Rakendusbioloogia - Bioloogia saavutuste kasutusvõimalusi (0)

RAKENDUSBIOLOOGIA
Bioloogia saavutuste kasutusvõimalusi
Fundamentaalteadus - kui uuritakse objektide või nähtuste olemust
Rakendusteadus - tegeleb praktiliste rakendamise meetoditega
Bioloogia jaguneb üldbioloogilisteks teadusteks (geneetika, molekulaarbioloogia , rakubioloogia, ökoloogia, evolutsioon) ja eribioloogilisteks teadusteks ( botaanika , zooloogia, füsioloogia, taimegeograafia, lihhenoloogia , mükoloogia).
Mis asi on rakendusbioloogia?
RAKENDUSBIOLOOGIA seisneb bioloogia erinevate haruteaduste poolt avastatu praktilise kasutamise võimaluste ja lahenduste uurimises ning teostamises. Otsib praktiliste probleemide lahendusi inimkonna hüvanguks.
*on aidanud edendada toiduainete tootmist ja mitmekesistamist
*arendada haiguste diagnoosi meetodeid
*luua uusi ravimeid
*täiustada raviprotseduure
BIOTEHNOLOOGIAKS nim rakendusbioloogilisi meetodeid ja protseduure, mis kasutavad elusorganismidele omaseid protsesse tehnilistes seadmetes mitmesuguste ainete tootmiseks ning organismide sigimise ja pärilikkuse muundamiseks.
Vanimad biotehnoloogilised meetodid: kurkide ja kapsaste hapendamine (piimhappebakter), piima hapendamine (piimhappebakter), juustu valmistamine (piimhappebakter, hallitusseened), pagaritoodete valmistamine (pärmseened), alkohoolsete jookide valmistamine (pärmseened).
Juuretis on rikkalikult mikroobe sisaldav käärinud aine, millega kutsutakse esile käärimine. Keefiri, jogurti, hapupiima juuretiseks on piimhapebakterite kultuur. Rukkileiva tegemisel on juuretiseks tainatömp eelmisest leivateost.
Keefiri tegemisel pastöriseeritakse kõigepealt piim, jahutatakse ja segatakse juuretisega. Käärimine ja valmimine toimub madalal temperatuuril.
Jogurti lähteaineks on täispiim, mida hapendatakse piimhapebakterite puhaskultuuriga. Iseärasus seisneb selles, et talle lisatakse mitmesuguseid kuivaineid - puuvilja- ja marjasiirupeid, mett, nüüd ka rasvavaba piimapulbrit.
Juustu valmistatakse lehma-, kitse- või lambapiimast. Juustu põhiaine - piimavalk kaseiin (eraldatakse piimast kalgendades). Lisatakse laapensüümi. Saadud kaseiinkalgend lastaksa parajates tükkides seista. Seejärel seda vormitakse ja pressitakse (vadaku täielikuks eraldamiseks), soolatakse ning lastakse temperatuuril 10-14 C laagerdada 2-6 kuud.
Louis Pasteur - keemik ja mikrobioloogia ja immunoloogia rajaja. 1857. a selgitas Pasteur käärimise olemuse. Ta tõestas eksperimentaalselt, et käärimine, hapendumine ja roiskumine on elusolendite toimimise protsessid ning et mikroorganismid ei teki neis protsessided, vaid kõikjal levivad mikroobid põhjustavad neid protsesse. Tõestas, et kõik elav tekib elusast. Lõi marutõvevaktsiini ja pastöriseerimise. Avastas vaktsineerimise põhimõtte.
Alexander Fleming - inglise mikrobioloog. Mees, kes tõi nüüdismeditsiini ootamatu pöörde. Avastas penitsilliini, millest hakati tootma antibiootikume.
Biotõrje seisneb taimekahjurite hävitamises või nende paljunemise ja leviku pidurdamises teiste organismidega või nende toodetud toksiinidega. Biotõrje rakendused on mitmekesised:
* Seen seene vastu. Kuuse ja osalt männi juuremädanikud tekivad parasiitseentest. Nakatumine toimub värskelt raiutud kändude kaudu. Biotõrjevahendiga ROTSTOP on võimalik vähendada nakatumist juurepessu. See vahend sisaldab seent, mis takistab juurepessu tungimist kändu.
* Feromoonid biotõrjes. Kahjurputukad meelitatakse feromoonpüünisesse. Feromoonid on putukate hormoonisarnased ained.
*Baktertoksiin putukate vastu. Pinnases elava bakteri Bacillus thuringensis on kõige kasutatum mikroobne putukatõrevahend tänapäeval, sest ta on kahjutu teistele liikidele ja laguneb looduses kiiresti. Ta sünteesib spooride moodustamise käigus ühendi, mis putuka seedetraktis aktiveerub , lõhustub ja sellega põhjustab ka putuka surma.
*Reovete puhastamine. Tööstuslike ja olmeheitvete puhastamiseks kasutatakse muude vahendite kõrval peamiselt biopuhasteid ehk aerotanke - suuri raudbetoonmahuteid.
*Kasutatakse veel: linde, putukaid, seeni,
Veel biloogilisi rakendusi: antibiootikumite tootmine, vitamiinide tootmine, aminohapete tootmine, ensüümide tootmine.
Klassikaliste bioloogiliste rakenduste kõrvale tulid alates 1970. aastatest uutlaadi biotehnoloogia meetodid, kus sekkutakse organismide paljunemise ja arengu protsessidesse ning pärilikesse omadustesse tehniliste võtetega, koe, raku või DNA tasandil.
Biomeditsiin -bioloogiliste ja meditsiiniliste uuringute süntees, mis on suunatud uusima bioloogia avastuste meditsiiniliste rakenduste leiutamisele ja kasutamisele.
Biokeemia - teadus, mis uurib elusolendite koostise ja talitluse keemilisi ja füüsikalisi aluseid.
RAKU- JA EMBRÜOTEHNOLOOGIAD
Taimede meristeempaljundus on üks taimede vegetatiivse paljundamise ehk kloonimise meetodeist.
Kloonimine tähendab geneetiliselt identse järglaskonna saamist paljundatavast üksikobjektist (DNA-molekulist, rakust või organismist). Saadud järglaskond moodustab klooni.
Nt: maasikavõsundid=maasika kloonid
Kloonimise meetodid: paljundamine mugulate , sibulate, pistikute või poogendite abil.
Meristeem on algkude , mis paikneb taimedel võrsete tippudes, pungades, lehtedes. Ka vigastuste paranemisel tekkiv haavkude ehk kallus sisaldab algkudet.
Meristeemi rakud pole difentseerunud, s.t. pole eristunud mingit kindlat koefunktsiooni täitma ja neist võivad tekkida kõigi püsikudede rakud. On totipotentsed, s.t. nad võivad anda alguse kogu taime arengule.
Kuidas toimub meristeempaljundus?
*Eraldatakse varre kasvukuhikust (või muust meristeemi sisaldavast organist) väike koelõik
*Kantakse steriilselt suletavasse anumasse toiesegule ehk söötmele
*Kui kultuur on kasvama läinud ja hakanud võrsuma, eraldatakse mikrovõrseid ja kantakse uuele söötmele
*Ühest meristeemilõigust võib saada sadu või koguni tuhandeid võrseid
*Juurdunud ja vajalikul määral kasvanud võrsed istutakse kasvuhoonesse sobiva koostisega pinnasesse
Miks kasutatakse?
*Et kiiresti toota raskesti paljundatavate taimede (ohridee, viljapuud) istutusmaterjali
*Viirusvabade taimekultuuride saamiseks ( kartul , krüsanteem, maasikas)
Emrüotehnoloogia - biotehnoloogiliste võtete süsteem,mis seisneb embrüote eraldamises või tekitamises in vitro (kehavälisel viljastamisel, kloonimisprotsessides) ja siirdamises retsipientloomadele.
Rakutehnoloogia - biotehnoloogia haru, mis tegeleb hulkraksete organismide rakkude kultiveerimise, kloonimise ja hübriidimise, tüvirakkude eraldamise ja nende diferentseerumise suunatud mõjutamisega.
Embrüosiirdamine ja in vitro viljastamine imetajatel
Embrüosiirdamine seisneb arengu algusjärgus oleva embrüo ülekandes indleva emaslooma või rasestumisvalmis naise emakasse.
Miks kasutatakse?
-geneetiliselt väärtuslikult emasloomalt võimalikult paljude järglaste saamine (tavalise sigimise teel võimalik saada 12-15 järglast, siis selle puhul võib järglaste arv ulatuda üle saja)
-embrüote eluvõimelistena säilitamine sügavkülmutamise kaudu võimaldab neid transportida kaugetele maadele
Kuidas?
-hormooniga saab esile kutsuda superovulatsiooni (lehmal 5-10, vahel 20-30 munarakku 2 asemel)
-kunstlik seemendamine
-6-8 päeva hiljem pestakse embrüod emakast välja
-eraldatud embrüod sobivas söötmes
-uuritakse, kontrollitakse mikroskoopiliselt, valitakse välja hästi arenenud
- siirdamine või külmutamine
Kuidas2?
-Kui viljastamine toimub katseklaasis
Embrüosiirdamine inimesel
Esialgsed takistused (ajalooliselt): eetiline vastuseis, üleliigsete embrüode hävitamine, religioosne vastuseis
Seda teostatakse peamiselt perekondadele
*kus naisel esineb mingi terviserike, mis takistab tema rasestumist tavalisel viisil (nt munajuha umbsus)
*ka mehe viljakushäirete (nt spermide vähesuse või nende puuduliku liikuvuse korral)
Kuidas?
*Naisel võetakse munarakud otse munasarjast kasutades selleks spetsiaalset nõelpipetti ultrahelikuva kontrolli all
*Munarakud viiakse koos spermidega vajalikke toimeaineid sisaldavasse söötmesse (tavaliselt 75 000 spermi munaraku kohta)
*Jäetakse üleöö termostaati 37 C
*Valitakse välja viljastunud munarakud, mis sisaldavad kaht pronukleust (munaraku ja spermi ühinemiseelsed tuumad )
*—Juhul, kui mehe sperma sisaldab väga vähe viljastamisvõimelisi sperme, süstitakse üks valitud sperm mikropipeti abil otse munaraku tsütoplasmasse.
—*Sügoodid kantakse spetsiaalsesse kasvusöötmesse.
*Hormonaalselt ettevalmistatu naisele siirdatakse 2-3 embrüod
-Miks kunstlikul viljastamisel sünnib palju kaksikuid ja kolmikuid? Sest kõik 2-3 siirdatud embrüod hakkavad tihti arenema. Rohkem siirdatakse kuna nende risk mitte arenema hakata on suur.
Eesti embrüokaitse seadus ei luba kultiveerida ega katsetada inimese embrüoga üle kahe nädala, aga seadustatud abort ehk raseduse katkestamine võimaldab hukata veel 16-20 nädala vanuseid looteid. Kuidas te põhjendate seda vastuolu?
Imetajate kloonimine
Organismikloon on vegetatiivsel paljunemisel või paljundamisel tekkinud ühe vanema järglaskond, mille isendid on geneetiliselt identsed omavahel ja vanemaga .
Kloonimise kaks meetodit
1.Embrüonaalkloonimine on loomuliku protsessi tehnoloogiline teisend
* varase embrüo rakud (2-16 raku staadiumis ) on kõik võimelised arenema tervikorganismiks (totipotentsus!)
2.Tuumkloonimine - keharaku siirdamine munarakku, mille oma tuum on kõrvaldatud.
Eesmärgid on olnud erinevad:
*arengubioloogiliste teaduslike probleemide uurimine,
*väärtusliku genotüübiga põllumajandusloomade paljundamine,
*ka väljasuremisohus imetajate populatsioonide taastamine.
Ahve ja täiskasvanud kloonkonna pole õnnestunud kloonida .
GEENITEHNOLOOGIA
Geenitehnoloogia seisneb DNA valitud lõikude eraldamises, töötlemises in vitro ja siirdamise sama või muu liigi isendite geneetlisse struktuuri - kromosooni , plasmiidi või viirusesse.
Osa geenitehnoloogilisi meetodeid piirdub DNA uurimisega.
Geenitehnoloogia lähtekohad
*Rekombinantse DNA metoodika loomine
-See on DNA molekul , milles on ühendatud eri liikidest pärit DNA-lõigud
-See on võimalik tänu ensüümidele (restriktraasid) mis lõikavad DNA-molekuli kaksikahelat kindlate järjestuste kohalt.
-Teised ensüümid ( ligaasid ) ühendavad ahelate otsad
Enamik restriktaase lõikab DNA eri ahelaid vastava järjestuse (4-8 nukleotiidipaari) eri otstest . Kui sama restriktaasiga töödelda eri päritolu DNA-d, siis on tekkinud fragmentidel komplementaarsed üheahelalised (nn. „kleepuvad”) otsad.
GMO - geneetiliselt muundatud organismid
1.Organismid, kelle genoomi on siirdatud mõne võõrliigi geene, mis neis organismides avalduvad ja päranduvad ka järglastele. Neil organismidel ilmneb üks või mõni uus, mingile liigile omane tunnus.
2. Rikutakse mingi kindla geeni struktuuri suunatud mutatsiooni abil. Kaotatakse tema funktsioon. Kuna muutus on DNA struktuuris, siis pärandub ka see geneetiline muutus järglastele. Seda tehnoloogiat nimetatakse geeninokaudiks.
Muundatud bakteritüvesid kasutatakse:
•tööstuses vajatavate ensüümide saamiseks.
–Näiteks juustutööstuses kasutatavat laapensüümi, mida varem eraldati vasikate maost, toodetakse nüüd bioreaktorites.
Peale bakterite kasutatakse selliste produktide tootmiseks
*pärmseeni (näit. hepatiidi B vaktsiin )
*loomarakkude kultuure. Imetajarakkude kõrval on viimasel ajal olulist rakendust leidnud putukarakkude kultuurid. Näiteks hiljuti (2006. a.) turule tulnud inimese papilloomiviiruse vastast vaktsiini (Gardasil) toodetakse putukarakkudes, kuhu on sisse viidud selle viiruse ümbrise valku (L1) kodeeriv geen.
Transgeensete imetajate saamine on küllaltki keerukas ja vaevaline protseduur
*Keeruline on geenivektori sisestamine viljastunud munarakku seda kahjustamata.
*Pole veel õnnestunud luua geenivektoreid, mis integreeruksid genoomi DNA-sse soovitaval kohal. Nad võivad kahjustada olemasolevaid geene.
*Siirdatav geen peab olema varustatud koespetsiifilise promootoriga, mis tagaks geeni avaldumise õiges koes ja sobival ajal
*Lisanduvad kaod, mis tulenevad embrüosiirdamisega seotud riskidest. Kogu protseduur on suuresti õnnemäng, kus soovitav tulemus saadakse suure korduste arvuga.
*Nii saadakse õnnestunud geenisiirdega loom tavaliselt 100-200 katsetuse tulemusena. Seetõttu maksab talitleva inimgeeniga elujõuline transgeenne hiir 200-300 tuhat krooni.
Suurimad probleemid on seotud geenikonstruktide integratsiooniga retsipiendi genoomis . Neid võib genoomi siseneda mitu koopiat suvalistes lookustes. Sealjuures võivad nad põhjustada eluohtlikke mutatsioone peremeesorganismi enda geenides.
*Eelöeldust on mõistetav, et transgenees inimesel on nii teaduslikust kui ka eetilisest küljest vastunäidustatud, vähemalt geenitehnoloogia tänapäevase taseme juures.
Transgeensete taimede loomine
•üldiselt lihtsam kui loomadel
•Transgeenseid taimi luuakse lähtudes põllumajanduslikest eesmärkidest:
– parendada produktide tarbekvaliteeti (säilivust, ainelist koostist);
–suurendada vastupidavust haigustele ja kahjurputukatele;
–tõsta taluvust umbrohutõrje kemikaalide (herbitsiidide) vastu;
·tõsta karmide keskkonnatingimuste taluvust (külma-, kuuma-, põuataluvust vms.).
VASTU indiviidi kloonimisele
POOLT indiviidi kloonimisele
Inimene ei tohi mängida jumalat!
Kloonimine ei ole elu loomine, selles pole midagi üleloomulikku (jumalikku).
Inimese sigimise teatud aspektid peavad jääma teadusest ja tehnoloogiast puutumata.
Niikuinii eksisteerivad legaliseeritud sigimisbioloogilised tehnoloogiad (abort, viljastamine, in vitro, embrüosiirdamine), miks siis mitte lisada neile kloonimist.
Organisime kloonimine on ebaloomulik ja seega ebaeetiline.
Taimede kloonimises (sh. “ebaloomulikkus”, nagu pookimine, meristeempaljundus) ei nähta midagi amoraalset, miks siis loomade ja inimese kloonimises.
Klooniindiviidide identiteet - nende individuaalsus ja eneseteadvus - võib olla puudulik. Kas neil on üldse hinge ja kas nad väärivad inimõigusi?
Kloonindiviididel on sama palju individuaalsust, inimõigusi ja “hinge” kui ühemunamitmikutel (looduslike inimkloonidel).
Võidakse luua mõrvarlike diktaatorite koopiaid (Hitlereid, Stalineid). Samuti võidakse massiliselt paljundada kuulekaid sõjardeid, tööorje või muid inimroboteid.
Kloonimisel ei looda identseid isiksusi - neil on kasvatusest tulenevalt ilmselt rohem isikupära kui identsetel kaksikutel. Massiline imetajate kloonimine pole võimaliks - kloonimine pole kserokoopiate tegemine.
Võivad tekkida eugeenilised kiusatused “parandada” inimpopulatsioone mingi standardi suunas.
Valikuga saab eugeenikat palju edukamalt rakendada kui kloonimisega. Kui neid asju korraldavad seadused.
Kloonindiviide võidakse luua värdjalike “lihakehadena” transplantaadise varuna.
Kulukas tüvirakkude tehnoloogia välistab värdjalike “lihakehade” loomise täielikult.
Kloonindiviidid võivad mutantsete doonortuumade tõttu olla geneetiliste puuetega, sh. vähisoodumusega.
See võimalus on üsnagi tõenäoline. Senine loomade kloonimine näitab, et enamik embrüoid ja vastsündinuid sureb .
Kloonindiviididel võib ilmneda enneaegne vananemine ja lühem eluiga isegi siis, kui nad on üldiselt terved.
Ka seda võimalust ei saa välistada, kuigi kindlaid tõendeid selle kohta veel ei ole. Loomade kloonimine võib anda selgust.
VASTU taimede kloonimisele
POOLT taimede kloonimisele
•GMO-d on oma tekkelt ja olemuselt ebaloomulikud ja inimtoiduks kõlbmatud eetilistel põhjustel.
•Looduslikult esineb aeg-ajalt liikidevahelist geenisiiret
• Ka „normaalsete” õistaimede ja imetajate genoomis on isegi bakterite geene.
•Herbitsiididele tundetud GM-taimed võivad levida ümbritsevatesse elupaikadesse tõrjumatute umbrohtudena
•Ühegi aastaid kasutatud GM-taime puhul pole leitud, et selle umbrohustumise võime oleks suurem kui lähtekultuuril.
•GMO-d võivad ristamise kaudu metsikute sugulasliikidega levida loodusse ja tuua kaasa ettenägematuid tagajärgi
•Ühest-kahest võõrgeenist pole taimedel looduses olulist eelist. Pealegi on need geenid pärit loodusest ja võinuksid seal levida ennegi.
•Putukatoksiini (Bt) tootvad GM-taimed (mais, puuvill ) võivad põhjustada paljude kahjutute või isegi kasulike putukate hulgihukku.
•Pikaajalised vaatlused pole sellist nähtust täheldanud. Vastupidi: kuna neid põlde putukamürkidega ei töödelda, on paljude putukate ellujäämus seal suurem.
•GM-taimed võivad sisaldada valke, mis põhjustavad inimestel allergiat ja on seega ohtlikud.
•See on ainuke argument, mis põhjendatult nõuab kontrolli ja infot GM-taimede turustamise kohta. Transgenees võib kanda mingi allergiat põhjustavat valku kodeeriva geeni toidutaimele, mis varem enamikule inimestest allergiat ei tekitanud. See juhtus GM-sojaoaga, millesse siirdati brasiilia maapähkli geen.
GEENITERAAPIA
Geeniteraapia ehk geenravi seisneb enamasti normaalselt talitleva geeni siirdamises raske geneetilise puudega indiviidi mingi koe (organi) rakkudesse.Osal juhtudel toimub mutantse geeni avaldumise vaigistamine
Sarnaneb transgeenidega
-siirdatakse sama liigi (inimese) geene
-neid geene siirdatakse üksnes somaatilistesse rakkudesse ning ei pärandata järglastele
•Geeniteraapia võimalused sõltuvad puude olemusest ja ulatusest
•Kuigi esimene geeniteraapiline operatsioon tehti USA s 1990 a. pole oodatud läbimurret ja edu veel saavutatud
TÜVIRAKUD JA RAKUTERAAPIA
Selgroogsete tüvirakud
—-on diferentseerumata jagunemisvõimelised rakud, mis võivad diferentseeruda teisteks rakutüüpideks, kuid säilitavad ka endasuguseid
-—tagavad organismi arengu, kudede eneseuuendamise ja kahjustuste parandamise
Rakuteraapia on
—- ravimeetod , milles organismi hävinud rakke või organite kahjustunud funktsioone taastatakse tüvirakkude siirdamisega
Tüvirakud:
—lõigustusrakud – tekkinud sügoodi esimestel jagunemistel ( on totipotentsed)
—embrüonaalsed tüvirakud, mis saadakse blastotsüsti sisemisest rakumassist (embrüoblastist) – võivad diferentseeruda kõigiks rakutüüpideks aga ei arene kogu tervikorganismiks
—nabaväädivere tüvirakke -need saadakse sünnituse ajal võetud nabaväädi veeni verest – võivad diferentseeruda paljudeks rakutüüpideks
—Täiskasvanu ehk somaatilised tüvirakud näiteks:
◦ vereloome tüvirakk (need rakud on meie luuüdis kogu elu ja neist tekivad kogu aeg erütrotsüüdid ja mitut tüüpi leukotsüüdid)
◦somaatilised tüvirakud esinevad aga kõigis organites, säilitavad piiramatult jagunemisvõime ja võivad diferentseeruda organi eri kudede rakutüüpideks
◦Inimese rasvkoest on eraldatud tüvirakud, millel on leitud võime diferentseeruda luu-, kõhre-, rasva- ja lihasrakkudeks
◦Tüvirakke on ka lihas- ja närvikoes
Neuraalsed tüvirakud võivad diferentseeruda nii neuroniteks kui ka erinevateks gliiarakkudeks. Need tüvirakud on täiskasvanu ajus aga enamasti soikeseisundis ning tavaliselt ei jagune. Kuid rakukultuuris saab neid stimuleerida jagunema ning ühes või teises suunas diferentseeruma.
—Praegu tegeldakse väga paljudes laboratooriumides ja kliinikutes tüvirakkude eraldamise, nende diferentseerumisvõime ja -tingimuste uurimisega.
—Luuüdi siirdamine kiirgushaiguse ja mõne verevähi vormi puhul on tuntud asi.
—Nabaväädi vere tüvirakke on kasutatud mõne luuhaiguse ja leukeemia ravis .
— Neuraalsete tüvirakkude abil loodetakse jõuda raskete ajuhaiguste, nt. parkinsonismi ravini.
Parkinsonism, täpsemalt Parkinsoni haigus, on inglise arsti James Parkinsoni poolt esmakordselt (1817) täpsemalt kirjeldatud neurodegeneratiivne haigus, mis algab tavaliselt 50.-70. eluaasta vahel, kuid võib indiviiditi ka märksa varem alata . Selle peamiseks tunnuseks on käte ja hiljem kogu keha värin, liigutuste aeglus ja kohmetus; sageli ilmneb psüühikas depressioon , hiljem areneb paljudel nõdrameelsus e. dementsus. Põhjuseks on aju basaaltuumade dopamiini produtseerivate neuronite hävimine. (Dopamiin on üks aju virgatsaineid, st. info vahendajaid teatud tüüpi neuronite vahel). Sellele haigusele seni kindlat ravi ei ole; osale haigetele annab ajutist kergendust mõni dopamiini erim,
MINU TÜVIRAKKUDE ISESEISEV TÖÖ Ei tee paha kui loed läbi selle, siin on minu arust lihtsalt kirjutatud. Teksti on palju aga mõtet on lihtsam hoomata.Erilist vajadust samas pole.
Mis on tüvirakud?
Tüvirakud on „elu vundament “, millele on üles ehitatud terve inimorganism . Need rakud säilitavad kudede ja kogu organismi seisukorra stabiilsuse ja püsivuse, tagavad vere- ja naharakkude, seedeelundkonna kudede pideva uuenemise, osalevad luude ning teiste kudede ja organite paranemisprotsessis.
Tüvirakud on ainulaadsed, sest neil on kolm omadust, mis puuduvad organismi teistel rakkudel:
1. Need on kõikide teiste rakkude algrakud .
2. Tüvirakud võivad kontrollitult pikka aega paljuneda ja uueneda.
3. Teatud tingimustel võivad tüvirakud muunduda organismi mis tahes rakuks.
Tüvirakud jagunevad päritoluallika järgi nõnda:
1. embrüonaalsed tüvirakud
Kõige laialdasemate võimalustega tüvirakud on embrüonaalsed, mis saadakse väga varajases staadiumis embrüost (mille moodustab umbes 50–150 rakku). Embrüonaalsed tüvirakud on võimelised peaaegu lõpmatuseni paljunema ning muunduma igat tüüpi spetsialiseerunud rakkudeks. Embrüonaalsed tüvirakud eraldatakse väljakujunenud loote kudedest (9.–22. rasedusnädalal), mil need väga suure paljunemispotentsiaaliga rakud on juba muutunud vastavate kudede algrakkudeks. Nende rakkude uurimine on eetilistel ja moraalsetel põhjustel piiratud.
2. nabaväädi ja platsenta vere tüvirakud
Platsenta veres ja kudedes on väga palju nabaväädivere tüvirakke. Lapse sünni ajal saab neid rakke valutult ja kahjutult koguda kudedest, mis pärast lapse sündi tavaliselt ära visatakse. Nabaväädivere tüvirakud on suurepärane alternatiiv luuüdi tüvirakkudele, pealegi on neil rida eeliseid :
1. Need tüvirakud on oma nooruse tõttu energilised, tänu millele saab neid lähedaste pereliikmete raviks tõenäolisemalt kasutada.
2. Nabaväädivere tüvirakud on „naiivsed“ ning paljunevad kümme korda kiiremini, tänu millele võtab organism rakud paremini omaks ja eemaletõukamise reaktsioon on nõrgem.
3. Nabaväädivere võtmine ei ole valus ega ebameeldiv, sellega ei kaasne mingeid riske ei emale ega lapsele.
4. Need tüvirakud on „värsked“, seega on üliväike tõenäosus, et rakud võiksid olla eri infektsioonidest või viirustest nakatunud.
Juba umbes 20 aastat on maailmas pakutud võimalust hoida alles oma lapse nabaväädivere tüvirakke, mille saab vajalikul hetkel üles sulatada, siirdamiseks ette valmistada ja seejärel siirdada. Kuna nabaväädivere tüvirakkude kogumise protsess on väga lihtne, selle ravipotentsiaal aga ajaga muudkui kasvab, on üle terve maailma mitmeid sadu avalikke ja erapanku, mis tegelevad tüvirakkude hoidmisega. On tehtud kindlaks, et nabaväädiveri sisaldab ka mesenhümaalseid tüvirakke, mille omadused avardavad nabaväädivere kasutusvõimalusi tunduvalt.
Tüvirakkude siirdamine on üle terve maailma päästnud enam kui 19 000 inimese elu.
3. täiskasvanu organismi tüvirakud
Täiskasvanud inimese kehas tagavad tüvirakud normaalse kasvu ja arengu ning osalevad haige, vigastatud või kulunud koe taastamises, kuid täiskasvanud organismi tüvirakud ei ole nii universaalsed kui loote omad. Täiskasvanu tüvirakud suudavad diferentseeruda vaid sellele koele omaseks rakutüübiks, kus need asuvad. Kui tüvirakud saavad signaali kudede mis tahes vigastuse või haiguse kohta, hakkavad need poolduma (üks tütarrakk jääb tüvirakuks, teine spetsialiseerub). Neist saavad kahjustatud koe rakud, mis taastavad sel moel organismi rivist välja löödud tasakaalu. Kui koe tüvirakud saavad otsa, saadetakse sinna lisaks erilisi luuüdi tüvirakke.
Kõige paremini tuntakse luuüdi tüvirakke
Luu sees olev üdi on täis tüvirakke, millest tekivad kõik vererakud. Verevähki haigestunud laste ega täiskasvanute puhul ei piisa alati üksnes medikamentidega ( kemoteraapia , immunoteraapia) ravimisest. Mõnel juhul võib aidata ainult doonori luuüdi (vereloome tüvirakkude) siirdamine. Patsiendi haiged vereloomerakud asendatakse siirdamisel doonori tervete rakkudega, mis hakkavad taas tervet verd tootma. Tüvirakke võetakse luuüdist kirurgilisel teel. Doonorile tehakse lokaalne või üldnarkoos, seejärel võetakse steriilse nõelaga (enamasti puusaluust) luuüdi. Protseduur kestab mitu tundi, selle käigus võetakse 700–1500 ml verd ja luuüdisuspensiooni.
Ehkki väikeses koguses, leidub tüvirakke ka ringlevas ehk perifeerses veres. Neid kogutakse siis, kui haige paraneb pärast intensiivset kemoteraapiat ja veres suureneb nende hulk. Samuti saab selliseid rakke doonori verest, kellele süstitakse mitu päeva kasvufaktorit – erilist valku, mis soodustab tüvirakkude paljunemist ja paiskamist verre. Kui verre koguneb piisav hulk tüvirakke, saab need kokku koguda. Kogumisprotsess vältab 3–8 tundi.
Sellisel juhul on väga oluline sobiva luuüdidoonori olemasolu. Esmalt püütakse doonor leida pereliikmete seast (uuritakse vendi ja õdesid). Tõenäosus leida õige doonor pereringist on siiski vaid umbes 20%. Ülejäänud haigetele tuleb sobilik doonor leida oma riigi või ülemaailmsest luuüdidoonorite registrist. Kahjuks ei leita vahel isegi 12 miljoni vabatahtliku luuüdidoonori seast õiget. Sel põhjusel otsitakse alternatiive, kuidas päästa rohkem inimelusid.

Tüvirakkude kasutus

Tüviraku põhiomadus on muunduda organismi mis tahes rakuks. Tüvirakud taastavad kahjustatud koed, mistõttu on need olulised mitmesuguste haiguste ravis.
Tüvirakud on meie vere ja immuunsüsteemi alus. Tänu nende erilisele omadusele muutuda organismi mis tahes rakkudeks saab tüvirakke kasutada mitmesuguste haiguste raviks. Hetkel leiavad tüvirakud enim praktilist kasutust vere- ja immuunsüsteemihaiguste ravis, kuid juba tehakse kliinilisi uuringuid , kuidas saaks nende rakkude unikaalseid omadusi rakendada diabeedi ja lihashaiguste ravimiseks. Tüvirakkude võime muunduda närvikoe rakkudeks annab võimaluse kasutada neid seljaaju vigastuste, insuldi, Alzheimeri ja Parkinsoni tõve ning hulgiskleroosi raviks. Tüvirakkudega saab ravida müokardi infarkti, vanusega seotud degeneratiivseid haigusi, paranematuid luu- ja kõhredefekte.
Rasvkoe tüvirakud paljunevad jõudsasti ning võivad muunduda luu-, rasva-, lihas-, kõhre- või närvirakkudeks. Teadlased töötavad üheskoos tüvirakkude eri kasutusviiside suundadel, katsed tõotavad palju, ent kaugeltki mitte kõik saladused ei ole veel lahti harutatud.
Ravitavad haigused
Tüvirakkudega ravitakse haigusi, mille standardne ravi seisneb vereloome tüvirakkude siirdamises. Leedus kasutatakse vereloome tüvirakkude siirdamisel vastavalt tervishoiuministri käskkirjale nr V-632 kolme tüvirakuallikat:
- luuüdi;
- perifeerset verd;
- platsentat ja platsenta (nabaväädi) verd, mis kogutakse pärast lapse sündi.
11