MSc Božidar Dašić
Master regenerativne medicine
Uprkos napretku u razumijevanju biologije ćelija, većina odraslih tkiva kod sisara pokazuje ograničenu sposobnost regeneracije, što se prvenstveno pripisuje niskoj unutrašnjoj regenerativnoj aktivnosti. Za razliku od drugih organizama sa izraženim potencijalom za obnavljanje, sisari posjeduju ograničen broj funkcionalnih, tkivno-specifičnih ćelija koje učestvuju u procesima reparacije. Takođe, sposobnost ćelija da se dediferenciraju nakon povrede postoji, ali je prirodno slaba i zahtijeva dodatnu stimulaciju kako bi se omogućio efektivan regenerativni odgovor. (1)
Kao poseban oblik ćelija koje se mogu izolovati iz ljudskog organizma, a koje pri tom nisu specijalizovane – nemaju osobine drugih somatskih ćelija, jesu matične ćelije. One posjeduju svoje specifičnosti koje se ogledaju u dva glavna segmenta: mogućnost diferencijacije u druge vrste specijalizovanih ćelija i neograničena mogućnost samoobnavljanja.
One su u ljudskom organizmu prisutne od samog začeća, i nastavljaju biti aktivne sve do okončanja života. U samom periodu embrionalnog razvoja, njihova dominantna aktivnost i uloga ogledaju se izgradnji različitih ćelijskih kultura koje dalje vode u izgradnji tkiva i organa. Međutim tek kasnije, tokom života – u adultnom periodu, one počinju da ispoljavaju svoj reparativni potencijal ili daju svoja regenerativna svojstva.(2, 3)
Karakteristike matičnih ćelija
Nešto što je usko specifično za matične ćelije jeste njihova mogućnost da se dijele na dva načina: simetričnom i asimetričnom deobom. Simetrična deoba je karakteristična za somatske ćelije, gdje od jedne ćelije nastaju dvije njene istovjetne kopije. Sa druge strane, pored simetrične deobe, matične ćelije se karakterišu i asimetričnom deobom koja se ogleda u tome da se tokom dijeljenja ćelije dobija jedna ćelija koja zadržava sve karakteristike prethodne ćelije (iz koje je nastala) dok druga dobijena ćelija ulazi u proces diferencijacije u druge tkivno-specifične ćelije. (2, 3)
Slika 1. Prikaz simetrične (lijevo) i asimetrične (desno) deobe matičnih ćelija
Pored ove opisane karakteristike, matične ćelije su specifične iz još dva razloga, a to su: posjedovanje mogućnosti samoobnavljanja i sposobnost diferencijacije u tkivno-specifične ćelije. S bzirom na to da sama matična ćelija nije tkivno-specifična, to joj daje mogućnost da u svojoj niši ona ostane u stanju mirovanja dugi vremenski period, tek kada dođe do potrebe za njenim dijeljenjem i samoobnavljanjem ona postaje aktivna. U in vitro uslovima, kreiranjem početne kulture ćelija, te njihovom višemjesečnom proliferacijom dobiće se ogroman broj ćelija koje su u potpunosti zadržale sve osobine početne kulture, i time se može potvrditi njihova sposobnost kontinuiranog samoobnavljanja. Međutim, kako bi se u takvim uslovima održala ovakva osobenost ćelijske populacije, neophodno je dodavanje određenih i specifičnih faktora. (3)
Kada se govori o diferencijaciji ka tkivno-specifičnim ćelijama, to podrazumjeva da jedna matična ćelija, gore opisanom asimetričnom deobom, da jednu ćeliju koja će zadržati prethodne karakteristike ćelije iz koje je nastala, dok će druga ćelija krenuti u proces u kojem će dobiti karakteristike ćelije određenog tkiva u koje će diferentovati, odnosno dobiće i morfološki oblik i funkcionalne karakteristike ćelije određenog tkiva. Da bi matična ćelija krenula u ovakav proces, na nju moraju djelovati faktori kako iz same spoljašnjosti, ali i iz unutrašnjosti same matične ćelije. Kada dođe do sadejstva svih faktora, nastaje promjena u samoj strukturi DNK koja dalje upravlja diferencijacijom u tkivno-specifične ćelije. Takođe ova sposobnost zavisi i od same lokalizacije matičnih ćelija. Ako govorimo o gastrointestinalnom traktu i ćelijama sluznice crijeva, one se konstantno dijele i diferenciraju jer sama sluznica crijeva se neprekidno obnavlja. Nasuprot njima, matične ćelije srca u proces diferencijacije ulaze samo u specifičnim okolnostima. (3)
Klasifikacija matičnih ćelija
Kod klasifikacije matičnih ćelija, postoje dva osnovna kriterijuma na osnovu kojih je ona urađena, a to su: potencijal za diferencijaciju i porijeklo – tkivo iz kojeg su dobijene.
Kada je riječ o klasifikaciji prema potencijalu za diferencijaciju, matične ćelije se mogu klasifikovati u tri grupe:
– Pluripotentne matične ćelije – sposobnost ove ćelije jeste da se diferencira u bilo koju ćeliju endoderma, mezoderma ili ektoderma, gdje se njihovom daljom specijalizacijom mogu dobiti sve ćelije jednog organizma.
– Multipotentne matične ćelije – ovakva ćelija ima sposobnost da diferentuje samo u ćelije jednog klicinog lista, te se dobijaju izolacijom iz adultnih tkiva. Glavni predstavnici ovakvog oblika matičnih ćelija jesu hematopoetske matične ćelije. (3, 4)
– Unipotentne matične ćelije – kako im i samo ime kaže, ove ćelije imaju mogućnost da se diferenciraju samo ka jednoj vrsti ćelija, odnosno samo u one ćelije tkiva iz kojeg su izolovane. Specifični predstavnici ćelija ove vrste su hepatociti.
Ako posmatramo porijeklo ćelija, odnosno iz kojeg tkiva su izolovane, tu se može napraviti klasifikacija na: embrionalne matične ćelije (ESC), adultne matične ćelije (ASC) i kao posebna kategorija indukovane pluripotentne matične ćelije (iPSC). (3)
Prvi put izolovane 1981. godine, embrionalne matične ćelije (ESC) predstavljaju vrstu ćelija koja se izoluje iz blastociste – embrionalni oblik koji nastaje četvrtog dana nakon oplodnje jajne ćelije. (3,5) Glavna specifičnost ovog oblika matičnih ćelija jeste da one imaju sposobnost pluripotentnosti sa neograničenim stepenom proliferativne sposobnosti. (3)
Adultne matične ćelije (ASC) predstavljaju vrstu matičnih ćelija koje se dobijaju izolacijom iz tkiva odraslog organizma, odnosno iz tkiva koje je već u potpunosti diferentovano. Glavna funkcija ove vrste ćelija je da se homeostaza tkiva održava konstantnom. Između njih i embrionalnih matičnih ćelija postoji značajna razlika koja se ogleda u smanjenoj sposobnosti proliferacije i diferencijacije u odnosu na ESC. Naime, ASC se mogu diferentovati samo u ćelije tkiva iz kojeg su dobijene, iako je u in vitro uslovima dokazano drugačije ta mogućnost ostaje samo za pomenute uslove. (3)
Kao treća, posebna kategorija, matičnih ćelija jesu indukovane pluripotentne matične ćelije (iPSC). Ovakve ćelije imaju gotovo sve karakteristike embrionalnih matičnih ćelija, ali su dobijene izolacijom iz tkiva odrasle osobe. Tretiranjem takvih ćelija određenim tehnikama i faktorima, jedna somatska ćelija se može vratiti u svoj prethodni oblik – matičnu ćeliju. (3)
Reference:
- Shah S, Ghosh D, Otsuka T, Laurencin CT. Classes of Stem Cells: From Biology to Engineering. Regen Eng Transl Med. 2024;10(3):309-322. doi:10.1007/s40883-023-00317-x
- Zakrzewski W, Dobrzyński M, Szymonowicz M, Rybak Z. Stem cells: past, present, and future. Stem Cell Research & Therapy. 2019;10(1).
- Ljujić B, Gazdić Janković M, Bojić S, Stojković M. Uvod u biologiju matičnih ćelija. Kragujevac: Univerzitet u Kragujevcu Fakultet medicinskih nauka; 2018.
- Poliwoda S, Noor N, Downs E, et al. Stem cells: a comprehensive review of origins and emerging clinical roles in medical practice. Orthop Rev (Pavia). 2022;14(3):37498. Published 2022 Aug 25. doi:10.52965/001c.37498
- Aksentijević M. Informisanost i stavovi farmaceuta iz primarne zdravstvene zaštite sa teritorije Republike Srbije o efikasnosti i značaju primene matičnih ćelija u medicinske svrhe [Master rad]. [Univerzitet u Kragujevcu Fakultet medicinskih nauka]; 2022.
