Quelles sont les utilisations potentielles des cellules souches humaines et les obstacles qui doivent être surmontés avant que ces utilisations potentielles seront réalisées?
Il existe de nombreuses façons dont les cellules souches humaines peuvent être utilisées dans la recherche et la clinique. Des études sur les cellules souches embryonnaires humaines donneront des informations sur les événements complexes qui se produisent au cours du développement humain. Un objectif principal de ce travail est d'identifier comment indifférenciée cellules souches deviennent des cellules différenciées qui forment les tissus et organes. Les scientifiques savent que la rotation des gènes sur et en dehors est au centre de ce processus. Certaines des conditions médicales les plus graves, comme le cancer et les anomalies congénitales, sont dues à des anomalies de la division cellulaire et la différenciation. Une compréhension plus complète des contrôles génétiques et moléculaires de ces processus peut fournir des renseignements sur la façon dont ces maladies se posent et de proposer de nouvelles stratégies pour la thérapie. Contrôler la prolifération Prévisible et la différenciation cellulaire nécessite des recherches supplémentaires de base sur les signaux moléculaires et génétiques qui régulent la division cellulaire et de la spécialisation. Alors que les développements récents avec des cellules iPS suggèrent certains des facteurs spécifiques qui peuvent être impliqués, les techniques doivent être conçues pour introduire ces facteurs en toute sécurité dans les cellules et contrôler les processus qui sont induits par ces facteurs.
Les cellules souches humaines sont actuellement utilisées pour tester de nouveaux médicaments. De nouveaux médicaments sont testés pour la sécurité sur les cellules différenciées provenant humaines pluripotentes lignées cellulaires. D’autres types de lignées cellulaires ont une longue histoire d'être utilisé de cette façon. Des lignées de cellules cancéreuses, par exemple, sont utilisées pour cribler des médicaments potentiels anti-tumoraux. L'existence de cellules souches pluripotentes permettrait le dépistage de drogues dans un large éventail de types cellulaires. Cependant, pour dépister les drogues de manière efficace, les conditions doivent être identiques lorsque l'on compare les différents médicaments. Par conséquent, les chercheurs doivent être en mesure de contrôler avec précision la différenciation des cellules souches dans le type cellulaire spécifique sur lequel les médicaments sont testés. Pour certains types de cellules et tissus, les connaissances actuelles des signaux contrôlant la différenciation est loin d'être en mesure d'imiter ces conditions précisément pour générer de spopulations pures de cellules différenciées pour chaque médicament testé.
Peut-être le potentiel d’application le plus important de cellules souches humaines est la génération de cellules et tissus qui pourraient être utilisés pour des thérapies àbase de cellules. Aujourd'hui, les organes et les tissus donnés sont souvent utilisés pour remplacer le tissu malade ou détruit, mais la nécessité pour les tissus et organes transplantables dépasse de loin l'offre disponible. Les cellules souches, dirigées à se différencier en des types cellulaires spécifiques, offrent la possibilité d'une source renouvelable de cellules et tissus de remplacement pour traiter les maladies , y compris la dégénérescence maculaire, une lésion de la moelle épinière, accident vasculaire cérébral, les brûlures, les maladies cardiaques, le diabète, l' arthrose et la polyarthrite rhumatoïde.
Par exemple, il peut devenir possible de générer des cellules du muscle cardiaque en bonne santé dans le laboratoire, puis transplanter ces cellules chez des patients atteints d’une maladie cardiaque chronique. Des recherches préliminaires chez des souris et d'autres animaux indiquent que les cellules stromales de la moelle osseuse, transplantées dans un cœur endommagé, peut avoir des effets bénéfiques. Que ces cellules peuvent générer des cellules musculaires cardiaques ou stimuler la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins qui repeupler le tissu cardiaque, ou aider par l'intermédiaire d’un autre mécanisme est activement à l'étude. Par exemple, les cellules injectées peuvent accomplir la réparation en sécrétant des facteurs de croissance, plutôt que de réellement intégrer dans le cœur. Des résultats prometteurs provenant d'études animales ont servi de base pour un petit nombre d'études exploratoires chez l'homme (pour la discussion, voir call-out boîte, " Les cellules souches peuvent réparer un cœur brisé?»). D’autres études récentes dans la culture cellulaire des systèmes indiquent qu'il est possible de diriger la différenciation des cellules souches embryonnaires ou des cellules de moelle osseuse adulte dans les cellules du muscle cardiaque
Les cellules souches peuvent Mend les cellules souches d'un coeur brisé pour le traitement futur des maladies cardiovasculaires
Les maladies cardiovasculaires (MCV), qui inclut l'hypertension, maladie coronarienne, accident vasculaire cérébral et l'insuffisance cardiaque congestive, a classé comme la première cause de décès aux États-Unis chaque année depuis 1900, sauf 1918, quand la nation a lutté avec une épidémie de grippe. Près de 2.600 Américains meurent de maladies cardiovasculaires chaque jour, environ une personne toutes les 34 secondes. Compte tenu du vieillissement de la population et les augmentations récentes relativement spectaculaires dans la prévalence des facteurs de risque cardiovasculaires comme l'obésité et le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires sera un problème de santé important dans le 21e siècle.
Les maladies cardiovasculaires peut priver le tissu cardiaque d'oxygène, tuant ainsi les cellules musculaires cardiaques (cardiomyocytes). Cette perte déclenche une cascade d'événements néfastes, y compris la formation de tissu cicatriciel, une surcharge du flux sanguin et de la capacité de pression, le sur étirage des cellules cardiaques viables qui tentent de maintenir le débit cardiaque, conduisant à une insuffisance cardiaque et la mort éventuelle. Restaurer endommagé tissus du muscle cardiaque, par la réparation ou de régénération, est donc potentiellement nouvelle stratégie pour traiter l'insuffisance cardiaque.
L'utilisation de cellules souches embryonnaires et adultes dérivées pour la réparation cardiaque est un domaine de recherche actif. Un certain nombre de types de cellules souches, y compris des cellules souches embryonnaires (ES), les cellules souches cardiaques qui réside naturellement dans le cœur, les myoblastes (cellules souches musculaires), les cellules adultes de moelle osseuse dérivées , y compris les cellules mésenchymateuses (cellules dérivées de la moelle osseuse qui donnent naissance des tissus tels que les muscles, les os, les tendons, les ligaments et les tissus adipeux), des cellules progénitrices endothéliales (cellules qui donnent lieu à l'endothélium, le revêtement intérieur des vaisseaux sanguins), et des cellules de sang de cordon ombilical , ont été étudiés comme sources possibles pour la régénération du tissu cardiaque endommagé. Tous ont été explorés dans des modèles de souris ou de rat, et certains ont été testés dans des modèles animaux plus grands, tels que les porcs.
Quelques petites études ont également été menées chez l'homme, généralement chez des patients qui subissent une chirurgie à cœur ouvert. Plusieurs d'entre eux ont démontré que les cellules souches qui sont injectées dans la circulation, soit directement dans les tissus cardiaques lésés semblent améliorer la fonction cardiaque et / ou d'induire la formation de nouveaux capillaires. Le mécanisme de cette réparation reste controversée, et les cellules souches susceptibles de régénérer les tissus cardiaques par plusieurs voies. Cependant, les populations de cellules souches qui ont été testées dans ces expériences sont très variables, comme le font les conditions de leur purification et leur application. Bien que beaucoup plus de recherches sont nécessaires pour évaluer la sécurité et d'améliorer l'efficacité de cette approche, ces expériences cliniques préliminaires montrent comment les cellules souches pourraient un jour être utilisés pour réparer les tissus cardiaques endommagés, réduisant ainsi le fardeau des maladies cardiovasculaires.
Chez les personnes qui souffrent de diabète de type 1, les cellules du pancréas qui produisent normalement l'insuline sont détruites par le système immunitaire du patient. De nouvelles études indiquent qu'il est possible de diriger la différenciation des cellules souches embryonnaires humaines en culture cellulaire pour former des cellules productrices d'insuline qui pourraient éventuellement être utilisés dans une thérapie de transplantation pour les personnes atteintes de diabète.
Pour réaliser la promesse de nouvelles thérapies à base de cellules pour des maladies répandues et débilitantes, les scientifiques doivent être capables de manipuler des cellules souches afin qu'ils possèdent les caractéristiques nécessaires à la différenciation réussie, la transplantation et la greffe. Ce qui suit est une liste d'étapes dans les traitements à base de cellules de succès que les scientifiques devront apprendre à contrôler pour apporter de tels traitements à la clinique. Pour être utile à des fins de transplantation, les cellules souches doivent être reproductible adressées à:
• Proliférez abondamment et de générer des quantités suffisantes de cellules pour la fabrication de tissus.
• Se différencier dans le type cellulaire souhaité (s).
• Survive chez le receveur après la transplantation.
• Intégrer dans le tissu environnant après la transplantation.
• Fonctionner de façon appropriée pendant la durée de la vie du receveur.
• Éviter de nuire à l'acquéreur d'aucune façon.
En outre, pour éviter le problème de rejet immunitaire, les scientifiques font des expériences avec différentes stratégies de recherche pour générer des tissus qui ne seront pas rejetées.
Pour résumer, les cellules souches offrent la promesse excitante pour les thérapies futures, mais d'importants obstacles techniques restent que seuls seront surmontées par des années de recherche intensive.
