Prawdy i mity o komórkach macierzystych

Od dwóch dekad naukowcy potrafią przeprogramowywać dojrzałe komórki i nadawać im właściwości komórek macierzystych. To jeden z największych przełomów współczesnej nauki. Ale komórki macierzyste nie są wyłącznie laboratoryjnym wynalazkiem. Znajdują się także w naszym organizmie – m.in. w szpiku kostnym, jelitach, skórze i mięśniach.

AdobeStock

Komórki macierzyste kojarzą się przede wszystkim z obietnicą regeneracji uszkodzonych narządów, leczenia ciężkich chorób czy nawet „odmładzania” organizmu. W rzeczywistości ich najważniejsza rola jest znacznie bardziej podstawowa: to dzięki nim organizm może rosnąć, odnawiać zużyte komórki i naprawiać część uszkodzonych tkanek.

Komórka macierzysta nie jest po prostu „młodą” komórką. O jej wyjątkowości decydują dwie podstawowe właściwości. Po pierwsze, może się odnawiać, czyli dzielić w taki sposób, aby zachować pulę komórek macierzystych. Po drugie, jej potomne komórki mogą różnicować się w wyspecjalizowane komórki określonej tkanki. Tak właśnie definiuje komórki macierzyste International Society for Stem Cell Research (ISSCR).

Komórka, która potrafi „wybrać” swoją przyszłość

Aby zrozumieć znaczenie komórek macierzystych, warto wyobrazić sobie organizm jako ogromną, nieustannie odnawiającą się fabrykę. Większość dojrzałych komórek ma ściśle określone zadanie. Neuron przewodzi impulsy, krwinka czerwona transportuje tlen, a komórka mięśniowa uczestniczy w skurczu. Komórka macierzysta znajduje się wcześniejszym etapie drogi, jakby przed wyborem zawodu. Zachowuje zdolność do samoodnowy i może dawać początek wyspecjalizowanym komórkom. Nie oznacza to jednak, że każda komórka macierzysta może stać się dowolną komórką organizmu. To jedno z najczęstszych nieporozumień dotyczących tej dziedziny.

Zakres możliwości zależy od rodzaju komórki. Komórki totipotencjalne, występujące na najwcześniejszych etapach rozwoju zarodka, mają największy potencjał rozwojowy. Komórki pluripotencjalne mogą dać początek praktycznie wszystkim typom komórek tworzących organizm. Z kolei komórki macierzyste występujące w dojrzałych tkankach mają zwykle znacznie bardziej ograniczony potencjał – najczęściej odtwarzają komórki charakterystyczne dla konkretnego narządu lub grupy tkanek. To właśnie dlatego nie można traktować wszystkich „komórek macierzystych” jako jednego rodzaju materiału biologicznego.

Gdzie znajdują się komórki macierzyste?

Komórki macierzyste są naturalnym elementem organizmu człowieka. Występują w wielu tkankach, choć zwykle stanowią niewielką część wszystkich znajdujących się tam komórek.

Jednym z najlepiej poznanych miejsc ich występowania jest szpik kostny. Znajdują się tam krwiotwórcze komórki macierzyste, które produkują kolejne pokolenia komórek krwi: m.in. krwinki czerwone, różne rodzaje krwinek białych oraz płytki krwi. Ich funkcjonowanie jest regulowane przez bardzo złożone mikrośrodowisko, określane jako nisza komórek macierzystych. Badania opublikowane w 2025 r. w „Nature” pokazały, jak skomplikowana jest organizacja takich nisz w szpiku i jak wpływają one na właściwości komórek krwiotwórczych.

Komórki krwiotwórcze można również znaleźć we krwi obwodowej, choć ich liczba jest niewielka. W praktyce klinicznej można je zmobilizować ze szpiku do krwi i następnie pobrać w procesie przypominającym pobranie składników krwi. Wykorzystuje się je później w przeszczepieniach krwiotwórczych komórek macierzystych.

Drugim ważnym źródłem jest krew pępowinowa. Zawiera ona krwiotwórcze komórki macierzyste, które mogą być wykorzystane jako materiał do przeszczepienia w niektórych chorobach układu krwiotwórczego i odpornościowego. Krew pępowinowa nie jest jednak „magazynem uniwersalnych komórek”, które można wykorzystać do naprawy dowolnego narządu. Jej klinicznie najlepiej udokumentowane zastosowanie dotyczy właśnie układu krwiotwórczego.

Komórki macierzyste są także w jelitach

Jedną z tkanek o wyjątkowo dużej zdolności do odnowy jest nabłonek jelitowy. Komórki wyściełające jelito są nieustannie wymieniane, ponieważ każdego dnia są narażone na działanie enzymów trawiennych, metabolitów bakterii, mechaniczne ścieranie i kontakt z ogromną liczbą potencjalnie szkodliwych substancji.

Za tę odnowę odpowiadają jelitowe komórki macierzyste znajdujące się w głębi struktur zwanych kryptami jelitowymi. Dzielą się i dostarczają komórek, które następnie różnicują się w różne typy komórek nabłonka jelitowego. Ich funkcjonowanie jest niezwykle precyzyjnie regulowane przez otaczające komórki i sygnały molekularne. Przegląd opublikowany w „Experimental & Molecular Medicine” podkreśla ich kluczowe znaczenie dla utrzymania prawidłowej struktury i funkcji jelita oraz regeneracji po uszkodzeniach.

Skóra i mieszki włosowe – kolejne „nisze”

Komórki macierzyste znajdują się również w skórze. W naskórku populacje komórek macierzystych odpowiadają za jego ciągłe odnawianie. Zlokalizowane są m.in. w warstwie podstawnej naskórka, gdzie powstają komórki potomne stopniowo przemieszczające się ku powierzchni i różnicujące w dojrzałe keratynocyty.

Szczególnie interesującym miejscem są mieszki włosowe. Znajdują się w nich komórki macierzyste mieszków włosowych, które umożliwiają cykliczną regenerację włosa. W obrębie mieszka znajdują się także komórki macierzyste melanocytów, związane z produkcją barwnika. Naukowcy badają dziś nie tylko same komórki, ale również ich „niszę”, czyli otoczenie dostarczające sygnałów decydujących o tym, kiedy komórka pozostaje w stanie uśpienia, a kiedy zaczyna się dzielić.

To pojęcie – niszy komórek macierzystych – jest jednym z kluczowych odkryć współczesnej biologii. Komórka macierzysta nie działa bowiem w izolacji. Jej zachowanie zależy od sąsiednich komórek, substancji wydzielanych w tkance, naczyń krwionośnych, układu odpornościowego, a nawet bodźców mechanicznych. Coraz więcej badań pokazuje, że siły fizyczne działające na tkankę również wpływają na decyzję komórek macierzystych dotyczącą podziału i różnicowania.

A co z mięśniami?

Komórki macierzyste występują także w mięśniach szkieletowych. Nazywa się je często komórkami satelitarnymi. W warunkach spoczynku większość pozostaje w stanie względnego uśpienia. Kiedy mięsień zostanie uszkodzony, mogą zostać aktywowane, namnażać się i uczestniczyć w jego regeneracji.

Nie oznacza to jednak, że mięśnie mają nieograniczoną zdolność naprawy. Z wiekiem zmienia się funkcjonowanie komórek macierzystych i ich otoczenia. Proces starzenia wpływa na ich zdolność do regeneracji, a także na sygnały pochodzące z innych komórek i tkanek. Badania nad starzeniem komórek macierzystych są obecnie jednym z ważnych kierunków biologii regeneracyjnej.

Komórki macierzyste lub progenitorowe występują także m.in. w obrębie rogówki, tkanki tłuszczowej i innych tkanek. W niektórych narządach ich obecność i znaczenie regeneracyjne są dobrze udokumentowane, w innych pozostają przedmiotem intensywnych badań.

Embriologiczne komórki macierzyste to coś innego

Drugą wielką kategorię stanowią embrionalne komórki macierzyste. W przeciwieństwie do komórek macierzystych dorosłych tkanek nie są one stałym elementem dojrzałego organizmu. Pozyskuje się je z bardzo wczesnego etapu rozwoju zarodkowego, z blastocysty. Mają one właściwość pluripotencji, czyli zdolność różnicowania się w praktycznie wszystkie rodzaje komórek tworzących organizm.

Ich potencjał naukowy jest ogromny, ponieważ pozwalają badać najwcześniejsze etapy rozwoju człowieka, mechanizmy powstawania chorób oraz możliwości tworzenia nowych terapii. Jednocześnie ich wykorzystanie wiąże się z istotnymi pytaniami etycznymi, ponieważ źródłem tych komórek jest wczesny zarodek.

Komórki macierzyste – nadzieja w leczeniu cukrzycy

Trwa ostatni etap badań klinicznych nad komórkami macierzystymi, które mają przejąć funkcję wyniszczonych w procesie autoagresji komórek beta trzustki u pacjentów z cukrzycą typu 1 i produkować niezbędną do życia insulinę – na początku w połączeniu z koniecznością współterapii immunosupresyjnej. O pracach naukowych i praktyce klinicznej opowiada prof. ucz., dr hab. Krzysztof Kobielak, kierownik Laboratorium Komórek Macierzystych, Rozwoju i Regeneracji Tkanek.

Przełomowym odkryciem było opracowanie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych, czyli iPSC. W 2006 roku Shinya Yamanaka i Kazutoshi Takahashi pokazali, że dojrzałą komórkę można przeprogramować tak, aby odzyskała właściwości przypominające komórki embrionalne. Za odkrycie mechanizmów programowania komórek Yamanaka otrzymał w 2012 r. Nagrodę Nobla.

W praktyce oznacza to, że komórka skóry może zostać w laboratorium przeprogramowana do stanu pluripotencjalnego, a następnie skierowana na określoną ścieżkę różnicowania. Z iPSC można uzyskiwać m.in. neurony, komórki mięśnia sercowego, komórki siatkówki czy komórki beta trzustki. Technologia ta stała się potężnym narzędziem do modelowania chorób i poszukiwania nowych leków.

W 2026 r. minęło 20 lat od pierwszego przełomowego eksperymentu Yamanaki. „Nature Reviews Drug Discovery” podsumowała ten okres, zwracając uwagę, że iPSC przeszły drogę od odkrycia podstawowego mechanizmu biologicznego do technologii znajdującej zastosowanie w badaniach nad chorobami, opracowywaniu leków i medycynie regeneracyjnej.

Najlepiej ugruntowanym zastosowaniem pozostaje przeszczepienie krwiotwórczych komórek macierzystych, stosowane od dziesięcioleci m.in. w leczeniu niektórych nowotworów krwi, chorób układu krwiotwórczego i wybranych zaburzeń odporności. ISSCR podkreśla, że liczba chorób, dla których istnieją rzeczywiście potwierdzone terapie wykorzystujące komórki macierzyste, nadal jest stosunkowo niewielka.

Jednocześnie rok 2026 przyniósł ważny krok w rozwoju terapii wykorzystujących iPSC. W Japonii warunkowo dopuszczono do stosowania dwie terapie oparte na komórkach pochodzących z iPSC – jedną przeznaczoną dla pacjentów z chorobą Parkinsona, drugą dla chorych z ciężką niewydolnością serca. Są to pierwsze tego rodzaju zatwierdzone terapie regeneracyjne oparte na iPSC.

Nie oznacza to jednak, że technologia jest już rutynową metodą leczenia. W przypadku nowych terapii nadal trzeba oceniać ich skuteczność i bezpieczeństwo w kolejnych badaniach. Jednym z największych problemów jest ryzyko, że nie w pełni zróżnicowane komórki pluripotencjalne będą niekontrolowanie proliferować. Dlatego opracowanie sposobów oczyszczania i kontroli populacji komórek jest jednym z kluczowych elementów rozwoju terapii iPSC.

Nie każda „terapia komórkami macierzystymi” jest naukowo potwierdzona

To szczególnie ważne, ponieważ ogromny potencjał komórek macierzystych sprzyja powstawaniu ofert medycznych, które wyprzedzają dowody naukowe. Sam fakt, że preparat zawiera komórki określane jako „macierzyste”, nie dowodzi jego skuteczności.

ISSCR w swoich zaktualizowanych w 2025 r. wytycznych dotyczących badań i klinicznego zastosowania komórek macierzystych podkreśla znaczenie rygoru naukowego, nadzoru i przejrzystości. Nowe terapie powinny być oceniane w odpowiednio zaprojektowanych badaniach klinicznych, a nie na podstawie pojedynczych historii pacjentów czy materiałów reklamowych.

Komórki macierzyste nie są więc magicznym „eliksirem regeneracyjnym”. Są częścią naturalnego mechanizmu, dzięki któremu organizm człowieka utrzymuje swoje tkanki przy życiu. Występują w szpiku, jelitach, skórze, mieszkach włosowych, mięśniach i innych tkankach, a ich różnorodność jest znacznie większa, niż sugeruje popularne określenie „komórka macierzysta”.

Najbardziej fascynujące jest jednak to, że naukowcy nauczyli się nie tylko obserwować te komórki, ale również częściowo sterować ich losem. Przeprogramowanie dojrzałej komórki do stanu pluripotencjalnego pokazało, że wyspecjalizowana komórka nie jest biologicznie tak „nieodwracalna”, jak długo sądzono. Dziś właśnie ta zdolność do kontrolowania tożsamości komórki jest jednym z fundamentów medycyny regeneracyjnej.