Lista afecţiunilor tratate cu celule stem

Medicina continuă să evolueze sub ochii noştri. Realizările ştiinţifice ale ultimelor decenii şi ritmul lor remarcabil de rapid fac lumină în unele dintre cele mai complexe procese biologice din organismul uman. Perspectivele sunt tot mai numeroase şi diverse, iar rezultatele ce vin din laboratoare îmbucurătoare şi promiţătoare. Asistăm poate la o schimbare de paradigmă prin depăşirea barierelor convenţionale. Metodele noi de diagnostic cât şi abordările terapeutice sunt tot mai surprinzătoare, dar şi ţintite şi eficiente.

Ce sunt celulele stem

Din categoria nou-intraţilor în atenţia cercetătorilor fac parte şi celulele stem. Ele stau la baza formării tuturor structurilor organismului şi după specific se întâlnesc în toate etapele ciclului de viaţă, din perioada embrionară până la maturitate, inclusiv. În ultimii ani se prefigurează aplicaţii ale acestora în terapii destinate unui număr tot mai mare de afecţiuni. Sunt două proprietăţi fundamentale pe care o celulă trebuie să le deţină pentru a putea fi considerată celulă stem:

• autoreînnoirea - capacitatea de a produce în mod continuu celule fiice identice cu celula iniţială şi
• diferenţierea - abilitatea de a se dezvolta către o celulă specializată adultă. (1)

Pornind de aici, s-a introdus noţiunea de potenţă ce arată cât de mult poate varia spectrul de diferenţiere al unei celule stem. (2) Astfel, a devenit mai uşor de întocmit o ierarhie a multitudinii de celule stem descrise până în prezent. Cu cât apar mai timpuriu în ontogeneză, cu atât potenţa lor este mai mare şi pe măsură ce organismul avansează în ciclul de viaţă potenţa scade. (3)

Clasificarea celulelor stem

1. Celule stem totipotente

Au cel mai mare spectru de potenţă deoarece se pot divide şi diferenţia practic în orice tip de structură. La om se întâlnesc pentru o perioadă foarte scurtă de timp şi anume în stadiul primordial de dezvoltare. Zigotul este o celulă stem totipotentă şi din acesta capătă contur, prin etape intermediare, viitoarele organe, dar şi structuri extraembrionare precum placenta. Primele seturi de celule derivate direct din zigot rămân totipotente până în a-4-a zi postfecundare când formează blastocistul. Din masa lui internă porneşte spre diviziune un strat de celule care pierd totipotenţa.

Din considerente etice, nu există studii care să valorifice totipotenţa celulelor stem umane în scop terapeutic. Experienţele pe modele animale confirmă faptul că nu ar trebui privite ca o resursă terapeutică. Sunt obstacole numeroase precum dificultatea de a echilibra in vitro, într-o cultură această serie celulară. Există o ordine specială, unică în fluxul de fenomene din primele zile de după fecundaţie. Cascadele de semnalizare sunt declanşate şi guvernate de activări/inactivări de gene şi semnale citokinice şi nu numai din mediul local.

2. Celulele stem pluripotente

Apar în decursul formării blastocistului, înainte chiar de implantarea sa în mucoasa uterină. Sunt cu o treaptă ierahică mai jos deoarece duc la formarea doar a structurilor embrionare precursoare de organe nu şi a structurilor extraembrionare. Astfel se mai numesc şi celule stem embrionare. Derivă din celulele totipotente şi sunt intermediare în evoluţia către cele 3 straturi germinale (ectoderm, mezoderm, endoderm) din care se concretizează organele. Prezenţa lor e limitată temporal în ontogeneză (până în ziua 14-15 postfecundare). Izolarea şi menţinerea în culturi in vitro sunt realizabile. Totuşi, sunt numeroase restricţii în aprobarea unei terapii pe baza acestui set de celule, deoarece ar însemna recoltarea lor de la embrionul timpuriu, obţinut prin fertilizare in vitro. (1, 3) Există o excepţie, menţionată în cele ce urmează.

3. Celulele stem multipotente

Au spectrul de plasticitate mai limitat, fiind capabile să se orienteze doar către unul din cele 3 straturi germinale şi apoi să se diferenţieze. Apar din ziua 14-15 când se produce gastrulaţia -amplu proces de organizare, inducţie, remaniere celulară şi orientare spaţială cu declanşarea propriu-zisă a diviziunilor din fiecare strat germinal. (1) Frontul cel mai important de celule multipotente se concretizează în perioada fetală (după săptămâna 8 de la fecundare). În timp, soarta majorităţii celulelor fiice multipotente abia formate din celulele mamă este cea a specializării sau diferenţierii, o ultimă etapă din această călătorie evolutivă către scopul final - un ţesut specific din care să se clădească un organ funcţional. Aşadar, în acest traiect temporal la adult rămân tot mai puţine celule multipotente, adăpostite în regiunile protejate şi privilegiate nutritiv ale ţesuturilor.

Ele au căpătat denumirea de celule stem somatice sau celule stem adulte şi au rol în regenerare tisulară, vindecare, creştere şi asigură înlocuirea periodică a celulelor specializate ce intră în senescenţă. Din această clasă fac parte:

• celulele stem mezenchimale care stau la baza ţesutului conjunctiv, muscular, osos, adipos,
• celule stem neuronale din care derivă neuronii, oligodendrocitele şi astrocitele,
• celulele stem hematopoietice care dau naştere hematiilor, leucocitelor, trombocitelor,
• celule stem epiteliale ce vor forma straturile de keratinocite, etc.

În 1991 s-a mai descoperit o sursă de celule stem multipotente mezenchimale: cordonul ombilical.

O echipă din Belfast condusă de dr. McElreavey izola celule fibroblast-like din gelatina Wharton, ţesut conjunctiv moale ce înglobează vasele de sânge ale cordonului ombilical. Ele exprimă molecule de aderenţă similare şi au acelaşi fenotip de suprafaţă precum celulele stem fetale. (4)

Un alt moment de glorie în studiul celulelor stem a fost în 2006 când cercetătorii S. Yamanaka şi K. Takahashi au reuşit să convertească o linie de celule stem multipotente (fibroblaşti) în celule stem pluripotente. Practic au trimis aceste celule într-un stadiu anterior, cu potenţă superioară. Reuşita a avut la bază introducerea a 4 factori de transcripţie: OCT- 3/4, SOX2, KLF4 şi c-MYC, ce se întâlnesc în celulele stem embrionare şi le ajută să-şi menţină potenţa şi homeostazia. Ani de-a rândul tehnica a fost reprodusă pentru multe alte tipuri de celule stem multipotente, iar noua clasă a primit numele de celule stem pluripotente induse (iPSC) . (2, 3)

Clasa celulelor stem multipotente a promovat cu succes studiile preclinice şi a deschis calea către aplicaţii terapeutice. iPSC sunt excepţia de la limitarea utilizării celulelor pluripotente. Sunt candidate promiţătoare şi au fost integrate în câteva trialuri clinice (pentru diabetul zaharat tip 1, de exemplu), dar e nevoie de perfecţionarea lor întrucât există riscul de apariţie a teratoamelor (2, 5).

În 2009 Institutul Naţional de Sănătate din SUA (NIH) a publicat primul ghid de reglementare a studiului pe celule stem umane, urmat de completări periodice aduse de Societatea Internaţională de Cercetare în Celule Stem (ISSCR). Se utilizează atât celule stem fetale, celule din cordonul ombilical cât şi adulte şi se lucrează pe baza unor protocoale de recoltare, prelucrare şi menţinere in vitro uniformizate pe plan mondial. Înainte de introducerea în organismul primitorului trebuie să se efectueze o serie de teste de verificare a celulelor stem pentru a garanta siguranţa procedurii. Se iniţiază screening pentru infecţii bacteriene, fungice, virale. Apoi se cercetează posibila contaminare cu alte linii celulare prin analiza PCR a unor secvenţe repetitive scurte specifice, conformaţia cromozomilor prin cariotipare, determinarea markerilor celulari prin flowcitometrie şi eventuale polimorfisme ale unei singure nucleotide tot prin tehnici PCR (2).

Celulele stem recoltate (spre exemplu cele din cordonul ombilical de la naştere) pot fi transplantate aceluiaşi individ dacă dezvoltă o boală într-un anumit moment al vieţii (transplant autolog) sau unei alte persoane (transplant allogeneic) cu consimţământul celui care donează şi verificarea histocompatibilităţii. Terapia cu celule stem are deja aplicaţii în diverse domenii medicale şi se promovează tot mai mult termenul de medicină regenerativă. Totuşi, deşi intrate în uz în centre din numeroase ţări, cele mai multe nu au primit încă aprobarea FDA. (6) Singurele unanim acceptate în terapie sunt celulele stem hematopoietice.

Lista afecţiunilor tratate cu celule stem

Există o listă de afecţiuni în care pot fi utilizate celulele stem din sângele recoltat din cordonul ombilical:

• boli hematologice - anumite tipuri de leucemii acute şi cronice, limfoame, anumite sindroame mielodisplazice, limfom Hodgkin şi non-Hodgkin, anemie aplastică, anemie Fanconi, anemie diseritropoietică congenitală, beta talasemia majoră, anemie Diamond-Blackfan, siclemie, trombocitopenie congenitală, trombastenie Glanzmann, tipuri de imunodeficienţă severă combinată, ataxie-telangiectazie, sindrom diGeorge, imunodeficienţă comună variabilă, sindromul Wiscott-Aldrich, policitemia vera, trombocitemia esenţială, mielofibroza acută, mielom multiplu, macroglobulinemie Waldenstrom,
• tulburări metabolice: mucopolizaharidoze - sindroamele Hunter, Hurler, Sanfilipp, Scheie, Morqui, Maroteaux-Lamy, mucolipidoze, tulburări leucodistrofice,
• boli lizozomale: Neimann-Pick, Sandhoff, Wolman,
• alte tulburări genetice: sindrom Lesch-Nyhan, osteopetroză,
• tumori solide pediatrice: retinoblastom, neuroblastom, meduloblastom. (7)

Celulele stem hematopoietice recoltate din măduva osoasă a unui donator adult înrudit sau neînrudit sunt transplantate de mulţi ani cu succes în diverse forme de leucemie şi limfoame. O etapă esenţială este determinarea compatibilităţii în sistemul HLA şi în diverse sisteme de grup sangvin. E prima apărută şi poate cea mai frecventă formă de terapie pe bază de celule stem. Comparativ cu celulele stem din măduva osoasă, celulele stem din sângele ombilical au o diversitate mai scăzută de molecule de suprafaţă, deci sunt mai puţin imunogene (4).

Medicina regenerativă, deşi încă neaprobată, bazată în principal pe utilizarea liniilor de celule stem mezenchimale raportează reuşite şi este practicată pe scară tot mai largă. Cele mai cunoscute sunt aplicaţiile în arsuri de grad 3 cu întindere mare, tratamente locale în artrite, spondilite, regenerare corneană prin celule stem limbice, tratamente pentru alopecie cu celule stem foliculare. (8)

Există însă o mulţime de studii pe loturi de pacienţi în care se observă ameliorări ale simptomatologiei în unele dintre cele mai frecvente boli ale prezentului. Astfel, celulele stem ar putea fi introduse şi în tratamentul diabetului zaharat de tip 1 şi 2, sclerozei multiple, bolilor Parkinson şi Alzheimer, autismului, în recuperarea post infarct miocardic, accidente vasculare cerebrale, în degenerarea retiniană, osteonecroza de cap femural, boli reumatologice, emfizem pulmonar sau BPOC. Se încearcă şi prelucrarea celulelor stem în vederea unor tratamente antitumorale. S-au descris proceduri prin care li se poate induce capacitatea de a secreta interferon β, IL-12 sau expunerea unor receptori de TNF-α (TRAIL) pe suprafaţa membranară. Plasate în micromediul tumoral ar putea distruge direct celulele transformate malign (5).

În concluzie, celulele stem prin proprietăţilor lor unice au potenţial important în tratarea majorităţii afecţiunilor cunoscute. Mai sunt procese biologice neelucidate pe deplin, iar tehnicile trebuie să fie reconfigurate şi reimaginate frecvent, însă entuziasmul pentru aceste studii este pe măsura provocărilor.