СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

740.- Стволовые клетки.

Стволовы́е кле́тки — недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.

Мною теперь обнаружено, что эти примитивные кровяные клетки, как я их называю, никоим образом не являются эритробластами, как следовало бы по общепринятому представлению, а совершенно недифференцированными элементами с круглым светлым ядром и узкой базофильной протоплазмой; они не являются ни красными, ни белыми кровяными тельцами, хотя, скорее всего, их всё же можно было бы назвать белыми кровяными тельцами, поскольку они иногда, в особенности у цыплят, имеют амёбоидную форму и очень похожи на большие лимфоциты. Они далее размножаются, причем в первое время их число возрастает ещё и путём замены эндотелиальных клеток в примитивных сосудах

  • 1970: Первые трансплантации аутологичных (своих собственных) стволовых клеток. По некоторым сведениям, в 70-х годах престарелым членам Политбюро ЦК КПСС делали «прививки молодости» по 2-3 раза в год, инъецируя препараты стволовых клеток.
  • 1978: в пуповинной крови обнаружены гемопоэтические стволовые клетки.
  • 1981: эмбриональные клетки мыши получены из эмбриобласта (внутренней клеточной массы бластоцисты) учёными Мартином Эвансом, Мэттью Кауфманом и, независимо от них, Гэйл Р. Мартин. Введение в обиход термина «эмбриональная стволовая клетка» приписывается Гэйл Мартин.
  • 1992: нейральные стволовые клетки получены in vitro. Разработаны протоколы их культивирования в виде нейросфер.
  • 1997: Новым подходом к использованию стволовых клеток в терапии почечной недостаточности стала концепция применения «биоискусственной вспомогательной системы почечных канальцев» (Bioartifical renal tubule assist device, RAD). Это дополнение к «обычному» диализу: систему трубчатых мембран, внутренняя поверхность которых служит опорой для клеток ЭКП, дифференцированных из СК. Система дополняет аппарат «искусственная почка», — при этом кровь пациента фильтруется через мембраны, обмениваясь низкомолекулярными веществами с зафиксированными на них живыми клетками ЭПК.
  • 1998: Джеймс Томсон и его сотрудники из Висконсинского университета в Мадисоне вывели первую линию человеческих ЭСК (эмбриональных стволовых клеток).
  • 1999: журнал Science признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и проекта «Геном человека».
  • В 1999 году под руководством Humes H. D. была создана система, в которой использовались размноженные в течение нескольких пассажей, клетки эпителия проксимальных почечных канальцев поросят. Таким образом, использование «батареи» подобных катриджей может позволить достичь практически физиологической компенсации метаболической и эндокринной функции.
  • 2005: перечень заболеваний, при лечении которых была успешно применена трансплантация стволовых клеток, достигает нескольких десятков. Основное внимание уделяется лечению злокачественных новообразований, различных форм лейкозов и других болезней крови. Появляются сообщения об успешной трансплантации стволовых клеток при заболеваниях сердечно-сосудистой и нервной систем. В различных исследовательских центрах проводятся исследования по применению стволовых клеток при лечении инфаркта миокарда и сердечной недостаточности. Разработаны международные протоколы лечения рассеянного склероза. Ищутся подходы к лечению инсульта, болезней Паркинсона и Альцгеймера.
  • Август 2006: журнал Cell публикует исследование Кадзутоси Такахаси и Синъя Яманака, посвящённое способу возвращения дифференцированных клеток в плюрипотентное состояние. Начинается эра индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
  • Январь 2007: исследователи из Университета Уэйк Форест (Северная КаролинаСША) под руководством доктора Энтони Атала из Гарварда сообщили[11] об открытии нового вида стволовых клеток, обнаруженных в амниотической жидкости (околоплодных водах). Они могут стать потенциальной заменой ЭСК в исследованиях и терапии.
  • Июнь 2007: три независимые исследовательские группы сообщили, что зрелые клетки кожи мышей могут быть репрограммированы в состояние ЭСК. В том же месяце учёный Шухрат Миталипов заявил о создании линии стволовых клеток примата путём терапевтического клонирования.
  • Ноябрь 2007: в журнале Cell опубликовано исследование Кадзутоси Такахаси и Синъи Яманаки «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из фибробластов зрелого человека при определённых факторах», а в журнале Science вышла статья «Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, выведенные из соматических клеток человека»[13] Цзюньин Юй, в соавторстве с другими учёными из исследовательской группы Джеймса Томсона  (англ.). Было доказано, что возможно индуцировать практически любую зрелую клетку человека и придать ей свойства стволовой, вследствие чего необходимость разрушения эмбрионов в лаборатории отпала, хотя предстоит определить риски канцерогенеза в связи с геном Мус и ретровирусным переносом генов.
  • Январь 2008: Роберт Ланза и его коллеги из Advanced Cell Technology и Калифорнийского университета в Сан-Франциско вывели первые ЭСК человека без разрушения эмбриона.
  • Январь 2008: посредством терапевтического клонирования культивированы клонированные бластоцисты человека.
  • Февраль 2008: плюрипотентные стволовые клетки выведены из печени и желудка мыши, эти индуцированные клетки ближе к эмбриональным, чем индуцированные стволовые клетки, выведенные ранее и они не канцерогенны. Кроме того, гены, необходимые для индуцирования плюрипотентных клеток нет необходимости помещать в определённую область, что способствует развитию невирусных технологий репрограммирования клеток.
  • Октябрь 2008: Сабина Конрад и её коллеги из Тюбингена (Германия) вывели плюрипотентные стволовые клетки из сперматогониальных клеток зрелого яичка человека путём культивирования in vitro с добавлением ФИЛ (фактора ингибирования (подавления) лейкемии).
  • 30 октября 2008: эмбрионоподобные стволовые клетки выведены из человеческого волоса.
  • Декабрь 2008: впервые опубликовано исследование врачей из Клиники регенеративной медицины Центено-Щульца (Centeno-Schultz Clinic), посвящённое успешной регенерации хряща в коленном суставе человека при использовании аутологичных зрелых МСК.
  • 1 марта 2009: Андреаш Надь, Кэйсукэ Кадзи и их коллеги открыли способ выведения эмбрионоподобных стволовых клеток из обычных зрелых клеток с использованием инновационной технологии «обёртывания» для доставки специфических генов в клетки с целью репрограммирования без рисков, которые возникают при использовании вирусов. Помещение генов в клетку осуществляется при помощи электропорации.
  • 28 мая 2009: Ким Гвансу и его коллеги из Гарварда заявили о том, что им удалось разработать способ манипулирования клетками кожи для выведения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с учётом индивидуальной специфики пациента, утверждая, что это «окончательное решение проблемы стволовых клеток».
  • 2011: израильская исследовательница Инбар Фридрих Бен-Нун возглавила группу учёных, которая вывела первые стволовые клетки вымирающих видов животных[17]. Это прорыв, и благодаря ему можно спасти виды, которым грозит исчезновение.
  • 2012: Введение пациентам стволовых клеток, взятых из их собственного костного мозга через три или семь дней после инфаркта миокарда, является хотя и безопасным, но неэффективным методом лечения — таковы результаты клинического исследования, проведённого при поддержке Национального института здоровья США. Однако исследования, проведённые немецкими специалистами в отделении кардиологии в Гамбурге, показали положительные результаты в лечении сердечной недостаточности, но не инфаркта миокарда.
  • 2012: Группа японских исследователей во главе с профессором Митинори Сайто из Университета Киото впервые в истории науки смогли вырастить яйцеклетки из стволовых клеток, оплодотворить их и добиться рождения здорового потомства у лабораторных мышей. 5 октября в электронном выпуске научного журнала Science они высказали предположение, что результаты их исследований внесут вклад в решение проблемы бесплодия.
  • 23 января 2013: та же группа Центра исследования и применения стволовых клеток Университета Киото вырастила из стволовых клеток ткани почек, надпочечников и половые клетки: были получены пять типов клеток почек, а также выращен фрагмент почечного канальца, участвующего в фильтрации крови.
  • 5 августа 2013: В результате многолетних опытов исследователей Маастрихтского университета на пути решения проблемы дефицита продовольствия в мире, создано мясо для стасорокаграммового гамбургера. Оно «сплетено» из 20 тысяч белковых волокон, выращенных за три месяца из коровьих стволовых клеток. В его производство инвестировано 250 000 евро.
  • 2019: в Калифорнии генетики создали генную терапию в результате которой, стволовые клетки становятся «невидимыми» для иммунитета человека. Успешный опыт был проведён на «очеловеченных» мышах.
  • Март 2020: Адам Кастильехо — второй человек в мире, который излечился от ВИЧ путём пересадки стволовых клеток донорского костного мозга.

Стволовые клетки открывают большие перспективы для новых методов лечения. Вы наверняка не раз слышали об этом и, возможно, задавались вопросом, могут ли они помочь вам или близкому человеку с серьезным заболеванием? Что же такое стволовые клетки, как они используются для лечения болезней и травм и почему они являются предметом бурных дебатов? Читайте ответы на эти и другие вопросы в данной статье.

Стволовые клетки – это «сырье» для организма, из них могут генерироваться определенные клетки со специализированными функциями. Далее в процессе дифференцировки такие клетки становятся либо новыми стволовыми клетками, либо специализированными клетками с более узкими функциями (клетки крови, клетки головного мозга, клетки сердечной мышцы или костные клетки). Ни одна другая клетка в организме не обладает естественной способностью генерировать новые типы клеток. Стволовые клетки можно забирать из организма человека, например, из костного мозга, культивировать в специально подготовленных средах, а затем искусственно направлять по определенному пути их дифференцировки.

Исследования стволовых клеток могут помочь:

  • Расширить понимание того, как возникают болезни. С помощью наблюдения за дифференцировкой стволовых клеток в остеоциты, кардиомиоциты, глиальные клетки, гепатоциты и др. исследователи могут лучше понять генез заболевания.

  • Создавать и культивировать здоровые клетки для замены тех, которые поражены болезнью (регенеративная медицина). Стволовые клетки можно трансформировать в специфические клетки для регенерации и восстановления тканей, поврежденных или пораженных болезнью.

  • Лечить людей с системными заболеваниями и травмами – например, повреждениями спинного мозга, диабетом 1 типа, болезнью Паркинсона, боковым амиотрофическим склерозом, болезнью Альцгеймера, болезнями сердца, инсультом, ожогами, раком и остеоартритом.

  • Создать новые ткани для использования в трансплантации и регенеративной медицине.

  • Тестировать новые лекарства на культуре клеток «в пробирке» на их безопасность и эффективность. Прежде чем назначать лечение препаратами людям, можно проверить действие лекарства на выращенной культуре тканей.

Откуда берутся стволовые клетки

Существует несколько источников стволовых клеток:

  • Эмбриональные стволовые клетки. Их получают с помощью эмбрионов, которым от 3 до 5 дней. На этой стадии эмбрион называется бластоцистой и содержит около 150 клеток.

  • Взрослые стволовые клетки содержатся в небольшом количестве во многих тканях взрослого человека (например, костном мозге, жировой ткани, крови). По сравнению с эмбриональными стволовыми клетками взрослые стволовые клетки обладают более ограниченной способностью давать начало различным клеткам организма.

  • Перинатальные стволовые клетки. Исследователи обнаружили стволовые клетки в амниотической жидкости (окружающей плод во время беременности), а также в пуповинной крови.

Каковы уникальные свойства всех стволовых клеток

Стволовые клетки уникальны: они обладают неограниченными способностями к делению и могут самообновляться, воссоздавая функциональные ткани.

В отличие от мышечных клеток, зрелых клеток крови или нервных клеток, которые обычно слабо или вообще не реплицируются, стволовые клетки могут дублироваться много раз. В результате деления стволовой клетки получаются две дочерние клетки, которые могут дальше развиваться по одному из путей и стать:

  1. такими же стволовыми клетками,

  2. стволовой клеткой и более дифференцированной клеткой,

  3. более дифференцированными клетками. Например, через серию делений дифференцироваться в красную клетку крови – эритроцит.

Почему существует спор об использовании эмбриональных стволовых клеток

Эмбриональные стволовые клетки человека получают из эмбрионов ранней стадии развития, поэтому возникают этические аспекты таких исследований.

Национальные институты здравоохранения различных стран в 2009 году разработали руководство по исследованию стволовых клеток человека, в котором даются определение эмбриональным стволовым клеткам и рекомендации по их использованию в исследованиях и донорстве. Кроме того, в этом документе указано, что стволовые клетки из эмбрионов, созданных путем экстракорпорального оплодотворения, могут использоваться только тогда, когда эмбрион больше не нужен.

Откуда берутся эмбрионы для исследований стволовых клеток

Эмбрионы, используемые в исследованиях эмбриональных стволовых клеток, происходят из яйцеклеток, которые были оплодотворены в клиниках экстракорпорального оплодотворения, но никогда не имплантировались в матку женщины. Стволовые клетки передаются с информированного согласия доноров.

Стволовые клетки могут жить и расти в пробирках или чашках Петри (неглубоких прозрачных чашах с крышкой, использующихся для хранения питательной среды, в которой можно культивировать клетки) в лабораториях.

Ссылки:

МЫ В СОЦСЕТЯХ