Καλλιέργεια βλαστοκυττάρων και χρήση

Για την καλλιέργεια των βλαστοκυττάρων απαιτούνται (ι)μυελός των οστών λαμβανόμενος συνήθως από την ηλιακή ακκρολοφία των οστών της πυέλου,(ιι) αίμα ληφθέν από το δότη των βλαστοκυττάρων,(ιιι) βιολογικός καθαρός χώρος που πληρεί τους όρους ασηψίας.
Μετά τη λήψη τους,ο μυελός των οστών και το αίμα μεταφέρονται στη μονάδα καλλιέργειας βλαστοκυττάρων. Ο ορρός που θα χρησιμοποιηθεί ως θρεπτικό υλικό της κυτταρικής καλλιέργειας διαχωρίζεται από το αίμα με φυγοκέντρηση προς παρασκευή του καλλιεργητικού μέσου των κυττάρων.Στη συνέχεια ο μυελός των οστών καλλιεργείται σε ένα τρυβλίο με το καλλιεργητικό μέσο.Γίνονται επανακαλλιέργειες των κυττάρων για την απόκτηση μεγάλου αριθμού αυτών με συνεχή ανανέωση του θρεπτικού υλικού και των άλλων απαραίτητων ουσιών.
Στην περίπτωση της οστικής αναγέννησης,τα βλαστικά κύτταρα σπέρνονται επάνω σε ένα βιουλικό,όπως π.χ. ο υδροξυαπατίτης και καλλιεργούνται για περίπου 2 εβδομάδες μέσα σε ένα καλλιεργητικό μέσο παρουσία ενός επάγοντος την οστεογένεση παράγοντα διαφοροποίησης.Το αποτέλεσμα είναι ένα υβρίδιο αποτελούμενο από τα κύτταρα που παράγουν μεγάλα ποσά εξωκυττάριας ουσίας και το βιουλικό.

Βλαστοκύτταρα και αρθρικές παθήσεις

Τα χονδροκύτταρα παράγουν μεγάλες ποσότητες κολλαγόνου τύπου ΙΙ και μια γλυκοπρωτείνη,την πρωτεογλυκάνη.Παράγοντας αυτές τις πρωτείνες,οι χόνδροι είναι ικανοί να κατακρατούν μεγάλες ποσότητες νερού που λειτουργεί σαν αμορτισέρ στις αρθρώσεις.
Με τον ίδιο τρόπο,τα βλαστοκύτταρα διαφοροποιούνται σε εξιδικευμένα κύτταρα και παράγουν εξωκυττάριες ουσίες όπως διάφορους τύπους κολλαγόνου προς σχηματισμό ιστών μέσα σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα.Με άλλα λόγια,το οστούν και ο χόνδρος μπορούν να σχηματισθούν από αδιαφοροποίητα κύτταρα μέσω ex vivo(ενεργών) καλλιεργητικών τεχνικών.

Διαφοροποίηση βλαστοκυττάρων

Τα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα έχουν ατρακτοειδές σχήμα(μακρύ και λεπτό) στο δοχείο καλλιέργειας(Kotobuki N. Et al. Cases examples from the Cell Processing Center-Tissue Engineering Research Center(TERC).Geriatrics 41,2003,1837-1841 ),όταν όμως καλλιεργηθούν παρουσία παράγοντος που επάγει τη διαφοροποίηση,διαφοροποιούνται προς συγκεκκριμένη μορφή,π.χ.οστεοβλάστες,χονδροβλάστες.(Ohgushi H,Caplan Al.Stem cell technology and bioceramics:from cell to gene engineering. J.Biomed.Mater. 1999,48(6),913-27) Όταν οι οστεοβλάστες διαφοροροποιηθούν παράγουν κολλαγόνο τύπου Ι και ένα ένζυμο την αλκαλική φωσφατάση.Στη συνέχεια ένα ανόργανο στοιχείο αποτελούμενο κυρίως από υδροξυαπατίτη(υλικό αποτελούμενο από φωσφορικό ασβέστιο),καθιζάνει γύρω από τους οστεοβλάστες.

Πηγές βλαστοκυττάρων

Τα βλαστοκύταρα πιστεύεται ότι βρίσκονται μόνο στα βρέφη και στα αναπτυσσόμενα παιδιά,ωστόσο βρίσκονται στο μυελό των οστών που λαμβάνεται από υπερήλικα άτομα ακόμη και 80 ετών(Ohgushi H et al. Mesenchymal stem cells and bioceramics:strategies to regenerate the skeleton.Novartis Found Symp.2003(249):118-27;discussion 127-132,170-4,239-41).Αυτό έχει μεγάλη σημασία διότι το άτομο μπορεί να χρησιμοποιήσει θεραπευτικώς αυτά τα κύτταρα σε κάθε ηλικία.Αυτό ξεπερνά επίσης τα εμπόδια βιοηθικής λαι ασφαλείας που σχετίζονται με τη χρήση εμβρυικών βλαστοκυττάρων.
Αυτά τα κύτταρα υπάρχουν στο μυελό των οστών σε μικρή εκατοστιαία αναλογία(0.01%-0.1%) όλων των κυττάρων του μυελού.Αυτό αποτελεί περιοριστικό παράγοντα στη χρήση τους στην αναγεννητική ιατρική διότι χρειάζεται μεγάλος αριθμός αυτών.Έτσι προκύπτει η ανάγκη καλλιέργειας και πολλαπλασιασμού αυτών ιn vitro για αύξηση του αριθμού τους χωρίς μεταβολή της ικανότητος διαφοροποίησης(Wakitani S et al.Mesenchymal cell-based repair of large,fullthicknes defects of articular cartilage. J. Bone Joint Surg. Am.1994 Apr.76(4),579-92).

Καλλιέργεια βλαστοκυττάρων για αναγέννηση σκληρών ιστών

Ο όρος βλαστοκύτταρο αναφέρεται σε ένα κύτταρο το οποίο βρίσκεται σε κατάσταση μη-εξειδίκευσης προς μια συγκεκκριμένη λειτουργία(αδιαφοροποίητο),δηλαδή προς μια κατάσταση διαφοροποίησης προς κάποιες μορφές κυττάρων που μπορούν να παράξουν κάποιους συγκεκριμένους ιστούς,π.χ.οστεοβλάστες προς παραγωγή οστού.
Στα πολύ γνωστά βλαστοκύτταρα ανήκουν τα εμβρυικά βλαστοκύτταρα(embryonic stem cells) που λαμβάνονται από γονιμοποιημένο ωάριο και τα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα(MSCs) που ελαμβάνονται από τον μυελό των οστών.
Αυτά τα κύτταρα όταν καλλιεργηθούν μαζί με διάφορους επάγοντες την διαφοροποίηση παράγοντες,έχουν τη δυνατότητα διαφοροποίησης όχι μόνο σε ιστούς όπως το οστούν και ο χόνδρος,αλλά προς κάθε τύπο ιστού ή οργάνου,περιλαμβάνοντας τα νεύρα και το ήπαρ(Kotobuki N et al.Cultured autologous human cells for hard tissue regeneration:preparation and characterization of mesenvhymal stem clls from bone marrow. Art. Organs 2004(28):33-9)