2011 1
ΒΛΑΣΤΟΚΥΤΤΑΡΑ: ΕΡΕΥΝΕΣ ΘΕΡΑΠΕΙΕΣ - ΗΘΙΚΗ Κοτιώνη Άρτεμις Εκπαιδευτήρια Κωστεα-Γείτονα artkotioni@gmail.com Επιβλέπουσα Καθηγήτρια : Δήμητρα Ζουδίου Καθηγήτρια Βιολογίας, Εκπαιδευτήρια Κωστέα-Γείτονα zoudiou@gmail.com ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα βλαστοκύτταρα είναι ζωτικής σημασίας έχουν πολλές λειτουργιές στο σώμα. Είναι πολύτιμα γιατί έχουν κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που δεν έχει κανένα άλλο κύτταρο στο σώμα. Χωρίζονται σε δυο κατηγορίες τα εμβρυακά και τα ενήλικα. Επίσης έχει ανακαλυφθεί και ένας τρόπος να δημιουργούν οι επιστήμονες τεχνητά βλαστοκύτταρα τα IPS cells. Αυτές οι ξεχωριστές ιδιότητες που έχουν τα βλαστοκύτταρα έχουν δώσει στους επιστήμονες ένα πολύ μεγάλο κεφάλαιο ερευνάς για πιθανές θεραπείες σοβαρών ασθενειών. Στην εργασία αναφέρεται συγκεκριμένα η πιθανή θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον. Τέλος έχουν εξεταστεί κάποια ηθικά ζητήματα που απασχολούν τους επιστήμονες άλλα και την κοινωνία σε σχέση με την χρησιμοποίηση εμβρυακών βλαστοκυττάρων. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: βλαστοκύτταρα, κυτταρική διαφοροποίηση/εξειδίκευση βλασοκυτταρικες θεραπείες, βιοηθική. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΒΛΑΣΤΟΚΥΤΤΑΡΩΝ Ένα βλαστοκύτταρο δεν είναι διαφοροποιημένο έχει όμως την ικανότητα μιας απεριόριστης διαίρεσης από την οποία μπορούν να παραχθούν άλλα εξειδικευμένα κύτταρα. Πιο συγκεκριμένα, τα βλαστοκύτταρα έχουν τις εξής τρεις ιδιότητες που τα κάνουν να ξεχωρίζουν από όλα τα άλλα κύτταρα του οργανισμού μας: 2
Τα βλαστοκύτταρα είναι μη-εξειδικευμένα. Δεν έχουν κάποια συγκεκριμένη δομή ή χημική σύσταση που θα τους επέτρεπε να έχουν εξειδικευμένες λειτουργίες. Τα βλαστοκύτταρα έχουν την δυνατότητα της αυτοανανέωσης. Δηλαδή έχουν μια απεριόριστη ικανότητα διαίρεσης, σε αντίθεση με τα εξειδικευμένα κύτταρα του σώματός μας τα οποία δεν έχουν αυτή την δυνατότητα. Ένας μικρός πληθυσμός βλαστοκυττάρων που πολλαπλασιάζεται στο εργαστήριο για αρκετούς μήνες μπορεί να δώσει εκατομμύρια βλαστοκύτταρα. Τα βλαστοκύτταρα μπορούν να δημιουργήσουν εξειδικευμένα κύτταρα. Τα μη εξειδικευμένα βλαστοκύτταρα δίνουν γένεση σε κύτταρα με εξειδικευμένες λειτουργίες. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαφοροποίηση. ΣΧΗΜΑ 1: Ιδιότητες βλαστοκυττάρων: απεριόριστη διαίρεση (αυτοανανέωση), αδιαφοροποίητα βλαστοκύτταρα, διαφοροποιημένα θυγατρικά κύτταρα ΑΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΤΟ ΑΥΤΟΑΝΑΝΕΩΣΗ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΜΕΝΟ Όπου: Βλαστοκύτταρο Διαφοροποιημένο κύτταρο ΕΙΔΗ ΚΑΙ ΡΟΛΟΣ ΒΛΑΣΤΟΚΥΤΤΑΡΩΝ Α/ Εμβρυικά Παντοδύναμα Βλαστοκύτταρα (totipotant) Η πρώτη μορφή εμβρυικών βλαστοκυττάρων δημιουργείται κατά τη γονιμοποίηση του ωαρίου από το σπερματοζωάριο. Το πρώτο κύτταρο του εμβρύου, το ζυγωτό, αλλά και τα θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν από τις διαιρέσεις του τις τέσσερις πρώτες μέρες θεωρούνται πραγματικά παντοδύναμα! Η ονομασία τους αυτή αποδίδει τη δυνατότητα που έχει κάθε ένα από αυτά τα κύτταρα, εάν αποσπασθεί από τα υπόλοιπα, να δημιουργήσει εκ νέου ολόκληρο τον οργανισμό. Β/ Εμβρυικά Πολυδύναμα Βλαστοκύτταρα (pluripotant) Η δεύτερη μορφή βλαστοκυττάρων δημιουργείται λίγες μέρες (4ή5) μετά τη γονιμοποίηση από τη σταδιακή διαίρεση του ζυγωτού. Η μικροσκοπική μάζα κυττάρων (100-150) που δημιουργείται, οργανώνεται σε μία δομή που ονομάζεται βλαστοκύστη και αποτελείται από μία εξωτερική στοιβάδα κυττάρων και μία εσωτερική ομάδα κυττάρων. Τα κύτταρα αυτής της εσωτερικής μάζας (inner cell mass) είναι αυτά που 3
χαρακτηρίζονται ως πολυδύναμα εμβρυικά βλαστοκύτταρα. Η ονομασία τους αυτή αποδίδει τη δυνατότητα που έχουν να δίνουν γένεση σε οποιασδήποτε κατηγορίας κύτταρο του ανθρώπινου σώματος. Δε θα μπορούσαν όμως να δημιουργήσουν εκ νέου ολόκληρο τον οργανισμό. Σχημα 2 : Το ωαριο γονιμοποιειται από το σπερματοζωαριο και δινει το ζυγωτο το οποιο με τη σειρα του μετατρεπεται σε βλαστοκυστη. Γ/ Ενήλικα Πανίσχυρα Βλαστοκύτταρα (multipotent) Τα ενήλικα βλαστικά κύτταρα είναι μη διαφοροποιημένα και βρίσκονται ανάμεσα σε εξειδικευμένα κύτταρα σε έναν ιστό ή ένα όργανο. Διατηρούν αυτήν την απεριόριστη ικανότητα διαίρεσης, έχουν όμως περιορισμένη δυνατότητα διαφοροποίησης. Δηλαδή μπορούν να παράγουν κύτταρα μίας μόνο συγκεκριμένης κατηγορίας. Για παράδειγμα οι οστεοβλάστες μπορούν να παράγουν μόνο νέα οστικά κύτταρα και οι μυελοβλάστες μόνο νέα μυϊκά κύτταρα. Ο πρωταρχικός ρόλος τους σε έναν οργανισμό είναι να διατηρούν και να επισκευάζουν τον ιστό στον οποίο βρίσκονται. Οι ιστοί πέρα από περιπτώσεις τραυματισμών ή ασθενειών, χάνουν σε μόνιμη βάση έναν αριθμό κυττάρων, τα οποία στη συνέχεια πρέπει να αντικατασταθούν. ΠΗΓΕΣ ΒΛΑΣΤΟΚΥΤΤΑΡΩΝ Η εφαρμογή οποιασδήποτε μεθόδου προϋποθέτει ότι οι επιστήμονες έχουν στη διάθεσή τους βλαστικά κύτταρα. Τα βλαστικά αυτά κύτταρα μπορεί να προέρχονται από διάφορες πηγές. Α/ Απομόνωση ενήλικων βλαστικών κυττάρων Για παράδειγμα, σε περιπτώσεις εφαρμογής χημειοθεραπείας ή ακτινοθεραπείας, βλαστικά κύτταρα απομονώνονται από το μυελό των οστών του ασθενούς, πολλαπλασιάζονται εργαστηριακά. Τα βλαστικά αυτά κύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε όλες τις κατηγορίες των κυττάρων του αίματος, ερυθρά και λευκά αιμοσφαίρια, τα οποία μετά την εφαρμογή της τεχνικής εγχέονται και πάλι στην κυκλοφορία του αίματός του ασθενούς. Β/ Ιn vitro γονιμοποίηση για γνήσια πολυδύναμα εμβρυικά βλαστοκύτταρα Το ωάριο γονιμοποιείται εργαστηριακά και το ζυγωτό αφήνεται να διαιρεθεί για λίγες μέρες. Όταν δημιουργηθεί η βλαστοκύστη τα κύτταρα της εσωτερικής μάζας 4
απομονώνονται και καλλιεργούνται υπό ειδικές συνθήκες. Έτσι όταν διαιρεθούν δίνουν νέα κύτταρα τα οποία μπορούν να διαφοροποιηθούν έτσι ώστε να διαμορφώσουν κάθε τύπου κυττάρου στο σώμα των ενηλίκων. Καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν την έρευνα για νέες τεχνικές που θα επιτρέπουν στα εμβρυακά βλαστικά κύτταρα να διαφοροποιηθούν σε εξειδικευμένα κύτταρα, όπως κύτταρα της καρδίας, του μυ, ή των νεύρων, θα είναι σε θέση να αντιμετωπίζουν ένα τεράστιο αριθμό των ασθενειών. Η ικανότητα των εμβρυακών βλαστικών κυττάρων να πολλαπλασιάζονται απεριόριστα σημαίνει ότι μπορούν να παραχθούν σε τεράστιους αριθμούς για να αντικαταστήσουν τα πολλά κατεστραμμένα κύτταρα που υπάρχουν σε έναν ενήλικα ασθενή Γ/ Τεχνητά βλαστοκύτταρα μέσω ιών (Induced pluripotant stem cells) Δημιουργούνται από διαφοροποιημένα κύτταρα (πχ κύτταρα δέρματος) στα όποια εισάγονται με τη βοήθεια ιών-φορέων συγκεκριμένα γονίδια, τα οποία ουσιαστικά αναιρούν τη διαφοροποίησή τους. Είναι κύτταρα δηλαδή που έχουν υποστεί γενετικό επανα-προγραμματισμό (reprogramming). Αυτά τα κύτταρα έχουν τελικά τις ίδιες ακριβώς λειτουργιές που έχουν και τα εμβρυακά πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, δηλαδή έχουν την δυνατότητα να μετατραπούν σε οποιοδήποτε είδος ιστού. Χρειάζεται περαιτέρω έρευνα σε σχέση με τα ipscs έτσι ώστε να κριθεί ασφαλής η χρήση τους σε θεραπείες. Και αυτό γιατί για η εισαγωγή αυτών των γονιδίων στο κύτταρο με τη βοήθεια του ίου-φορέα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την επαγωγή καρκίνου. Ήδη, στο Whitehead Institute ερευνούν την πιθανότητα χρησιμοποίησης μιας πρωτεΐνης αντί για ένα από τα τέσσερα γονίδια το οποίο ίσως προκαλεί καρκίνο. Σε κάθε περίπτωση, αυτή η σημαντική ανακάλυψη έχει δημιουργήσει έναν ισχυρό νέο τρόπο από-διαφοροποίησης" των κύτταρων. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα κύτταρα του ιδίου του ασθενή και να αποφευχθεί έτσι πιθανή απόρριψη από το ανοσοποιητικό σύστημα. Η ανακάλυψη αυτή έγινε στο Κyoto University το 2006. Δ/ Τεχνητά βλαστοκύτταρα μέσω πυρηνικής μεταμόσχευσης (θεραπευτική κλωνοποίηση- somatic cell nuclear transfer) Ξεκινώντας από ένα ωάριο, του αφαιρούμε τον πυρήνα και στη συνέχεια του εισάγουμε τον πυρήνα ενός άλλου σωματικού κυττάρου. Το ωάριο «ξεγελιέται», νομίζει ότι γονιμοποιήθηκε και μετά από κατάλληλη διέγερση αρχίζει να διαιρείται. Στο στάδιο της βλαστοκύστης μπορούμε να επέμβουμε να απομονώσουμε τα κανονικά πολυδύναμα βλαστοκύτταρα. ΘΕΡΑΠΕΙΕΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΒΛΑΣΤΟΚΥΤΤΑΡΩΝ Η βλαστοκυτταρική θεραπεία έχει στόχο την αντικατάσταση κυττάρων που έχουν κάποια βλάβη ή καταστράφηκαν από κάποια ασθένεια, με τη βοήθεια βλαστοκυττάρων. Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει τεχνικές με τις οποίες αντικαθιστούν τα κύτταρα που έχουν κάποια βλάβη, με υγιή που προέρχονται από βλαστοκύτταρα. Οι τεχνικές είναι ακόμα σε αρχικό στάδιο αλλά εφαρμογές και τα οφέλη τους είναι ευρεία. Ορισμένες από τις ασθένειες που πιθανόν θα γιατρέψει η βλαστοκυτταρική θεραπεία είναι: καρκίνος, πάρκινσον, διαβήτης, διαφόρων ειδών σοβαροί τραυματισμοί 5
(πχ. τραυματισμός της σπονδυλικής στήλης), οφθαλμικές ασθένειες και άλλες. Η έρευνα για τα εμβρυακά βλαστικά κύτταρα μπορεί επίσης να βελτιώσει την ασφάλεια των φαρμάκων. Με τον έλεγχο των ναρκωτικών σε σειρές εμβρυακών βλαστικών κυττάρων, οι επιστήμονες μπορούν να εξασφαλίσουν την ασφάλειά τους πριν από τη δοκιμή τους σε πειραματόζωα και ανθρώπους. Επίσης ωφέλιμη θα ήταν η γνώση του πώς ακριβώς τα εμβρυακά βλαστικά κύτταρα διαφοροποιούνται και πολλαπλασιάζονται. Πολλές σοβαρές ιατρικές καταστάσεις όπως ο καρκίνος και η γέννηση ελαττωματικών βρεφών είναι αποτέλεσμα δυσλειτουργίας στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την εξειδίκευση. Αν οι ερευνητές μπορέσουν να μάθουν τι ακριβώς συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής και υγιής ανάπτυξης των κυττάρων θα βοηθήσει πολύ στο να κατανοήσουν καλύτερα τι ακριβώς συμβαίνει που οδηγεί σε ασθένειες. Τύποι βλαστοκυτταρικών θεραπειών Υπάρχουν διάφορες τεχνικές βλαστοκυτταρικών θεραπειών ήδη χρησιμοποιούνται σε περιορισμένη έκταση και ερευνούνται περαιτέρω: Μεταμόσχευση ενήλικων βλαστοκυττάρων χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα του μυελού των οστών Μεταμόσχευση ενήλικων βλαστοκυττάρων χρησιμοποιώντας περιφερικά βλαστοκύτταρα Μεταμόσχευση βλαστικών κυττάρων χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα από το αίμα του ομφάλιου λώρου Θεραπευτική κλωνοποίηση Τα πλεονεκτήματα των τρέχοντων βλαστοκυτταρικών θεραπειών Αν και πολλές θεραπείες με βλαστικά κύτταρα είναι ακόμα σε πειραματικό στάδιο, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η βλαστοκυτταρική θεραπεία υπόσχεται οριστική θεραπεία για πολλές ασθένειες. Για παράδειγμα χρησιμοποιούνται βλαστοκύτταρα από τον μυελό των οστών σε άτομα που πάσχουν από λευχαιμία και άλλους καρκίνους. Ο απώτερος στόχος της θεραπείας βλαστικών κυττάρων είναι η αντικατάσταση ανθυγιεινών κύτταρων με υγιή και να γίνει αυτό αποτελεσματικά, επιτρέποντας την ομαλή λειτουργία των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα. Επιπλέον, οι πιθανές χρήσεις για τις θεραπείες με βλαστικά κύτταρα συνεχίζουν να αυξάνονται καθώς μαθαίνουμε περισσότερα για τη διαδικασία με την οποία ένα υγιές κύτταρο γίνεται άρρωστο. Οι προκλήσεις των βλαστοκυτταρικών θεραπειών Μια σημαντική δυσκολία με την θεραπεία των βλαστοκυττάρων είναι ότι στο εργαστήριο όταν καλλιεργείται ένας ιστός είναι δύσκολο να αναγνωριστούν τα βλαστοκύτταρα ανάμεσα στα κανονικά κύτταρα ενός ιστού, δηλαδή δεν ξεχωρίζουν. Επιπλέον, τα νέα κύτταρα απαιτούν εμφύτευση σε έναν άνθρωπο και θα πρέπει στη συνέχεια να μάθουν πώς να λειτουργήσουν αποτελεσματικά παράλληλα με τους ιστούς του ατόμου. Για παράδειγμα, αν φανταστούμε ένα καρδιακό κύτταρο που 6
εμφυτεύεται, ίσως να μην μπορεί να χτυπήσει με τον ίδιο ρυθμό που χτυπάνε τα υπόλοιπα κύτταρα της καρδίας και επομένως να μην υπάρχει κανένα αποτέλεσμα. Τέλος, το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ατόμου μπορεί να αναγνωρίσει τα μεταμοσχευμένα κύτταρα ως ξένα σώματα, και αυτό μπορεί να προκαλέσει ανοσολογική αντίδραση που οδηγεί σε απόρριψη των κυττάρων. ΘΕΡΑΠΕΙΑ ΤΗΣ ΝΟΣΟΥ ΠΑΡΚΙΝΣΟΝ ΜΕ ΒΛΑΣΤΟΚΥΤΤΑΡΑ Η νόσος του Πάρκινσον είναι μια κινητική διαταραχή που επηρεάζει χιλιάδες ανθρώπους. Χαρακτηρίζεται από μυϊκή δυσκαμψία, τρέμουλο, δυσκολία στη κίνηση και δυσλειτουργία του λόγου. Η εκφυλιστική αυτή νόσος προκαλείται από την καταστροφή των κύτταρων που παράγουν έναν νευροδιαβιβαστή που ονομάζεται ντοπαμίνη. Οι νευροδιαβιβαστές είναι ουσίες μέσω των οποίων επικοινωνούν μεταξύ τους τα νευρικά κύτταρα. Στους ασθενείς του Πάρκινσον δηλαδή αναστέλλεται η επικοινωνία του εγκεφάλου με το υπόλοιπο σώμα καθώς, δεν μπορούν να μεταφερθούν τα μηνύματα μέσω των νεύρων. Η παραδοσιακή μέθοδος για την αντιμετώπιση αυτής της ασθένειας ήταν η εξωγενής χορήγηση στους ασθενείς αυτής ακριβώς της ουσίας που βρίσκεται σε έλλειψη, της L- DOPA όπως συμβολίζεται. Η μακροχρόνια όμως χορήγησή της οδηγεί σε σοβαρές παρενέργειες (Lang and Lozano, 1998). Έτσι προέκυψε η ανάγκη για μία εντελώς νέα προσέγγιση. Ο στόχος που αναζητήθηκε ήταν η μεταμόσχευση στον εγκέφαλο των ασθενών ατόμων, υγιών νευρικών κυττάρων που θα είχαν τη δυνατότητα να παράγουν επαρκείς ποσότητες της επιθυμητής ντοπαμίνης και θα μπορούσαν έτσι να αναιρέσουν το πρόβλημα. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν νευρικά μεσεγχυματικά κύτταρα τα οποία απομονώνονταν από εγκεφάλους εμβρύων. Τα κύτταρα όμως αυτά αφενός ήταν διαθέσιμα σε πολύ μικρές ποσότητες και αφετέρου η βιωσιμότητά τους μετά τη μεταμόσχευση ήταν περιορισμένη (Hagell et al., 1999). Η έρευνα μετατοπίστηκε στη συνέχεια προς την κατεύθυνση της χρήσης βλαστοκυττάρων. Εφόσον τα βλαστοκύτταρα μπορούν να πολλαπλασιαστούν σε απεριόριστες ποσότητες και εφόσον μπορούν να εξειδικευτούν προς οποιαδήποτε κατηγορία κυττάρου, θα μπορούσαν να είναι η τέλεια λύση στο πρόβλημα. Το επόμενο βήμα ήταν η χρήση ενήλικων βλαστικών κυττάρων από τον εγκέφαλο ποντικών τα οποία είχαν προηγουμένως υποστεί κατάλληλη προετοιμασία (J.H. Kim et al.,2002; Hagell and Brundin, 2002). Στη συνέχεια έγινε χρήση εμβρυικών βλαστικών κυττάρων από ποντίκια, τα οποία φυσικά διαφοροποιήθηκαν σε νευρικά κύτταρα που να παράγουν ντοπαμίνη (Tagari et al.,2005). Τα αποτελέσματα ήταν θετικά και σε όλες τις περιπτώσεις. Ακόμα μεγαλύτερη βελτίωση του θεραπευτικού αποτελέσματος έγινε εφικτή όταν χρησιμοποιήθηκαν ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα από τον εγκέφαλο εμβρύων, τα οποία είχαν «αθανατοποιηθεί» (immortalized cell lines) (Kim et al., 2006; Lee e al., 2007). Τέλος το θεραπευτικό αποτέλεσμα μεγιστοποιήθηκε όταν σε αυτά τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα ενσωματώθηκαν επιπλέον αντίγραφα του γονιδίου που παράγει την ντοπαμίνη. Μετά τη μεταμόσχευσή τους στον εγκέφαλο των ασθενών, η παραγωγή της ντοπαμίνης ήταν πολύ υψηλότερη και μπορούσε να αναιρέσει τα ενοχλητικά συμπτώματα της ασθένειας (Υasuhara et al., 2006; Redmont et al., 2007). 7
ΗΘΙΚΑ ΖΗΤΗΜΑΤΑ/ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ Η ηθική και η βιοηθική δεν είναι ένα εξειδικευμένο όργανο γνώσης, αλλά ασχολείται με ζητήματα ηθικής νομιμοποίησης που απασχολούν όλους τους ανθρώπους. Είναι δηλαδή ένα είδος συζήτησης στην οποία ο καθένας μπορεί να πάρει μία θέση. Στην περίπτωση της χρήσης εμβρυακών βλαστοκυττάρων ο στόχος των επιστημόνων είναι να βρουν τρόπους να θεραπεύσουν σοβαρές ασθένειες και να ανακουφίσουν τους ανθρώπους από τον πόνο. Παρόλα αυτά οι απόψεις διίστανται: Πρώτη Άποψη Πολλοί ισχυρίζονται ότι το να χρησιμοποιούν οι επιστήμονες έμβρυα είναι ισοδύναμο με την απώλεια μιας ζωής. Οι διαμάχες και συζητήσεις περί εμβρυακής βλαστοκυτταρικής ερευνάς έχουν κινητοποιήσει ένα κίνημα του οποίου τα μέλη ανησυχούν για τα δικαιώματα του εμβρύου, ως μια ανθρωπινή ζωή σε πολύ μικρή ηλικία. Πιστεύουν ότι η εμβρυακή βλαστοκυτταρική ερεύνα παραβιάζει την ιερότητα της ζωής και ισοδυναμεί με δολοφονία. Είναι αντίθετοι στην ερεύνα με χρησιμοποίηση εμβρυακών βλαστοκυττάρων πιστεύουν ότι η ζωή ξεκάνει μόλις γονιμοποιηθεί το ωάριο από το σπερματοζωάριο. Δεύτερη Άποψη Άλλοι στηρίζουν την βλαστοκυτταρική ερεύνα καθώς τονίζουν ότι υπάρχει διάφορα μεταξύ της ύπαρξης ενός ανθρώπου και τη δυνατότητα ύπαρξης ενός ανθρώπου. Αυτοί λοιπόν ισχυρίζονται ότι τα έμβρυα δεν είναι ισοδύναμα με μια ανθρωπινή ζωή καθώς δεν μπορούν να επιβιώσουν εκτός μήτρας άρα έχουν απλά τη δυνατότητα να εξελιχτούν σε ανθρωπινή ζωή. Επιπλέον λένε ότι η βλαστοκύστη είναι μια μάζα κύτταρων η οποία δεν έχει ακόμα διαφοροποιηθεί και εξειδικευτεί σε όργανα και ιστούς άρα δεν είναι ακόμα ανθρωπινή ζωή απλώς έχει την ικανότητα να εξελιχτεί μελλοντικά. Επίσης ισχυρίζονται ότι η ανθρωπινή ζωή ξεκινάει μετά την πέμπτη εβδομάδα της εγκυμοσύνης οπού ξεκινάει να υπάρχει χτύπος στην καρδιά. Τρίτη Άποψη Μία κάπως πιο ουδέτερη άποψη υποστηρίζει την έρευνα που γίνεται χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα που έχουν περισσέψει από κλινικές εξωσωματικής γονιμοποίησης. Ο ισχυρισμός είναι ότι αφού ούτως ή αλλιώς αυτά τα έμβρυα θεωρούνται απόβλητα γιατί να μην χρησιμοποιηθούν για έναν εποικοδομητικό σκοπό. Τέτοια έμβρυα στις Η.Π.Α. υπολογίζονται γύρω στα 400.000, πράγμα που έκανε πολλούς που ήταν προηγουμένως αντίθετοι στο ζήτημα να αλλάξουν γνώμη. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστώ πολύ για την πολύτιμη βοήθειά τους, τις υποδείξεις, τις διορθώσεις και την παροχή βιβλιογραφίας τους : Κα. Δήμητρα Ζουδίου, Dr. Steve N. Georas, Shaw-Ree Chen, Ph.D. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Hagell P, Burdin P, 2002. Cell survival and clinical outcome following intrastrialtal transplantation in Parkinson s disease. J Neuropathol Exp Neurol 60:741-752 Johns Hopkins 8
http://www.bioethicsinstitute.org/web/page/641/sectionid/377/pagelevel/2/i nterior.asp Kim JH, Auerbach JM, Rodriguez-G JA, Velasco I, Gavin D, Llumelsky N, Lee SH, Nguyen J, Sanchez-Pernaute R, Bankiewicz K, McKay R. 2002. Dopamine neurons derived from embryonic stem cells function in an animal model of Parkinson s Disease. Nature 418:50-56. National Institutes of Health http://stemcells.nih.gov/info/basics/ and http://stemcells.nih.gov/info/ethics.asp Oxford Dictionary of Biology, 4 th edition 2000, 564-565 Rochster University Medical Center Life Sciences http://www.urmc.rochester.edu/stem-cell/basics.cfm Seung U.K, Jean V, 2009. Stem Cell-Based Therapy in Neurological Diseases: A Review. Journal of Neuroscience Research 87:2183-2200 Whitehead Institute for Biomedical Research http://www.whitehead.mit.edu/news/ontopic/stem_cells/stemcells.html Yasuhara T, Matsukawa N, Hara K, Yu G, Xu L, Maki M, Kim Su, Borlongan CV. 2006. Transplantation of neural stem cells exerts neuro-protection in a rat model of PD. J Neurosci 26:124497-12511. Explore Stem Cells http://www.explorestemcells.co.uk 9
: - aggiexan@yahoo.gr : B, - zoudiou@gmail.com,., 1998 90% 93%.. Mc Manus.,,. - :,,. 1998 7% 10 % (Raymond, M, 1996).,,, ( ) (Twinning Facts, 2006), (Schachter, S. C, et al. 1995), Down (Batheja, M., & McManus, I. C. 1985.), 10
(Cornish, K. M., & McManus, I. C. 1996) (Grouios, G, et al. 1999). 1991 9 (Coren, Halpern DF, 1991).,, (Harris, LJ, 1993),( Person PG, Allebeck P,1994).( Hicks RA et al. 1994), ( Westergaard GC, Lussier ID 1999), (Martin WL, Freitas MB 2002).,.,,,,,,.,,,.., ( LRRTM1) 11
..,. LRRTM1: 2007, LRRTM1.. : (Watkins M, 1995)....,. (University College London). «,» (Chris McManus, 2002)., 130%,. Apollo 13.,,..,. ( ), 12
., : ( - ). 18.,. : 29 100%. 14 48.3%. 15 51.7% 256 100% 74 28.9%. 182 71,1%.,.. 13
,,,. :. 12 100%.- 9 75%.- 3 25% 33 100% - 30 91% - 3 9%. 39 100% 24 61.5% 15 38.1%. 12 100% 3 25% 9 75% 14
, 1998, 7% 10%.,. -. :,..,. : / 7-10%... 82 6 7.4% 84 8 9.5% 56 7 12.5% 7 1 14.3%.. 229 22 9.6% 15
- : (48.3%) (28.9%). 69% 25%. 91% 75%. 7-10% ( 8.5%). 9.6%. :. (256+29=285)...,...,..., ( ),..,,,!, :.. 16
.,...,. Batheja, M., & McManus, I. C. (1985). "Handedness in the mentally handicapped", ''Developmental Medicine and Child Neurology'', 27, 63 68 Coren S. (1993). The Left-Hander Syndrome: The Causes and Consequences of Left- Handedness, New York: Free Press Cornish, K. M., & McManus, I. C. (1996). "Hand preference and hand skill in children with autism", ''Journal of Autism and Developmental Disorders'', 26, 597 609 Diane P.(1994). n living Left-Handed: All You Need to Know About Felt-Handedness Grouios, G, et al. (1999). "Excess of non-right handedness among individuals with intellectual disability: Experimental evidence and possible explanations", ''Journal of Intellectual Disability Research'', 43, 306 313 Handed Statistics- stat can t be right, can it?: http://www.left-at-thestart.com/statistics.html Harris, LJ (1993). "Do left-handers die sooner than right-handers? Commentary on Coren and Halpern's (1991). "Left-handedness: a marker for decreased survival fitness"". Psychological Bulletin 114 (2): 203 234 Lefthandedness And Intelligence: http://www.lefthandersday.com/intelligence.html Hicks RA, Johnson C, Cuevas T, Deharo D, Bautista J (1994). "Do right-handers live longer? An updated assessment of baseball player data". Perceptual And Motor Skills 73 (3 Pt 2): 1243 1247 Martin WL, Freitas MB (2002). "Mean mortality among Brazilian left- and righthanders: modification or selective elimination?". LATERALITY 7 (1): 31 44 Person PG, Allebeck P (1994). "Do left-handers have increased mortality?". Epidemiology 5 (3): 337 340 Raymond, M et al. (1996). Frequency-dependent maintenance of left-handedness in humans", ''Proceedings of the Royal Society of London', B, 263, 1627-1633 Schachter, S. C, et al. (1995). "Handedness in patients with intractable epilepsy: Correlations with side of temporal lobectomy ", ''Journal of Epilepsy'', 8, 190 192 Twinning Facts - National Organization of Mothers of Twins Clubs, Inc. 2006. Watkins M (1995). Creation of the Sinister: Biological Contributions to Lefthandedness. 2007. Westergaard GC, Lussier ID (1999). "Left-handedness and longevity in primates". The International Journal Of Neuroscience 99 (1-4): 79 87 17
* ** *1, 2, **1, 2, :,...,,. ( ) ( ),. ph (gelatin A- ph). : Ponstan ( ), Depon ( ), Voltaren ( ), XefoRapid ( ), ( ), Reumacid ( ). X (HCl(aq))., HCl(aq) 36-37 C.. 5. HCl(aq) ( ph)\ - :,, 18
. ( )..,. ph., ph.,. per os,. (,,..) ( - ).,... per os : 1) ( ):, ( ) ( )., ( ),. 2) ( ):, ( )..,,,,... Ponstan ( ), Depon ( ), Voltaren ( ), XefoRapid ( ), ( ), Reumacid ( ). 19
Reumacid. X (HCl(aq)).To ph 1 2, 0 4., HCl(aq) ph 3, 36-37 C ( ).. 5. HCl(aq) ( ph) ( ) ( generic names). two tailed student t test. generic names ( 1-1) 25.0 X Medication Dissolution Time Time in minutes 16.7 8.3 0.0 1(boxplots) 11 Ponstan Xeforapid Voltaren Reumacid aspirin Depon Medications 20
1: ( p < 0,05 ) ( ) 5 1 Ponstan ( ) 9,284 ( ) 2 eforapid ( ) 7,762 ( ) 3 Voltaren ( ) 23,226 ( ) 4 Reumasid ( ) 16,898 ( ) 5 ( ) 0,114 ( ) 6 Depon ( ) 0,282 ( ) 1 vs 2: p < 0,02 2 vs 3: p <0,000000 3 vs 4: p <0,000001 4 vs 5: p <0,000001 5 vs 6: p <0,00002 1 vs 3: p <0,000000 2 vs 4: p <0,000000 3 vs 5: p <0,000000 4 vs 6: p <0,000000 1 vs 4: p < 0000000 2 vs 5: p <0,000000 3 vs 6: p <0,000000 1 vs 5: p <0,000000 2 vs 6: p <0,000000 1 vs 6: p < 0,00000. (Rheumacid)...., in vivo,.. United States Pharmacopeia www.usp.org USA Food and Drug Administration, www.fda.gov.,. www.eof.gr 21
ΕΓΚΕΦΑΛΙΚΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Σταύρος Καπετάνιος 7 ο Λύκειο Θεσσαλονίκης kaptenjasd@hotmail.com athithom@otenet.gr Επιβλέπων καθηγητής: Δημήτρης Αλεξάνδρου Βιολόγος 7 ο Λύκειο Θεσσαλονίκης dimitrisalexandrou@hotmail.com ΠΕΡΙΛΗΨΗ Εμπνευσμένος από συγκυρίες και περιστατικά του καθημερινού βίου, καθώς και με τη βοήθεια της παρατήρησης, ανέπτυξα μία θεωρία για τους αλγόριθμους που εκτελεί ο κάθε εγκέφαλος. Κατηγοριοποίησα τους αλγόριθμους αυτούς σε τέσσερις ομάδες, με εργαλεία μου το συνεχή προβληματισμό και το πείραμα. Οι ομάδες μου είναι οι εξής: τημελείς αλγόριθμοι, αυθόρμητοι αλγόριθμοι, ενστικτώδεις αλγόριθμοι, αδύνατοι αλγόριθμοι. Με αυτή την κατηγοριοποίηση πλησίασα και ερμήνευσα διάφορα νοητικά προβλήματα, ψυχολογικές καταστάσεις, πνευματικές ικανότητες, κοινωνικά φαινόμενα. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι «καθημερινές ενέργειες μας μαθαίνουν υποσυνείδητα αλγόριθμους που αφορούν φαινόμενα και νόμους της φύσης, κάνοντάς μας να λειτουργούμε αυθόρμητα με βάση αυτούς». ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ:αλγόριθμος, τημελείς αλγόριθμοι, αυθόρμητοι αλγόριθμοι, ενστικτώδεις αλγόριθμοι, αδύνατοι αλγόριθμοι ΣΚΟΠΟΣ Κύριος στόχος είναι να κατηγοριοποιήσω τις καθημερινές ενέργειες, που κάνει ο κάθε άνθρωπος, με βάση τους αλγόριθμους που εκτελεί εκείνη τη στιγμή. ΠΡΩΤΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ Η αφορμή για τη σύνταξη της θεωρίας, ήταν μια παρατήρηση που έκανα, όταν έλυνα μια άσκηση. Η άσκηση ζητούσε έναν αλγόριθμο. Όταν έλυσα την άσκηση, σκέφτηκα πως για να γράψω αυτόν τον αλγόριθμο, εκτελούσα έναν άλλο. Ύστερα, προσπάθησα να γράψω τον αλγόριθμο που εκτέλεσε κατά τη λύση της άσκησης ο εγκέφαλός μου. Η προσπάθεια μου ήταν ανεπιτυχής, διότι εκείνη τη στιγμή ο εγκέφαλός μου εκτελούσε έναν άλλο, πιο δύσκολο αλγόριθμο. Οπότε αφού δεν είμαι σε θέση να διατυπώσω τους αλγόριθμους, ας τους κατηγοριοποιήσω. Η πρώτη κατηγοριοποίηση που έκανα ήταν ανάμεσα στο γράψιμο, δηλαδή στη σχεδίαση των γραμμάτων, και στο τι θα γράψω, δηλαδή στο νόημα της κάθε έννοιας και στη σύνδεσή τους. 22
ΕΡΕΥΝΑ Το θέμα «αλγόριθμοι του εγκεφάλου», σχετίζεται με την ψυχιατρική και την ψυχοσωματική. Μια παρόμοια θεωρία που διατυπώθηκε στο παρελθόν ήταν του Pavlov (Pavlov s dogs), η οποία μελετούσε τη δύναμη της συνήθειας και της επανάληψης. ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ Οι αλγόριθμοι κατηγοριοποιήθηκαν σύμφωνα με την παρατήρηση του καθημερινού βίου, αλλά και με πειράματα σε άτομα ή ομάδες. Οι κατηγορίες διακρίνονται με το κριτήριο της «εκτέλεσης», και είναι οι εξής: αυθόρμητοι αλγόριθμοι, τημελείς αλγόριθμους, αδύνατοι αλγόριθμοι και ενστικτώδεις αλγόριθμοι. ΤΗΜΕΛΕΙΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Οι τημελείς αλγόριθμοι είναι οι αλγόριθμοι που απαιτούνται για να γίνει μια πράξη που δεν έχουμε ξανακάνει ή δεν κάνουμε συχνά (π. χ. κλάδεμα). Στα άτομα μικρών ηλικιών, όλες οι πράξεις τους λειτουργούν με τημελείς αλγόριθμους, διότι είναι πρωτόγνωρες. Κάποιες από αυτές είναι το περπάτημα και η ομιλία. Μία τημελής πράξη είναι το γράψιμο ενός κειμένου. Όχι,όμως το πώς θα σχεδιάσεις τα γράμματα, αλλά το τι θα γράψεις. Βέβαια, αυτό δεν ισχύει για ένα μικρό παιδί. Σε αυτή την περίπτωση, το μικρό παιδί εκτελεί δύο αλγόριθμους. Έναν για το τι θα γράψει κι έναν για το πώς θα σχεδιάσει τα γράμματα (όλες οι πράξεις του είναι πρωτόγνωρες ). ΑΥΘΟΡΜΗΤΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Αυθόρμητοι είναι οι αλγόριθμοι που εκτελούνται ασυνείδητα,εξαιτίας της επανάληψης τους(π. χ. κλείσιμο βρύσης μετά το άνοιγμά της). Όπως προανέφερα, τα μικρά παιδιά δεν εκτελούν αυθόρμητους αλγόριθμους, αφού εκτελούν μόνο τημελείς. ΕΝΣΤΙΚΤΩΔΕΙΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Ενστικτώδεις, είναι εκείνοι που λειτουργούν αυθόρμητα, αλλά διαφέρουν από τους αυθόρμητους στο ότι εκτελούνται ως αντίδραση του οργανισμού.(π. χ.όταν πλησιάζω το χέρι μου στο μάτι μου, οι βλεφαρίδες κλείνουν ακόμη και στο μωρό, όχι επειδή μου ξανασυνέβη και μου δημιουργήθηκε ο αλγόριθμος «κλείσε το μάτι αλλιώς θα πονέσεις», ένα άλλο παράδειγμα είναι το κλάμα ή η κραυγή από τρόμο). Αυτούς τους αλγόριθμους τους συναντάμε περισσότερο στα ζώα. Ο άνθρωπος κατάφερε να ελέγξει τις ενέργειες που εκτελεί. Όχι, όμως απόλυτα. ΑΔΥΝΑΤΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Οι αδύνατοι είναι μια ειδική, πιο σύνθετη και υποκειμενική κατηγορία. Είναι οι αλγόριθμοι οι οποίοι έχουν τυπωθεί στον εγκέφαλο, αλλά είναι αδύνατο να εκτελεστούν.(π.χ. Ένα άτομο που κάνει ορθογραφικά λάθη έχει αδύνατο αλγόριθμο [πάνω στο θέμα αυτό]. Επίσης ένα άτομο που δε βάζει το χέρι του στη πρίζα, έχει κι αυτό αδύνατο αλγόριθμο.) Χωρίζονται σε τρεις επιμέρους κατηγορίες: Δεν εκτελούνται είτε γιατί θεωρούνται από το άτομο ανούσιοι, είτε γιατί δεν μπορούν να αποδειχθούν από το άτομο που καλείται να τους εκτελέσει, είτε γιατί δεν είναι 23
φυσικό να εκτελεστούν. (π.χ. {ανούσιοι} πώς να ταιριάξεις τα ρούχα σου,{δεν μπορούν να αποδειχθούν στο άτομο που καλείται να τους εκτελέσει} lne=1, {δεν είναι φυσικό να εκτελεστούν} να πετάξω) Πολλά προβλήματα μπορούν να ερμηνευτούν με αυτόν τον τρόπο. Όταν εκτελούνται αδύνατοι αλγόριθμοι που δεν είναι φυσικό να εκτελεστούν Σοβαρά προβλήματα παρουσιάζονται όταν ένας αδύνατος αλγόριθμος,που δεν είναι φυσικό να εκτελεστεί, καταχωρείται ως δυνατός, δηλαδή τημελής ή αυθόρμητος. Τα άτομα με ψυχολογικές παθήσεις ή τα άτομα με ψυχασθένειες ή και με νοητικές ασθένειες μπορούν να κάνουν τις λάθος αυτές καταχωρήσεις.(π.χ. Ένα άτομο με νοητικά προβλήματα νομίζει πως μπορεί να πετάξει. Ένα άτομο με ψυχολογικά προβλήματα νομίζει πως όταν αυτοκτονήσει θα λυθούν τα προβλήματά του. Ένα άτομο με κάποια ψυχασθένεια νομίζει πως υπάρχουν άτομα δίπλα του και του μιλάνε.) Όταν εκτελούνται αδύνατοι αλγόριθμοι που δεν μπορούν να αποδειχθούν Ίσως, η λάθος αυτή εκτέλεση είναι ένα δείγμα ευφυΐας. Για παράδειγμα, οι δυσλεκτικοί δεν εκτελούν αδύνατους αλγόριθμους που δεν είναι φυσικό να εκτελεστούν, ούτε και αλγόριθμους που τους θεωρούν ανούσιους, αλλά εκτελούν αδύνατους αλγόριθμους που δεν μπορούν να αποδειχθούν. Γι αυτό δεν μπορούν πάντα να εξηγήσουν, μετά από μια φράση τους, αυτό που εννοούν. Αποδέχονται, δηλαδή κάτι ως αξίωμα (Δέχονται ότι ισχύει). Τα προβλήματα που παρουσιάζονται εξαιτίας της εκτέλεσης αδύνατου αλγόριθμου ως δυνατού,έχουν να κάνουν με την αντίληψη ορισμένων ατόμων, δηλαδή είναι πρόβλημα εγκεφαλικό. Το ερώτημα είναι «πόσο αντικειμενικό είναι το τι είναι αδύνατο;». Πιστεύω πως είναι άκρως αντικειμενικό..αδύνατο αλγόριθμο όρισα τον αλγόριθμο που δεν ικανοποιείται για να προστατέψει τη σωματική ακεραιότητα του ατόμου. Όμως από άτομο σε άτομο διαφέρει το τι είναι ακεραιότητα. ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΠΟΥ ΒΟΗΘΗΣΑΝ ΤΗΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ Πείραμα: αυθόρμητοι-τημελείς αλγόριθμοι Στο πείραμα συμμετείχαν,χωρίς να το ξέρουν, ένας μεσήλικας, μία μεσήλικας, ένας ηλικιωμένος, μία ηλικιωμένη και δύο παιδιά 7 ετών. Επίσης το πείραμα χρησιμοποιείσαι μία τουαλέτα. Όταν έβλεπα κάποιον να κατευθύνεται προς την τουαλέτα έλεγα: «Η λάμπα κάηκε..» Αν δεν άκουγα κάποια απάντηση, έλεγα: «Η λάμπα του μπάνιου έχει καεί.»τότε η απάντηση ερχόταν. Οι μεσήλικες και οι ενήλικες, όταν έβγαιναν από το σκοτεινό μπάνιο, έκλειναν το φως,δηλαδή το διακόπτη. Οι επτάχρονοι δεν τον έκλειναν και στην υπενθύμισή μου «το φως!», απαντούσαν «η λάμπα είναι καμένη» Συμπέρασμα: Τα άτομα μικρής ηλικίας εκτελούν τημέλεις αλγόριθμους (σκέφτονται πριν δράσουν ), ενώ τα άτομα μεγάλης ηλικίας εκτελούν αυθόρμητους (η δύναμη της επανάληψης ). 24
Η γάτα Το πείραμα «η γάτα» εκτελέστηκε σε πέντε διαφορετικές γάτες και είναι το εξής:κοιτάς από μακριά μια γάτα μέχρι να σταματήσει να κινείται και να σε κοιτάξει κι αυτή. Τότε παίρνεις μια πέτρα και κάνεις πως την πετάς. Παρατηρείς πως η γάτα συνεχίζει να σε κοιτάει. Ύστερα πετάς την πέτρα μακριά. Η γάτα τρέχει προς τα εκεί που πετάχτηκε η πέτρα. Το ίδιο συνέβη και με τις πέντε γάτες. Μετά ξαναπαίρνεις μια πέτρα και κάνεις πως την πετάς. Και οι πέντε γάτες κοίταξαν προς τα εκεί που θα πήγαινε η πέτρα αν πεταγόταν. Το συμπέρασμα είναι πως τις περάστηκε ένας στιγμιαίος αλγόριθμος. Το ερώτημα είναι : «Ο αλγόριθμος αυτός είναι μόνιμος;» Η απάντηση είναι εύκολη, όταν εκτελεστεί ολόκληρο το πείραμα. Μετά από μία εβδομάδα ξανασυναντάς, μία μία, τις γάτες. Παίρνεις μία πέτρα,την οποία κάνεις πως πετάς. Οι γάτες αμέσως κοιτάζουν προς τα εκεί που θα πήγαινε η πέτρα, ίσως και να κατευθυνθούν προς τα εκεί. Συμπέρασμα:Ο αλγόριθμος έγινε αυθόρμητος. Ουσιαστικά οι γάτες έμαθαν τι είναι κίνηση ή την επίδραση της βαρύτητας στην κίνηση αυτή, εννοείται υποσυνείδητα. Το ίδιο ισχύει και στους ανθρώπους. Καθημερινές ενέργειές μάς μαθαίνουν υποσυνείδητα αλγόριθμους που αφορούν φαινόμενα και νόμους της φύσης, κάνοντάς μας να λειτουργούμε αυθόρμητα με βάση αυτούς. ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΧΩΡΗΣΗ ΕΝΟΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥ Πείραμα καρδιά-ύψιλον 1 ο σκέλος Έδειξα τις παρακάτω εικόνες σε 50 άτομα με τη σειρά που βρίσκονται, καταγράφοντας, πόσο συγκεντρωμένο είναι το κάθε άτομο την ώρα που τις παρακολουθεί. 25