělé kmenové buňky mohly nahradit embryonální jednak ve výzkumu i v možné výsledné léčbě.

Více informací na stránkách „Stem Cell Information“ amerického Národního Institutu Zdraví (NIH)