Komórki macierzyste skóry: gdzie są i co potrafią zrobić?
Jesteśmy w trakcie tłumaczenia i aktualizacji tego materiału w Twoim języku. Poniżej dostępne jest tłumaczenie poprzedniej wersji. W celu zapoznania się z najnowszą wersją, dostępną obecnie tylko w języku angielskim, zmień język na angielski.
Skóra pełni wiele bardzo ważnych funkcji w naszym ciele. Chroni nas przed infekcjami, odwodnieniem organizmu oraz pozwala odczuwać bodźce zewnętrzne, takie jak nacisk czy ciepło. Nasza skóra podlega nieustannej odnowie w przeciągu całego naszego życia. Proces ten opiera się na działaniu szeregu różnych komórek macierzystych skóry, które utrzymują skórę w dobrym stanie.
Skóra jest wyjątkowym narządem, który zarówno nas chroni, jak również pozwala nam poczuć otaczający nas świat. Składa się z trzech warstw, z których każda zawiera wyspecjalizowane komórki.
Do codziennej naprawy skóry potrzebne są różnorodne komórki macierzyste. Naukowcy zidentyfikowali komórki macierzyste odpowiedzialne za tworzenie naskórka, mieszków włosowych oraz komórek pigmentowych.
Epidermalne komórki macierzyste są obecnie wykorzystywane w laboratoriach do hodowli skóry dla pacjentów z zagrażającymi życiu poparzeniami. Proces ten jest bardzo skomplikowany i kosztowny, a powstała skóra nie jest normalna. Nie posiada gruczołów potowych, mieszków włosowych oraz gruczołów łojowych.
Naukowcy pracują obecnie nad wynalezieniem metod hodowli skóry zawierającej więcej normalnych elementów funkcjonalnych, takich jak gruczoły łojowe czy mieszki włosowe. Przeszczepiona skóra będzie dzięki temu bardziej wytrzymała oraz poprawi to jej wygląd.
Obecnie skóra pozyskiwana w laboratorium wymaga użycia do hodowli komórek zwierzęcych. Metoda ta uznawana jest za bezpieczną, jednak naukowcy próbują wynaleźć metody hodowli niewymagające stosowania komórek zwierzęcych.
Naukowcy pracują również nad użyciem zmodyfikowanych genetycznie komórek macierzystych skóry do leczenia chorób skóry, takich jak Epidermolysis Bullosa (pęcherzykowe oddzielanie się naskórka).
W ostatnim czasie poczyniono ogromne postępy w hodowli skóry zawierającej elementy takie jak mieszki włosowe czy gruczoły. Jednak nasze ciało posiada wiele różnych rodzajów skóry; wystarczy porównać skórę dłoni i głowy. Pozyskanie wiedzy na temat hodowli różnych rodzajów skóry jest istotnym wyzwaniem do pokonania.
Największym wyzwaniem w leczeniu komórkami macierzystymi skóry jest opracowanie metod, które są łatwo dostępne i w granicach możliwości finansowych pacjentów.
Skóra człowieka oraz innych ssaków dzieli się na trzy części – naskórek (epidermę), skórę właściwą (dermę) oraz tkankę podskórną (hypodermę). Naskórek tworzy powierzchnię skóry. Zbudowany jest z kilku warstw komórek zwanych keratynocytami. Pod naskórkiem znajduje się derma, w której mieszczą się przydaki skóry (wytwory naskórka): mieszki włosowe, gruczoły potowe i łojowe. Hypoderma zawiera komórki tłuszczowe oraz gruczoły potowe.
Image adapted by permission from Macmillan Publishers Ltd:
Każdego dnia nasza skóra ulega ścieraniu i zużywaniu. Jest narażona na działanie czynników chemicznych, takich jak mydło oraz fizycznych np. tarcie skóry o ubranie, działanie promieni słonecznych. Aby utrzymać skórę w dobrym stanie, naskórek oraz przydatki skóry muszą być nieustannie odnawiane. Ponadto, w przypadku skaleczenia lub innego uszkodzenia skóry, musi nastąpić skuteczne zagojenie rany w celu ochronny organizmu przed zagrożeniami z zewnątrz, takimi jak infekcje.
To wszystko jest możliwe dzięki komórkom macierzystym skóry. To one są odpowiedzialne za ciągłą odnowę (regenerację) skóry oraz gojenie ran. Do tej pory naukowcom udało się zidentyfikować kilka różnych rodzajów komórek macierzystych skóry:
- Epidermalne komórki macierzyste są odpowiedzialne za codzienną regenerację różnych warstw naskórka. Komórki te znajdują się w warstwie podstawnej naskórka.
- Komórki macierzyste mieszka włosowego zapewniają ciągłą odnowę mieszków włosa. Mogą także odtworzyć naskórek oraz gruczoły łojowe w przypadku uszkodzenia tych tkanek. Komórki macierzyste mieszka włosowego znajdują się w różnych miejscach na całym mieszku włosa.
- Komórki macierzyste melanocytów są odpowiedzialne za odtwarzanie melanocytów, komórek pigmemetowych skóry. Melanocyty produkują melaninę i dlatego odgrywają ważną rolę w pigmentacji skóry oraz mieszków włosowych. Nie wiadomo gdzie dokładnie znajdują się te komórki u człowieka.
Niektóre badania pokazują, że inny rodzaj komórek macierzystych, zwanych mezynchemalnymi komórkami macierzystymi, występuje w skórze właściwej oraz hypodermie. To odkrycie wciąż budzi kontrowersje wśród naukowców, dlatego dalsze badania są potrzebne w celu udowodnienia, że znalezione komórki są prawdziwymi mezynchemalnymi komórkami macierzystymi oraz określenia jaką funkcję pełnią w skórze.
Epidermalne komórki macierzyste są jednym z niewielu rodzajów komórek macierzystych, które już znalazły zastosowane w leczeniu pacjentów. Dzięki odkryciu Profesora Howarda Greena w roku 1970 w USA, epidermalne komórki macierzyste mogą zostać pobrane od pacjenta, namnożone oraz użyte do wyhodowania w laboratorium naskórka w postaci arkusza nabłonkowego. Nowy naskórek jako przeszczep skórny jest następnie przenoszony z powrotem na ciało pacjenta. Ta technika jest głównie stosowana do ratowania życia pacjentów z poparzeniami trzeciego stopnia dużych powierzchni ciała. Zaledwie kilka ośrodków klinicznych na świecie z powodzeniem przeprowadza ten rodzaj terapii i jest to zabieg kosztowny. Ponadto nie jest to rozwiązanie idealne. Tylko naskórek może zostać całkowicie odbudowany przy użyciu tej metody; nowa skóra pozbawiona jest mieszków włosowych, gruczołów łojowych oraz potowych.
Jeden z obecnych kierunków badań ma na celu wyjaśnienie, w jaki sposób regenerują się wszystkie przydatki skóry. Zrozumienie tych procesów pozwoli na udoskonalenie terapii pacjentów z poparzeniami oraz innymi uszkodzeniami skóry.
Naukowcy pracują również nad znalezieniem nowych metod hodowli skóry w laboratorium. Epidermalne komórki macierzyste są obecnie hodowane na warstwie komórek pochodzących od gryzoni, tzw mysich komórek. Chociaż ten rodzaj hodowli został uznany jako bezpieczny dla pacjentów, najlepiej byłoby usunąć zwierzęcy komponent z hodowli komórek, które zostaną podane pacjentom. Tak więc, naukowcy szukają nowych, efektywniejszych metod hodowli komórkowych, które nie wymagałyby użycia komórek mysich w hodowli.
Naukowcy opracowują także nowe terapie leczenia chorób genetycznych skóry. Odkąd komórki macierzyste skóry mogą być hodowane w laboratorium, naukowcy potrafią genetycznie zmodyfikować te komórki, na przykład wprowadzić brakujący gen do komórki. Prawidłowo zmodyfikowane komórki są następnie izolowane, hodowane i namnażane w laboratorium, a następnie przeszczepiane choremu. Epidermolysis Bullosa (pęcherzykowe oddzielanie się naskórka) jest jednym z przykładów genetycznych chorób skóry, których leczenie może zostać zrewolucjonizowane poprzez zastosowanie zmodyfikowanych genetycznie komórek macierzystych w terapii. Obecnie trwają prace testujące tę technikę.
Powyższy tekst został napisany przez Melissa Maggioni oraz zrecenzowany przez Yann Barrandon.
Tłumaczenie na polski: Lukasz Cegielkowski
Zdjęcie przeszczepu skórnego pochodzi od Yann Barrandon, wcześniej opublikowane w Ronfard et al., TRANSPLANTATION 2000
Schemat struktury skóry zaadaptowany za zgodą Macmillan Publishers Ltd: Nature Reviews Genetics 3, 199-209 (March 2002), Getting under the skin of epidermal morphogenesis, Elaine Fuchs & Srikala Raghavan; doi:10.1038/nrg758; Copyright 2002.
Pozostałe zdjęcia przygotowane przez Melissa Maggioni.