Τα βλαστοκυτταρα

εικ. 1

Ας αρχίσουμε από την ..αρχή.  Όταν γονιμοποιείται το ωάριο από το σπερματοζωάριο παράγεται το πρώτο ζυγωτό κύτταρο από το οποίο θα προκύψει ο μελλοντικός οργανισμός. Τις τρεις πρώτες μέρες από τη γονιμοποίηση, με τις διαδοχικές διαιρέσεις αυτού του αρχικού κυττάρου, δημιουργούνται 8 κύτταρα που ονομάζονται βλαστομερή (blastomeres), είναι τελείως αδιαφοροποίητα κύτταρα, από τα οποία θα δημιουργηθεί όλος ο οργανισμός αλλά και ο πλακούντας και αυτά τα κύτταρα ονομάζονται και ολοδύναμα βλαστοκύτταρα(totipotent stem cells).
Στη συνέχεια ο σχηματισμός των βλαστοκυττάρων που μοιάζει στο μικροσκόπιο με μούρο, γι αυτό και ονομάζεται morula, μπαίνει στη μήτρα και τις επόμενες 4 μέρες δημιουργείται μια διαφοροποίηση στο εσωτερικό του με τη δημιουργία της βλαστοκύστης(blastocyst) που την 6η με 7η μέρα από τη γονιμοποίηση αποτελείται από 100 περίπου κύτταρα.  Από αυτά, τα κύτταρα που βρίσκονται στην περιφέρεια θα σχηματίσουν την τροφοβλάστη(trophoblast) ενώ 20-30 κύτταρα στο εσωτερικό θα σχηματίσουν την εσωτερική κυτταρική μάζα(inner cell mass). Από τα κύτταρα της τροφοβλάστης θα προετοιμαστεί μέσω της παραγωγής ενός ενζύμου η εμφύτευση της βλαστοκύστης στο τοίχωμα της μήτρας και θα δημιουργηθεί μέρος του πλακούντα, ενώ από τα κύτταρα της εσωτερικής κυτταρικής μάζας θα προέλθουν όλα τα κύτταρα του εμβρύου, εκτός από τους ιστούς που θα υποστηρίξουν την ανάπτυξή του. ΄Εχει γίνει δηλαδή σ' αυτό το στάδιο μία πρώτη διαφοροποίηση, γι αυτό και τα κύτταρα αυτού του σταδίου λέγονται πολυδύναμα βλαστοκύτταρα(pluripotent stem cells ή embryonic stem cells).
Μετά την 7η με 8η μέρα έχει εμφυτευθεί η βλαστοκύστη στο τοίχωμα της μήτρας και τώρα ονομάζεται έμβρυο(embryo). Στις 14 μέρες από τη γονιμοποίηση το έμβρυο παίρνει τη μορφή του άξονα και στους δύο μήνες έχουν σχηματιστεί τα βασικά συστήματα του οργανισμού, μειώνοντας σταδιακά και την πολυδυναμία των κυττάρων του, μιας και αυτά διαφοροποιούνται σε κύτταρα των αντίστοιχων ιστών. Τους επόμενους 7 μήνες ολοκληρώνεται η ανάπτυξη και σ' αυτή τη φάση ονομάζεται κύημα(fetus).
Στη διαδικασία της διαφοροποίησης των αρχικών βλαστοκυττάρων
και καθώς δημιουργούνται οι ξεχωριστοί ιστοί, παραμένουν βλαστοκύτταρα στους διάφορους ιστούς και τα όργανα του σώματος τα οποία χρησιμεύουν σαν μήτρες για την αναγέννηση των ιστών και των οργάνων στα οποία βρίσκονται και τα οποία ονομάζονται πολυδύναμα(multipotent) βλαστοκύτταρα των ενηλίκων(ή adult stem cells). Τα ερεθίσματα, σήματα, που δέχονται από το ιστικό περιβάλλον, τα οδηγούν και στις αντίστοιχες διαφοροποιήσεις.   Στον ενήλικo οργανισμό υπάρχουν περίπου 20 διαφορετικά είδη τέτοιων βλαστοκυττάρων. Έχει αποδειχθεί όμως πειραματικά ότι κάτω από την επίδραση κατάλληλων ερεθισμάτων μπορεί να εξελιχθούν και σε κύτταρα διαφορετικών ιστών, διατηρώντας δηλαδή μέρος της αρχικής τους πολυδυναμίας.
Δηλαδή μπορούμε να πούμε επιγραμματικά ότι:
Τα βλαστοκύτταρα είναι αδιαφοροποίητα κύτταρα σε αντίθεση με τα διαφοροποιημένα κύτταρα των ιστών που προκύπτουν απ' αυτά. Τα διαφοροποιημένα κύτταρα επιτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες μέσω της παραγωγής αντίστοιχων πρωτεϊνών από την επιλογή των αντίστοιχων γι αυτό γονιδίων και ταυτόχρονα μπαίνουν και στη διαδικασία της γήρανσης και του θανάτου. Τα βλαστοκύτταρα μπορούν να πολλαπλασιάζονται επ' άπειρον, όντας ουσιαστικά αθάνατα, μια ιδιότητα που οφείλεται στο ότι ακριβώς είναι αδιαφοροποίητα. Γι αυτό φαίνεται να παίζουν και κεντρικό ρόλο στον καρκίνο όπου όσο πιο αδιαφοροποίητα είναι τα καρκινικά κύτταρα τόσο πιο γρήγορα πολλαπλασιάζονται.
Στην εικ. 1 φαίνεται πως παίρνουν εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα(embryonic stem cells) και τα καλλιεργούν ώστε να τα εμφυτεύσουν σε διάφορους ιστούς(πειράματα με ποντίκια). Όταν απομονώνονται ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, τότε καταστρέφεται ένα έμβρυο, οπότε δημιουργούνται ηθικά και νομικά προβλήματα που ακόμη δεν έχουν αντιμετωπιστεί, παρ' όλο που αυτό τότε είναι 4-5 ημερών. 

εικ. 2

Ας δούμε πως εκφράζεται η διαφορά ενός βλαστοκυττάρου από ένα εξειδικευμένο κύτταρο, στο DNA.
Στο βλαστοκύτταρο, το DNA(με κίτρινο) είναι τυλιγμένο χαλαρά γύρω από τις ιστόνες(με μπλε). Οι ιστόνες είναι πρωτεΐνες που γύρω τους σαν καρούλι τυλίγεται το  DNA και παίζουν πολλαπλό ρόλο στην λειτουργία του.
Στο διαφοροποιημένο κύτταρο, τα τμήματα του DNA που δεν χρειάζονται για την εξειδικευμένη λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού, είναι κλεισμένα σε σφιχτές περιελίξεις γύρω από τις ιστόνες. Μέχρι πρόσφατα υπήρχε η πεποίθηση ότι η διαφοροποίηση των κυττάρων ήταν μη αναστρέψιμη.  Ωστόσο το 2007 έγινε δυνατό ένα διαφοροποιημένο κύτταρο να επιστρέψει στην κατάσταση του αδιαφοροποίητου βλαστικού κυττάρου, με την δυνατότητα να γίνει οποιοδήποτε άλλο εξειδικευμένο, διαφοροποιημένο κύτταρο. Διαπιστώθηκε ότι ένας μικρός αριθμός γονιδίων ενεργοποιείται μόνο στα βλαστοκύτταρα και έτσι εισάγοντας αυτά τα γονίδια σε ένα διαφοροποιημένο κύτταρο αυτό επέστρεφε στην κατάσταση του αδιαφοροποίητου.


      

εικ. 3

Εδώ είναι μια εικόνα από τα βλαστοκύτταρα που υπάρχουν στον οργανισμό του ενήλικου  και τα οποία είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη, την αναγέννηση και την θεραπεία των οργάνων και των ιστών στα οποία βρίσκονται. Οι ανάγκες δηλαδή των ιστών για συνεχή αναγέννησή τους ή αποκατάσταση των βλαβών τους, καλύπτονται από τα αυτά τα βλαστικά κύτταρα, τα οποία καθώς διαφοροποιούνται παράγουν παράλληλα και νέα βλαστικά κύτταρα.  Οι περισσότεροι τύποι αυτών των βλαστοκυττάρων είναι σε χαμηλή πυκνότητα στους ιστούς και έτσι είναι πολύ δύσκολη η απομόνωσή τους. Εκεί που μπορούν να βρεθούν σε αφθονία είναι στο αίμα και στον μυελό των οστών, τα οποία όμως διαφοροποιούνται σε κύτταρα του αίματος. Μία πηγή βλαστοκυττάρων είναι τα κύτταρα του ομφαλοπλακουντιακού αίματος(cord blood stem cells) τα οποία είναι αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα και μοιάζουν με αυτά των ενηλίκων. Μια άλλη ειδική κατηγορία είναι τα αρχέγονα γεννητικά κύτταρα(primordial stem cells) που βρίσκονται στο πρώιμο αναπαραγωγικό σύστημα του εμβρύου.

εικ. 4

Στην εικ. 4 φαίνεται η δημιουργία των  επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων (induced Pluripotent Stem cells, iPS cells), στο εργαστήριο με επαναπρογραμματισμό των κυττάρων ενός ενήλικου ατόμου. Κύτταρα που μπορούν να παρθούν από τον λιπώδη ιστό, το δέρμα, τους ινοβλάστες  και να διαφοροποιηθούν σε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου είναι αναγκαίος.
Όπως γίνεται κατανοητό αυτή είναι μια δυνατότητα πολύ περισσότερο προσβάσιμη, φτηνή, δεν βάζει ηθικά ζητήματα κλπ, από το να παίρνουμε τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα.

Απ' όσα αναφέρθηκαν παραπάνω φαίνεται ότι τα βλαστοκύτταρα αποτελούν μια μεγάλη ελπίδα, τη μεγαλύτερη ίσως, για την αναγέννηση των ιστών του ανθρώπινου σώματος, οποιουδήποτε ιστού, της καρδιάς, του εγκεφάλου, του ήπατος, των νεφρών  κλπ και να αντιμετωπιστούν προβλήματα που σήμερα φαίνονται άλυτα. Θα αποτελέσει επανάσταση  στην αντιμετώπιση των ασθενειών αλλά και της επιβίωσης.
Όλη αυτή η υπόθεση όμως θα πάρει αρκετό χρόνο για τον λόγο ότι πρέπει να κατανοηθεί καλά η διαδικασία και ο έλεγχός της, βήμα προς βήμα, επειδή όπως αναφέρθηκε και πριν τα βλαστοκύτταρα παίζουν κεντρικό ρόλο και στον καρκίνο(για παράδειγμα, στην μετατροπή των διαφοροποιημένων κυττάρων σε βλαστοκύτταρα(iPS cells), ένα από τα γονίδια που ενεργοποιούνται είναι το c-Myc το οποίο είναι γνωστό ότι σχετίζεται και με τον καρκίνο). 
Η φύλαξη βλαστοκυττάρων από κύτταρα του πλακούντα, μέχρι στιγμής έχει πολλά ερωτηματικά ως προς την χρησιμότητά της για τις ασθένειες που σήμερα υποτίθεται ότι μπορεί να χρησιμοποιηθούν. Ειδικά σε αρκετές ιδιωτικές τράπεζες που έγινε έλεγχος, αποδείχθηκε  ότι  δεν γινόταν και σωστή διαχείριση του υλικού. Εξ άλλου μέχρι να γίνει δυνατή η αξιοποίηση της μεθόδου θα έχουν πιθανόν προχωρήσει και οι τεχνικές ώστε να απομονώνονται και να καλλιεργούνται βλαστοκύτταρα και από άλλους ιστούς του σώματος όπως τον λιπώδη ιστό, τους ινοβλάστες που υπάρχουν σε σχετική αφθονία και αλλού.

                                                                                  ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΠΕΤΡΙΔΗΣ
Πάρθηκαν στοιχεία και εικόνες από την
-"έκθεση για την χρήση των βλαστοκυττάρων στην βιοϊατρική έρευνα και την κλινική ιατρική" με εισηγητές τους Τ. Βιδάλη και Κ. Μανωλάκου. 
-από το site, "Learn. Genetics" του  The University of Utah.