Kmenové buňky pro začátečníky

Lidské tkáně
Lidské tělo se skládá přibližně z 35 biliónů (35×10¹²) buněk. K tomu, aby takový organismus mohl vykonávat všechny své funkce, musí být jednotlivé buňky vysoce specializované. Odhaduje se, že veškeré tkáně těla se dohromady skládají asi z dvou set druhů specializovaných buněk. Mnohé buňky, které jsou vysoce specializované, v průběhu vývoje ztratily schopnost se dělit a délka jejich života se tak výrazně zkrátila. Například doba života buněk vystýlajících vnitřní povrch střeva (tzv. enterocytů), které jsou specializované na vstřebávání živin, se odhaduje na pouhé 4-6 dny. Podobně i červené krvinky nejsou schopny opakovaně vstupovat do buněčného cyklu. Svou funkci plní 120 dní a následně hynou. Existují sice i takové buňky, které schopnost dělení neztratily, nicméně i tyto jsou schopny se rozdělit nanejvýš 50-60krát. Tato mez buněčného dělení je známa jako tzv. Hayflickův limit. Aby tedy byla zachována struktura a funkce tkání skládajících se z buněk s omezeným buněčným dělením, je zásadní ztracené buňky nahradit/doplnit. Tento úkol plní kmenové buňky.

Kmenové buňky
Na rozdíl od specializovaných (vyzrálých, diferencovaných) buněk se kmenové buňky ve tkáních nacházejí v nediferencovaném stavu. To znamená, že nemají vlastnosti typické pro diferencované buňky, ale spíše pro buňky primitivní, nevyzrálé. Jejich přítomnost je možné rozpoznat díky jejich chování, které je odlišné od ostatních, specializovaných buněk. Kmenové buňky se díky své schopnosti sebeobnovy mohou dělit a současně vytvářet své vlastní kopie. Tuto schopnost lze nejsnadněji vysvětlit asymetrickým dělením kmenových buněk. Při něm z jedné mateřské kmenové buňky vznikají dvě odlišné buňky: jednak kopie původní kmenové buňky, která zaujímá místo původní kmenové buňky a jednak progenitorová buňka, která je z tohoto místa odstrčena stranou. A právě progenitorová buňka vytváří v tkáni diferencované buňky.

Odkud kmenové buňky pocházejí?

Všechny buňky lidského těla mají původ v jediné buňce. Je jí oplodněné vajíčko, tzv. zygota. Nicméně i přes svou schopnost diferencovat se ve všechny typy buněk (což se nazývá totipotence), nelze zygotu považovat za kmenovou buňku, neboť není schopna sebeobnovy. Po několika buněčných děleních vzniká ze zygoty mnohobuněčný útvar, tzv. morula. Buňky, ze kterých je morula složena (blastomery) již mají vlastnosti kmenových buněk a jsou, stejně jako zygota, totipotentní. Jak posléze zárodek (embryo) roste, jsou produkovány stále nové a nové buňky, které jsou čím dál více specializované. Výsledkem je, že se diferenciační potenciál (tedy schopnost vyzrávat v různé typy buněk) nově vzniklých kmenových buněk stále zužuje. Například, kmenové buňky embryoblastu blastocysty jsou pluripotentní, zatímco základ vyvíjejících se tkání obsahují tkáňově specifické kmenové buňky, jež jsou obvykle multipotentní. V průběhu vývoje se tedy kmenové buňky postupně dělí a produkují diferencované buňky. Počet kmenových buněk v časných vývojových fázích je vysoký, ale s vyzráváním tkání, počet diferencovaných buněk převýší počty buněk kmenových. Odhaduje se, že v lidském těle se v dospělých tkáních nachází přibližně 1 kmenová buňka na každých 10 000 buněk diferencovaných.