Ce este o celulă stem?

O celulă stem este o celulă care are capacitatea de a se diviza (auto-replicare) pentru o perioadă nedeterminată – adesea pe toată durata vieții organismului. În condiții adecvate sau dacă primesc semnalele potrivite, celulele stem pot da naștere (se diferențiază) la numeroasele tipuri diferite de celule care alcătuiesc organismul. Altfel spus, celulele stem au potențialul de a se dezvolta în celule mature care au forme caracteristice și funcții specializate, cum ar fi celulele cardiace, celulele pielii sau celulele nervoase.

Potențialul de diferențiere al celulelor stem: Concepte de bază și definiții

Mulți dintre termenii utilizați pentru a defini celulele stem depind de comportamentul celulelor în organismul intact (in vivo), în condiții specifice de laborator (in vitro) sau după transplantul in vivo, adesea într-un țesut diferit de cel din care au fost derivate celulele stem.

De exemplu, se spune că ovulul fertilizat este totipotent – de la latinescul totus, care înseamnă întreg – deoarece are potențialul de a genera toate celulele și țesuturile care alcătuiesc un embrion și care susțin dezvoltarea sa în uter. Oul fertilizat se divide și se diferențiază până când produce un organism matur. Mamiferele adulte, inclusiv oamenii, sunt alcătuite din mai mult de 200 de tipuri de celule. Acestea includ celule nervoase (neuroni), celule musculare (miocite), celule ale pielii (epiteliale), celule sanguine (eritrocite, monocite, limfocite etc.), celule osoase (osteocite) și celule cartilaginoase (condrocite). Alte celule, care sunt esențiale pentru dezvoltarea embrionară, dar care nu sunt încorporate în corpul embrionului, includ țesuturile extraembrionare, placenta și cordonul ombilical. Toate aceste celule sunt generate dintr-o singură celulă totipotentă – zigotul sau oul fertilizat.

Cei mai mulți oameni de știință folosesc termenul pluripotent pentru a descrie celulele stem care pot da naștere la celule derivate din toate cele trei straturi germinative embrionare – mezoderm, endoderm și ectoderm. Aceste trei straturi germinative reprezintă sursa embrionară a tuturor celulelor din organism (a se vedea figura 1.1. Diferențierea țesuturilor umane). Toate cele mai multe tipuri diferite de celule specializate care alcătuiesc corpul sunt derivate din unul dintre aceste straturi germinale (a se vedea Tabelul 1.1. Straturile germinale embrionare din care se dezvoltă țesuturile diferențiate). “Pluri” – derivat din latinescul plures – înseamnă mai mulți sau multe. Astfel, celulele pluripotente au potențialul de a da naștere oricărui tip de celule, o proprietate observată în cursul natural al dezvoltării embrionare și în anumite condiții de laborator.

Celula stem unipotentă, un termen care se aplică de obicei unei celule din organismele adulte, înseamnă că celulele în cauză sunt capabile să se diferențieze de-a lungul unei singure linii genetice. “Uni” este derivat din cuvântul latin unus, care înseamnă unul. De asemenea, se poate ca celulele stem adulte din multe țesuturi diferențiate și nedeteriorate să fie de obicei unipotente și să dea naștere unui singur tip de celule în condiții normale. Acest proces ar permite o stare constantă de auto-reînnoire a țesutului. Cu toate acestea, dacă țesutul se deteriorează și este necesară înlocuirea mai multor tipuri de celule, celulele stem pluripotente pot fi activate pentru a repara daunele.

Celula stem embrionară este definită prin originea sa – adică din unul dintre cele mai timpurii stadii de dezvoltare a embrionului, numit blastocist. Mai exact, celulele stem embrionare sunt derivate din masa celulară interioară a blastocistului într-un stadiu anterior implantării acestuia în peretele uterin. Celula stem embrionară se poate autoreplica și este pluripotentă – poate da naștere la celule derivate din toate cele trei straturi germinative.

Celula stem adultă este o celulă nediferențiată (nespecializată) care se găsește într-un țesut diferențiat (specializat); aceasta se poate reînnoi și se poate specializa pentru a produce toate tipurile de celule specializate ale țesutului din care a provenit. Celulele stem adulte sunt capabile să se autoreînnoiască pe toată durata de viață a organismului. Surse de celule stem adulte au fost descoperite în măduva osoasă, în fluxul sanguin, în corneea și retina ochiului, în pulpa dentară a dintelui, în ficat, în piele, în tractul gastrointestinal și în pancreas. Spre deosebire de celulele stem embrionare, în acest moment, nu există celule stem adulte izolate care să fie capabile să formeze toate celulele organismului. Altfel spus, nu există, în acest moment, nicio dovadă că există o celulă stem adultă care să fie pluripotentă.

Figura 1.1. Diferențierea țesuturilor umane.

(© 2001 Terese Winslow, Caitlin Duckwall)

Tabel 1.1. Straturile germinale embrionare din care se dezvoltă țesuturile diferențiate

Stratul germinal embrionar	Tesut diferențiat
Endoderm	Timus Glande tiroidiene, paratiroide Laringe, trahee, plămân Vezică urinară, vagin, uretră Organe gastrointestinale (GI) (ficat, pancreas) Învelișul tractului gastrointestinal Învelișul tractului respirator
Mesoderm	Măduva osoasă (sânge) Cortexul suprarenal Tesut limfatic Scheletic, mușchiul neted și cardiac Tesut conjunctiv (inclusiv osul, cartilagii) Sistemulrogenital Ceafă și vase de sânge (sistem vascular)
Ectoderm	Piatra Tesut neural (neuroectoderm) Medularul suprarenal Glanda hipofiză Tesut conjunctiv al capului și al feței Ochi, urechi

.