Mis on tüvirakud ja miks need on olulised?

Imetähendus imeravist ja kehad ise ravivad erilist vaimustust. Tüvirakkude uuringud toovad regeneratiivse meditsiini sammu lähemale, kuid paljud ideed ja kontseptsioonid on endiselt vaieldavad. Mis on tüvirakud ja miks nad nii olulised on?

Tüvirakud on rakutüüp, mis võib areneda paljudeks muud tüüpi rakkudeks. Tüvirakud saavad end jagades ka uueneda, isegi kui nad on pikka aega mitteaktiivsed olnud.

Inimkeha vajab toimimiseks palju erinevat tüüpi rakke, kuid see ei tooda kõiki rakutüüpe täielikult vormitud ja kasutusvalmis. Selle asemel toodab see tüvirakke, millel on lai valik võimalikke funktsioone. Siiski peavad tüvirakud olema kasulikud konkreetsest rakutüübist.

Kui tüvirakk jaguneb, võivad uued rakud kas muutuda teiseks tüvirakuks või spetsiifiliseks rakuks, näiteks vererakk, ajurakk või lihasrakk.

Teadlased nimetavad tüvirakku diferentseerimata rakuks, kuna sellest võib saada ükskõik milline rakk. Seevastu näiteks vererakk on ‘diferentseerunud’ rakk, sest see on juba teatud tüüpi rakk.

Tüvirakud teraapias

Tüvirakud võivad anda võtme regeneratiivsele meditsiinile, mille puhul keha ise paraneb.

Mõnes koes on tüvirakkudel regeneratsioonis oluline roll, kuna need võivad surnud rakkude asendamiseks kergesti jagada.

Teadlased usuvad, et tüvirakkude toimimise teadmine võib viia selliste seisundite nagu diabeet ja südamehaigused võimaliku ravini.

Näiteks kui kellegi süda sisaldab kahjustatud kudesid, võivad arstid stimuleerida tervet kude kasvama, siirdades laboris kasvatatud tüvirakud inimese südamesse. See võib põhjustada südamekoe uuenemist.

Ajakirjas avaldatud väikesemahulise uuringu teadlased Kardiovaskulaarsete translatiivsete uuringute ajakiri katsetas seda meetodit.

Tulemused näitasid südameatakkide põhjustatud armilise südamekoe suuruse vähenemist 40 protsenti, kui arstid tüvirakke kahjustatud piirkonda siirdasid.

Arstid on alati pidanud sellist armistumist püsivaks ja ravimatuks.

Selles väikeses uuringus osales aga ainult 11 osalejat. Seetõttu on raske öelda, kas südamefunktsiooni paranemine tulenes tüvirakkude siirdamisest või oli see tingitud millestki muust.

Näiteks toimusid kõik siirdamised sel ajal, kui inimestel tehti südame ümbersõidu operatsiooni, seega on võimalik, et südamefunktsiooni paranemine tulenes pigem möödaviigust kui tüvirakkude ravist.

Edasiseks uurimiseks kavatsevad teadlased teha veel ühe uuringu. See uuring hõlmab südamepuudulikkusega inimeste kontrollrühma, kellele tehakse ümbersõiduoperatsioon, kuid kes ei saa tüvirakkude ravi.

Teine uurimine, avaldatud aastal Looduskommunikatsioon 2016. aastal on soovitanud, et tüvirakkude ravimeetodid võiksid olla isikustatud diabeediravi aluseks.

Hiirtel ja laboratooriumis kasvatatud kultuurides tootsid teadlased edukalt insuliini sekreteerivaid rakke I tüüpi diabeediga inimeste nahast pärinevatest tüvirakkudest.

Washingtoni ülikooli meditsiinikooli meditsiini ja biomeditsiinitehnika dotsent ja esimene autor Jeffrey R. Millman ütleb:

"Teoreetiliselt, kui me saaksime nende isikute kahjustatud rakud asendada uute pankrease beeta-rakkudega, mille peamine ülesanne on insuliini salvestamine ja vabastamine vere glükoosisisalduse kontrollimiseks, ei vajaks I tüüpi diabeediga patsiendid enam insuliinivõtteid."

Jeffrey R. Millman

Millman loodab, et need tüvirakkudest saadud beetarakud võiksid olla inimeste jaoks uuringuteks valmis 3–5 aasta jooksul.

"See, mida me ette kujutame, on ambulatoorne protseduur, kus mingi rakkudega täidetud seade asetatakse otse naha alla," ütles ta.

Tüvirakkudel võib olla tohutu potentsiaal uute ravimeetodite väljatöötamisel.

Tüvirakud ravimite väljatöötamisel

Teadlased kasutavad tüvirakke uute ravimite väljatöötamiseks ja testimiseks.

Üks viis, kuidas teadlased praegu tüvirakke kasutavad, on uute ravimite väljatöötamine ja testimine.

Tüvirakkude tüüpi, mida teadlased tavaliselt selleks kasutavad, nimetatakse indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks.

Need on rakud, mis on juba diferentseerunud, kuid mille teadlased on viiruste abil geneetiliselt “ümber programmeerinud”, et nad saaksid jagada ja muutuda igaks rakuks. Nii toimivad nad nagu diferentseerumata tüvirakud.

Teadlased saavad nendest pluripotentsetest tüvirakkudest kasvatada diferentseeritud rakke, et sarnaneda näiteks vähirakkudega. Nende rakkude loomine tähendab, et teadlased saavad neid kasutada vähivastaste ravimite testimiseks.

Teadlased teevad selle meetodi abil juba väga erinevaid vähirakke. Kuid kuna nad ei suuda veel luua rakke, mis jäljendaksid vähirakke kontrollitult, ei ole alati võimalik tulemusi täpselt korrata.

Kas praegused tüvirakkude ravimeetodid toimivad?

Viimastel aastatel on avatud kliinikud, kus pakutakse tüvirakkude ravi.

Aastal 2016 avaldatud uuring Raku tüvirakk loendas neist kliinikutest 570 ainuüksi Ameerika Ühendriikides. Nad pakuvad tüvirakkude baasil ravimeid häiretest, alates spordivigastustest kuni vähini.

Tüvirakkude ravimeetodid on siiski enamasti pigem teoreetilised kui tõenduspõhised.

Väga vähesed tüvirakkude ravimeetodid on jõudnud isegi kliinilise uuringu varaseimasse faasi. Teadlased viivad suurema osa praegustest uuringutest läbi hiirtel või Petri tassis.

Vaatamata sellele lubab USA Toidu- ja Ravimiamet (FDA) kliinikutel süstida inimesi oma tüvirakkudega, kui rakud on mõeldud täitma ainult nende tavalist funktsiooni, vastavalt Raku tüvirakk.

Kust tulevad tüvirakud?

Teadlased saavad tüvirakke koristada erineval viisil.

Embrüonaalsed tüvirakud pärinevad vaid mõne päeva vanusest embrüost.

Teadlased saavad täiskasvanud tüvirakke ekstraheerida erinevat tüüpi kudedest, sealhulgas ajust, luuüdist, veresoontest, skeletilihastest, nahast, hammastest, soolestikust, maksast.

Amnionivedelik sisaldab tüvirakke. Paljud naised otsustavad lootevee testi, mis kontrollib kaasasündinud puudeid enne lapse sündi. Kui arst hoiab vedelikku, võiksid nad seda tulevikus kasutada teiste haiguste raviks kas raseduse ajal või pärast sündi.

Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPS-rakud) on rakud, mida teadlased saavad regenereerivas meditsiinis kasutamiseks tüvirakkudena ümber programmeerida.

Pärast tüvirakkude kogumist hoiavad teadlased neid tulevikus vedelas lämmastikus.

Eetilised probleemid

Ajalooliselt on tüvirakkude kasutamine meditsiiniuuringutes olnud vastuoluline.

Seda seetõttu, et kui tüvirakkude terapeutiline kasutamine jõudis 1990. aastate lõpus esimest korda avalikkuse tähelepanu alla, tuletasid teadlased inimese tüvirakke embrüotest.

Paljud inimesed ei nõustu inimese embrüonaalsete rakkude kasutamisega meditsiiniliste uuringute jaoks, sest tüve väljavõtmine tähendab embrüo hävitamist.

See tekitab keerukaid probleeme, kuna inimestel on erinev veendumus selles, mis on inimese elu algus.

Mõne inimese jaoks algab elu siis, kui laps sünnib või kui embrüost areneb lootele. Teised usuvad, et inimese elu algab viljastumisest, seega on embrüol sama täiskasvanute või lapse moraalne staatus ja õigused.

President George W. Bushil olid kindlad elupoolsed usulised vaated ja ta keelas 2001. aastal inimese tüvirakkude uurimise rahastamise.

President Obama administratsioon võimaldas siiski neid uurimispiiranguid osaliselt tagasi lükata.

Kuid 2006. aastaks olid teadlased juba hakanud kasutama pluripotentseid tüvirakke. Teadlased ei tuleta neid tüvirakke embrüonaalsetest tüvirakkudest. Seetõttu pole sellel tehnikal samu eetilisi muresid.

Selle ja teiste hiljutiste arengutega tüvirakkude tehnoloogias hakkab suhtumine tüvirakkude uurimisse aeglaselt muutuma.

Praegused uuringud

Tüvirakkude uurimine aitab teadlastel mõista, kuidas organism areneb ühest rakust ja kuidas terved rakud asendavad puudulikke rakke inimestel ja loomadel.

Vähist aru saamine

Paljud rasked meditsiinilised seisundid, mis tekivad inimestel, nagu vähk ja kaasasündinud puuded, juhtuvad seetõttu, et rakud jagunevad ebanormaalselt.

Tüvirakkude parem mõistmine võib anda ülevaate nende haiguste tekkimisest ja võimalikest ravivõimalustest.

Taastav meditsiin

Tüvirakud on olnud paljutõotavad paljudes tervisevaldkondades, alates armistumise vähendamisest südames kuni hammaste parandamiseni.

2016. aasta juunis võtsid kaks teadlast Ühendkuningriigi Kuningliku Keemia Seltsi tärkava tehnoloogia konkursi materjalide kategoorias teise koha sünteetilise biomaterjali loomise eest, mis stimuleerib inimese enda hammastest pärinevaid tüvirakke.

Teadlased usuvad, et see materjal asendab täidiseid, kuna tüvirakud ajendaksid kahjustatud hambaid ise paranema.

Ehkki enne, kui tüvirakkude teraapiad saavad tavapärase meditsiinipraktika osaks, on vaja palju rohkem uuringuid, areneb tüvirakkude ümber olev teadus kogu aeg.

Peaaegu igas teraapiavaldkonnas loodavad arstid, et tüvirakkude tehnoloogia muudab terapeutilised normid murranguliseks ja võtab kasutusele vähemalt uue isikupärase ravi standardi ja võib-olla isegi iseparanevad kehad.

Kui see juhtuda võib, pole keegi veel päris valmis ütlema.

Siit leiate lisateavet tüvirakkude, nende päritolu ja võimalike kasutusalade kohta.