Читайте также:
|
Конец 20в – начало 21в ознаменовались крупнейшими достижениями в молекулярной и клеточной биотехнологиях, открывающих широкие перспективы для создания принципиально новых и эффективных биомедицинских технологий (молекулярная медицина, предективная медицина), которые дают возможность решить проблему тяжелейших заболеваний человека.
Одним из таких открытий явились стволовые клетки. Применение стволовых клеток многие специалисты считают панацеей от всех болезней. Так ли это – покажет время.
Не смотря на это, клеточные нано-технологии стремительно развиваются. Основоположником науки о стволовых клетках – профессор императорской военной академии Максимов. Он объяснил процесс возобновления клеток крови наличием особых клеток, которые назвали стволовыми.
Фундаментальная наука о стволовых клетках костного мозга основана Фриденштейном, Чертковым.
Первые попытки применить стволовые клетки для лечения больных были проведены на Западе и в США. 1980г Томас произвел первую трансплантацию костного мозга больному лимофомой (рак). Награждён Нобелевской премией в области медицины и физиологии.
Была произведена трансплантация пуповинной крови ребёнку с анемией Фанкони.
1992г Д.Хайрес впервые провёл забор и сохранил пуповинную кровь своего сына.
2001г США – удачная пересадка нейральных стволовых клеток человеку после инсульта. Пересадка аутологичных скелетных миобластов больному с инфарктом миокарда.
После получения ЭСК человека стали применять клоны стволовых клеток для клеточной, заместительной и генной терапии.
2007г группе учёных была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины «за открытие принципов внедрения специфических модификаций в организм мышей с использованием ЭСК», другими словами, за определение метода нокаута.
Марио Капекки, Смиттис, Мартин Эванс. В основе лежит метод гомологической рекомбинации – обмен участками между парами гомологичных хромосом. Учёные получили искусственно синтезируемый фрагмент ДНК, который был перенесён с помощью ретро-вирусов в клетки. Синтезированная ДНК за счёт рекомбинации встраивалась в определённые хромосомы. В последующем учёные могли не только выключать из работы некоторые гены in vitro, но и получить потомтсво мышей, нокаутных по определённому гену.
В ЭСК мышей был введён мутантный ген ДНК. У этих мышей получили стволовые мутантные клетки, получили зародышей и имплантировали их другой линии мышей, которых использовали как суррогатных матерей. Рождались химерные мыши. От скрещивания химерных и нормальных мышей получили потомство 25 нормальных, 75 химерных. Из которых 50% были носителями мутантного гена, а 25% имело только один мутантный ген, т.е. это потомство явилось чистой линией нокаутных по данному гену.
Метод нокаута гена позволяет получать линии нокаутных мышей, у которых выключены отдельные гены. Этот метод позволяет исследовать роль каждого конкретного гена в развитии организма и его роль в развитии патологии не только у мышей, но и у человека.
В России проводятся исследования роли стволовых клеток в заживлении ран и ряде других восстановительных процессов. Уровень отечественных разработок в ряде областей использования стволовых клеток для клеточной заместительной терапии вполне сопоставим с уровнем зарубежных достижений.
Стволовые клетки – это популяции незрелых клеток, обладающих неограниченной репликацией и способные дифференцироваться в различные типы клеток.
Стволовые клетки – это основа, из которой развивается весь организм. Зародыш целиком состоит из стволовых клеток, которые начинают постепенно дифференцироваться в клетки будущих органов и тканей.
Во взрослом организме стволовых клеток значительно меньше, чем у новорождённых, и они выполняют регенеративную функцию.
Стволовые клетки способны к неограниченному делению, детерминацией, незавершённостью дифференцировки. Из каждой стволовой клетки при митозе образуется две дочерние, одна из которых является полной копией материнской и способна к самообновлению, а вторая изначально детерминирована и обладает потенцией к дифференцировке.
Стволовые клетки, порождающие только один вид дифференцированных клеток, называются унипотентными. Два вида – дипотентными. Клетки, которые дают начало нескольким видам разных специализированных клеток в пределах одного типа, например, клетки крови, называют плюрипотентными или полипотентными.
Стволовые клетки, которые обладают неограниченными потенциями к дифференцировки, и способные реализовывать генетическую информацию ядер клеток, а так же развитие организма – тотипотентные.
Выделяют 4 основных типа стволовых клеток человека: эмбриональные, фетальные, соматические и мезенхимные.
Эмбриональные стволовые клетки обнаруживаются на самой ранней стадии развития зародыша.
С открытием стволовых клеток учёные многих стран пытались выделить одну единственную «прародительницу», так называемую мультипотентную стволовую клетку (должна воспроизводить себе подобную и превращаться в клетки нескольких типов).
1981г Мартин Эванс – ему удалось выделить такую животную эмбриональную стволовую клетку из зародыша мыши.
1998г. Томпсон и Беккер выделили такую клетку из бластоцисты человека.
Источником ЭСК послужили клетки после процедуры овуляции при искусственном оплодотворении. Клетки эмбриобласта выращивают в питательной среде. ЭСК растут клонами, из клонов удалось выделить несколько ХХ и ХУ линий ЭСК человека, которые через 100-120 пассажей сохраняют, высокая активность теломеразы, потентность генома к дифференцировки в разные соматические клетки.
Сейчас в распоряжении учёных в лабораториях хранится до 10-ти бессмертных саморазмораживающихся клеточных линий человеческих ЭСК. В нашей стране одним из признанных лидеров в области ЭСК является процессор Репин.
Он отмечает, что полипотентные эмбриональные стволовые клетки характеризуются следующими показателями: возникают в эмбриогенезе, повторяют ранний эмбриогенез и органогенез in vitro и in vivo, неорганизованный рост клона.
По мнению Репина, самое главное свойство ЭСК состоит в том, что генетическая информация, заключённая в ядре, находится на нулевой точке отсчёта. Дело в том, что все соматические клетки человека – специализированные, т.е. выполняют определённые функции. Клетки крови отвечают за иммунитет, переносят кислород, клетки костной ткани формируют скелет и т.д. А эмбриональная клетка ещё не включила механизмы. В нулевой точке её геном ещё не запустил ни одной программы и не начал выполнять программу размножения и формирования многоклеточного зародыша. Таких нулевых клеток в организме зародыша очень мало – всего сотая доля процента.
ЭСК не работают в автоматическом режиме, как, например, клетки крови, они могут принять любую программу и превратиться в один из 150 возможных типов зародышевых клеток. ЭСК ждёт особого сигнала, чтобы начать своё превращение. Это означает, что она не имеет никакой функции, кроме переноса мРНК в следующее клеточное деление.
Из ЭСК формируются островки в различных органах и тканях. По сути, наши органы являются смесью взрослых специализированных клеток с вкраплениями зародышевой ткани в виде ЭСК. Эти клетки растут, размножаются и умирают.
Сейчас учёные научились выделять из головного мозга зародышей не просто отдельные эмбриональные клетки, а зародышевую ткань, из которой формируются все зародышевые клетки. При хранении зародыша в холодильнике (+40С) через 4-5 часов все клетки погибают и остаются только ЭСК.
В 1999г в Западном учёном мире выделение ЭСК человека называется третьим по важности событием биологии в мире.
Открытие ДНК помогло учёным понять, что в живой клетке хранится наследственная информация и как она передаётся.
2003г – закончилась программа Геном человека.
Изучение зародышевой стволовой клетки поможет учёным понять строение человека. Зародышевая ЭСК – прекрасная модель, чтобы понять, как все гены эмбриогенеза тиражируют генетическую информацию. Чтобы из одной клетки вырос человеческий организм, состоящий из 1014 клеток. Вся работа генома контролируется определённым набором клеток, который сначала формирует костяк клетки, потом её внутреннюю структуру (органоиды) и затем целиком клетку с полным набором генов. То есть клетка только в последний момент «получает инструкцию», согласно которой и будет определено ей место в организме, и какую функцию она будет выполнять.
Оплодотворённая яйцеклетка начинает делиться через 30ч с момента оплодотворения до 3-4 суток. Эмбрион представляет собой компактный шар из 12 клеток. Ещё через 5 дней эмбриональные клетки формируют клеточную сферу (бластоцисту), диаметром 150микрон. Только при накоплении значительной информации в работу вступают гены, ответственные за информацию. Количество таких делений запрограммировано, поэтому учёным так важно выделить эмбриональную стволовую клетку на той стадии, пока не произошла дифференцировка.
Фетальные стволовые клетки – клетки, из которых развиваются органы зародыша. Три разновидности:
- нейральные – способны трансформироваться в клетки головного мозга
- гемопоэтические (гемопоэз – образование клеток крови)
- стромальные
Соматические стволовые клетки способны превращаться только в клетки определённого типа, образующие ткани взрослого организма. Источником соматических стволовых клеток человека является костный мозг, жировая ткань, периферическая кровь, пульпа зуба, скелетная мускулатура, печень, кожа.
Клетки данного типа поддерживают обновление тканей на протяжении всей жизни. Красный костный мозг зрелого человека содержит стволовые клетки двух типов гемопоэтические и стромальные. Стромальных очень мало, они представляют собой сложные, долго живущие системы, которые обновляют очень редко. Стромальные клетки постоянно циркулируют в кровотоке млекопитающих. Стволовые клетки участвуют в заживлении ран. Установлено, что в регенирации участвует два вида: специализированные тканевые и универсальные стромальные. Если тканевые используются для восстановления только в данном месте и для определённого вида ткани, то стромальные стволовые клетки костного мозга универсальны.
Мезенхимальные стволовые клетки присутствуют во взрослом костном мозге. Могут пролифирировать, образуют монослой, а так же обадают способностью дефференцироваться в ткани мезенхимального происхождения, такие как кость, хрящ, жир, сухожилие, мышцу и стром. Эти клетки проявляют способность к дифференцировке в нейральном и глеальном направлении. Активно используются в кардиологии при клеточной терапии различных патологий.
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 146 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |