Надо Знать

добавить знаний



Стволовые клетки



План:


Введение

Эмбриональные стволовые клетки мыши с флюоресцентным маркером.
Human embryonic stem cell colony on mouse embryonic fibroblast feeder layer

Стволовые клетки, также известные как Штамм клетки - это первичные клетки, встречающиеся во всех многоклеточных организмах. Эти клетки могут самовосстанавливаться путем деления клетки, а также могут дифференциюватися в достаточно большое количество специализированных типов клеток. Исследование стволовых клеток человека началось с открытия канадских ученых Эрнеста Мак Кулоха (Ernest A. McCulloch) и Джеймса Тилла (James E. Till) в 1960.

Существуют две достаточно широкие категории стволовых клеток млекопитающих : эмбриональные стволовые клетки, происходящие непосредственно от бластоцисты, и стволовые клетки взрослого организма, которые находятся в зрелых тканях. В эмбрионах, развивающихся стволовые клетки могут дифференциюватися во все специализированные эмбриональные ткани. Стволовые клетки взрослого организма действуют как репарационная система для тела, поддерживая нужное количество специализированных клеток.

Так как стволовые клетки можно выращивать и программировать на специализацию (например, получить мышцы или нервную ткань) благодаря методу клеточных культур, их стали использовать для лечения больных (это так называемая Клеточная терапия). Костный мозг может быть одним из источников стволовых клеток.


1. Свойства стволовых клеток

Особенность стволовых клеток заключается в том, что они имеют следующие основные свойства:

  • Безграничные возможности - возможность диффренциюватися в любой клеточный тип. Это делает стволовые клетки тотипотентнимы или плюрипотентными, хотя некоторые мультипотентни или даже унипотентни предшественники некоторых клеточных линий тоже иногда называют стволовыми клетками.

Эти качества можно подтвердить in vitro с помощью такого метода, как анализ клонов, где анализируются потомки одной клетки. Однако, in vitro условия клеточной культуры могут менять поведение клеток, поэтому из таких экспериментов до конца не известно, будут ли стволовые клетки вести себя таким же образом в условиях in vivo. Даже время имеют место дебаты, можно считать действительно стволовыми клетками некоторые предложенные популяции взрослых клеток?


2. Определение потенциала стволовых клеток

Плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки происходят из массы клеток усередени бластоцисты. Стволовые клетки могут дать начало любой ткани тела, кроме плаценты. Только клетки морулы является тотипотентнимы и могут дать начало всем тканям тела, в том числе и плаценте.


Потенциал стволовых клеток - это возможность их превращения в дифференцийовани типы клеток.


  • Тотипотентни стволовые клетки получают в результате слияния сперматозоида с яйцеклеткой. Клетки, образующиеся в результате нескольких первых делений оплодотворенной яйцеклетки тоже тотипотентни. Эти клетки могут превратиться в эмбриональные и екстраембриональни (вне-эмбриональные) типы клеток.


  • Плюрипотентные стволовые клетки происходят от тотипотентних клеток и могут образовать клетки трех зародышевых слоев.


  • Мультипотентни стволовые клетки могут образовывать только близкие типы клеток (например, гематопоэтические стволовые клетки образуют красные кровяные тельца, белые кровяные тельца, тромбоциты и т.д.).


  • Унипотентни стволовые клетки могут превратиться лишь на один тип клеток, но обладают способностью к самовоспроизведению, что отличает их от "не стволовых" клеток.

3. Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки человека. Наверху (А): недифференцированные. Внизу (В) Нейроны - дочерние клетки

Эмбриональные стволовые клеточные линии (ЕС клеточные линии) - это культуры клеток, происходящих от тканей эпибласт (внутренней клеточной массы бластоцисты). Бластоциста - это ранний эмбрион (примерно 4 - 5 день эмбриона человека) содержит от 50 до 150 клеток. ЕС клетки являются плюрипотентными, они дают начало всем трем слоям эмбриона: эктодерме, эндодермы и мезодерме. Иными словами, они могут превратиться на все типы клеток взрослого организма (то есть более 200 типов клеток) под действием необходимых стимулов. ЕС клетки не могут образовать экстра-эмбриональные (позаембриональни) оболочки или плаценту.

Без стимулов к дифференциации ЕС клетки будут продолжать разделение in vitro, каждая дочерняя клетка останется плюрипотентных. Плюрипотенция ЕС клеток была проверена как in vitro, так и in vivo. То есть, эти клетки действительно можно назвать стволовыми клетками.

Благодаря своим способностям к безграничному развитию и плюрипотентности эмбриональные стволовые клетки является потенциальным материалом для регенеративной медицины и замещения тканей после ранений или болезней. Сегодня нет никакой достоверной информации о медицинского использования эмбриональных стволовых клеток. Это неудивительно, учитывая то, что многие страны ввели мораторий как на исследование ЕС клеток, так и на получение новых линий ЕС клеток.


4. Стволовые клетки взрослого организма

Разделение и дифференциации стволовых клеток. A - стволовые клетки; B - клетка-предшественник; C - дифференцийована клетка, 1 - симметричное разделение стволовых клеток 2 - асимметричный разделение стволовых клеток 3 - деление клетки-предшественника, 4 - конечная (терминальная) дифференциации

Стволовые клетки взрослого организма - это недифференцийовани клетки, распространенные по всему телу. Они размножаются и замещают клетки, умерли, и восстанавливают поврежденные ткани тела. Эти клетки относятся к соматическим (от греческого слова Σωματικ?ς, т.е. тело) стволовых клеток, они находятся в телах как детей, так и взрослых.

Основные исследования стволовых клеток взрослого организма связаны с определением их способности к неограниченному самовоспроизводству и их потенциала дифференциюватися. Многие клеточных линий, которые называются стволовыми клетками взрослого организма, лучше было бы определить как клетки-предшественники, ибо они имеют ограниченные способности к дифференцировка.

Но все же некоторые мультипотентни или даже унипотентни клетки-предшественники во взрослом организме могут иметь большое значение в регенеративной медицине. Употребление стволовых клеток взрослого организма в исследованиях и в медицине не вызывает такие этические вопросы, как употребление эмбриональных стволовых клеток. Получение стволовых клеток взрослого организма не связано с уничтожением эмбриона. В отличие от исследований эмбриональных стволовых клеток, на исследования стволовых клеток взрослого организма выделяются значительные средства. Стволовые клетки взрослого организма выделяют из тканей взрослых. Такие исследования в основном проводились с клетками человека и модельных животных - мыши и крысы.


5. Разделение стволовых клеток

Для того, чтобы самовоспроизводиться и превращаться в другие типы клеток, стволовые клетки размножаются двумя различными путями. Симметричное разделение, когда обе дочерние клетки стволовые, и асимметричный подол, когда одна дочерняя клетка стволовая, а другая - клетка-предшественник для других типов клеток. Клетка-предшественник имеет меньше возможностей для самовоспроизводства, чем стволовая клетка. Клетка-предшественник проходит несколько этапов деления клетки перед тем, как окончательно дифференцироваться в зрелую клетку. Вполне вероятно, что разница на молекулярном уровне между симметричным и асимметричным разделением заключается в распределении между дочерними клетками белкового рецептора, находящегося на цитоплазматической мембране. Однако этот механизм еще недостаточно исследован.

Другая теория состоит в том, что стволовые клетки остаются недифференцированными благодаря внешним сигналам в их особой нише. Когда стволовые клетки оставляют эту нишу или больше не получают соответствующего сигнала, они начинают дифференцироваться. Работы на дрозофиле доказали, что существует специальный сигнал dpp, сдерживающим стволовые клетки дрозофилы от дифференцировки.

Также были изучены сигналы, стимулирующие перепрограммирования клеток к эмбрионального вида. Эти сигнальные пути объединяют несколько транскрипционных факторов, в том числе и белок-онкоген c-Myc. Первоначальные исследования показывают, что трансформация мышиных клеток в сочетании с сигналами, которые сдерживают дифференциацию, может повернуть процесс дифференциации в обратную сторону и заставить зрелые клетки превратиться обратно в плюрипотентные. Но необходимость трансформировать эти клетки с помощью белка-онкогенов может сдержать употребления этого метода в терапевтических целях.


6. Применение в медицине

Исследователи в области медицины уверены, что стволовые клетки имеют потенциал изменить внешний вид человеческих болезней. Существует огромное количество лечебных методов, опирающихся на стволовые клетки. Однако большинство из них используется довольно редко, потому что это в основном экспериментальные методы, к тому же они не всегда эффективны. Медики-исследователи считают, что стволовые клетки можно использовать для лечения онкозаболеваний, болезни Паркинсона, повреждений спинного мозга, мышц и т.д.. Между тем до сих пор не определенной является общественная и научная позиция относительно этического аспекта применения стволовых клеток в медицине.

Однако стволовые клетки уже довольно успешно используются в научных исследованиях, и далеко не все ученые разделяют мнение, что целью этих исследований является клеточная терапия. Они считают, что исследования стволовых клеток весьма ценным и само по себе.

Сегодня в Украине разрешено проведение клинических испытаний (Приказ МЗ Украины № 630 "О проведении клинических испытаний стволовых клеток", 2008 г.) по лечению следующих патологий с применением стволовых клеток: панкреонекроз, цирроз печени, гепатиты, ожоговая болезнь, сахарный диабет II типа, рассеянный склероз, критическая ишемия нижних конечностей. Первым, кто получил право на проведение клинических испытаний в области применения стволовых клеток в Украине, стал Институт клеточной терапии. С помощью стволовых клеток пуповинной крови уже успешно проведено лечение десятков пациентов с этими заболеваниями.


См.. также

( Английском)

( Российской)


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам