Стволовые клетки

На страницах нашего портала мы очень часто пишем о достижениях в области использования стволовых клеток. Для того, чтобы не упускать подобные материалы мы рекомендуем вам подписаться на наш новостной канал в Телеграм. Но сегодня мы решили вам рассказать не просто об очередном открытии, а именно о том, что же такое эти самые стволовые клетки. Действительно ли их использование — это очень перспективное направление и чем вообще стволовые клетки могут помочь человечеству.

Применение стволовых клеток может открыть новые горизонты в регенеративной медицине

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки (или как их еще называют, клетки-предшественники) — это клетки, из которых формируются все органы и ткани нашего организма. Сами клетки формируются на этапе эмбрионального развития и способны поддерживать свою численность какое-то время. С возрастом из-за того, что все нужные органы сформированы, запас стволовых клеток снижается. Но это ведет к ухудшению регенеративных способностей и, как следствие, старению организма. Откуда берутся стволовые клетки? В человеческом организме есть несколько источников стволовых клеток, а именно: костный мозг, жировая ткань, периферическая кровь (так называемые гемопоэтические стволовые клетки, но они присутствуют и в костном мозге), а также кровь пуповины младенцев и сама пуповина.

На последних двух пунктах хотелось бы остановиться подробнее. Потому как сегодня очень популярен забор пуповинной крови с целью консервации для того, чтобы в будущем эти стволовые клетки можно было бы использовать для лечения конкретного человека. То есть их не нужно будет создавать искусственно (о чем мы сегодня еще расскажем), а можно будет использовать «свой личный» генетический материал. Однако данных об успешном применении такого подхода крайне мало и эта отрасль «достаточно молода» для того, чтобы делать какие-то выводы об эффективности или неэффективности такого подхода. Стоит также заметить, что вопреки расхожему мнению, к источникам стволовых клеток не относится ткань плаценты, так как она формируется из материнского организма и содержит взрослые клетки матери.

Зачем нужны стволовые клетки

Может возникнуть вопрос: а что делать людям, которые «не успели» сохранить свою пуповинную кровь? В этом случае на помощь придет технология перепрограммирования клеток. Для нее, как правило, берутся клетки глубоких слоев кожи и особым образом перепрограмируются. Причем этот процесс очень похож на обычное программирование. Для работы с клетками разработан специальный язык под названием Cello. Только если обычные языки программирования работают с числовыми данными, Cello работает с нуклиновыми кислотами, входящими в состав клеточной ДНК. Таким образом можно задать нуклеиновым кислотам любые параметры и это изменит клетку на генетическом уровне. Благодаря этому, грубо говоря, клетки кожи подвергаются как-бы «обратному развитию», не формируя новую ткань, а наоборот «уходя к истокам», становясь клетками-предшественниками.

Стволовые клетки могут развиться в любую ткань нашего органимза

Говоря об областях применения стволовых клеток хочется отметить, что уже сегодня их используют для терапии ряда заболеваний крови и костного мозга. В частности, при лечении лейкозов (рак крови). Исходя из того, что стволовые клетки могут формировать любую ткань, ученые нашли им применение при, например, лечении серьезных ожогов для создания трансплантатов кожи, для восстановления нервных стволов после травм и «наращивания» новых сосудов.

Кстати, совсем недавно группа ученых из Королевского колледжа Лондона обнаружила в печени новый тип клеток, который имеет свойства стволовых клеток, при этом не являясь ими.

Замена стволовых клеток

Недавно выявленный новый тип печеночных называется гепатобилиарные гибридные предшественники (HHyP). Об их существовании было известно и ранее. Они, как правило, формируются еще во время периода раннего внутриутробного развития плода, но до этого считалось, что все эти клетки к моменту взросления и полового созревания видоизменяются в клетки печени, формируя орган. Однако оказалось, что это не так. Как утверждают исследователи, HHyP сохраняются в небольших количествах у взрослых людей и они способны дифференцироваться в гепатоциты и холангиоциты (два основных типа клеток печени человека).

Клетки обнаружили путем одноклеточного РНК-секвенирования. Если говорить простым языком, определением последовательности цепочки РНК клеток. На определенном этапе изучения печеночных клеток, ученые поняли, что полученные данные в некоторых случаях не соответствовали РНК обычных клеток печени. Продолжив исследование, выяснилось, что полученная информация оказалась присуща HHyP-клеткам, которые могут вести себя как стволовые клетки, но при этом не являются ими.

Перспективы стволовых клеток

Сейчас команда ученых находится лишь в начале своего пути и планирует разработать новые методики по «выращиванию» печени в самое ближайшее время. Помимо этого перспективным направлением также считается «перепрограммирование» клеток для придания им нужных свойств. Таким образом можно будет создавать HHyP в нужном количестве для каждого пациента.

Но и это еще не все. В данный момент активно ведутся разработки в сфере терапии тяжелых органических поражений нервной системы. В частности, для создания лекарств от болезни Паркинсона, бокового амиотрофического склероза, болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и так далее. Более того, уже есть данные о том, что при помощи стволовых клеток можно вырастить новые органы. Например, сердце, печень, почки, части легкого, кости, мышцы и сухожилия.

Но не стоит воспринимать стволовые клетки, как «лекарство от всех болезней», ведь технология их использования все еще мало изучена. В частности, некоторые данные говорят о том, что неправильная терапия стволовыми клетками может спровоцировать «сбой» в их развитии и вызвать формирование опухолей. Также до сих пор не ясно, насколько хорошо будут приживаться искусственно выращенные органы и будут ли они пригодны для пересадки вообще. Это медикам еще предстоит выяснить.

Источник: http://hi-news.ru/medicina/chto-takoe-stvolovye-kletki-i-zachem-oni-nuzhny.html

ЗдоровьеОт всех болезней:
Кому и зачем нужны стволовые клетки

И есть ли смысл в клеточной косметике

О стволовых клетках в последние годы приходится слышать в самом разном контексте: их предлагают использовать в косметических процедурах и даже добавляют в кремы, учатся добывать из молочных зубов и пуповины, используют в лечении самых разных заболеваний. Часто в новостях сообщают о новых возможностях их использования, которые ещё долго предстоит изучать в лаборатории; в итоге одним стволовые клетки представляются чем-то из будущего, а другим кажется, что они уже стали обыденностью и используются в любом салоне красоты. Разбираемся, что вообще представляют собой стволовые клетки, для чего они часто применяются уже сейчас и какая польза возможна пока только в теории.

Для чего их используют

Стволовые клетки уже несколько десятилетий используют в лечении тяжёлых заболеваний крови и костного мозга, например лейкозов. Костный мозг — это орган кроветворения; по сути, он и состоит из стволовых клеток. Когда он не функционирует или производит «дефектные» клетки крови, один из вариантов лечения — трансплантация, то есть «замена» стволовых клеток костного мозга здоровыми. Для этого могут использоваться как донорские клетки, так и собственные, если они прошли определённую обработку.

Сама процедура пересадки костного мозга не похожа на классическую трансплантацию — доктор не распиливает кости и не заменяет их содержимое новым. Трансплантация костного мозга выглядит как переливание крови — кстати, и донорство костного мозга может осуществляться как сдача крови. С другими тканями пока дело обстоит сложнее: для пересадки кожи или роговицы ткань из стволовых клеток сначала нужно вырастить в питательной среде, а это дорогостоящие процессы, для которых нужны идеальные условия. По словам исследователей, государства пока не готовы финансировать такие методы, а для коммерческих структур это не очень выгодно из-за относительно низкого спроса.

Стволовые клетки человека: применение в современной медицине

В наши дни получила широкое распространение методика пересадки стволовых клеток с целью лечения серьезных патологий. В частности, незрелые гемопоэтические клетки используются для восстановления кроветворной функции у пациентов с лейкозом и лимфомами. Первая успешная трансплантация была осуществлена еще в 1988 году. Ребенку, страдающему анемией, были введены клетки, взятые из пуповинной крови, и это позволило добиться полного исцеления.

Клетки из абортивного материала

Так называемые фетальные клетки выделяют из абортивного материала при искусственном прерывании беременности на сроке от 9 до 12 недель. Использование этого источника связано со множеством технических проблем, не говоря уже об этической стороне вопроса.

Основные недостатки методики лечения эмбриональными стволовыми клетками:

  • высокий риск отторжения при пересадке материала;
  • наличие риска ВИЧ-инфицирования и заражения другими заболеваниями инфекционного генеза;
  • юридические проблемы.

Эмбриональные стволовые клетки

Источником ЭСК является материал зародыша, взятый на первой неделе внутриутробного развития.

Достоинства эмбриональных стволовых клеток:

  • способность к трансформации в самые разнообразные клетки;
  • минимальная вероятность отторжения культур.

К числу недостатков относятся:

  • наличие риска появления доброкачественных новообразований;
  • этические проблемы;
  • юридические препятствия.

Важно: в РФ применение ЭСК сейчас запрещено приказом Минздрава РФ. Использование данного биологического материала расценивается противниками методики как посягательство на жизнь еще не рожденного ребенка.

Что такое стволовые клетки и почему они могут стать страшным врагом

Несколько дней назад появилась информация, что 48-летняя Анастасия Заворотнюк попала в реанимацию одной из столичных клиник с диагнозом рак мозга последней стадии. И практически сразу в СМИ начали обсуждать процедуру омоложения стволовыми клетками, которой актриса якобы воспользовалась – именно это, по мнению многих специалистов, могло стать катализатором болезни.

Так что такое стволовые клетки? Чем они могут быть полезны, а главное – в каких случаях и почему могут стать смертельным врагом? Раскладываем все по полочкам.

Фото: Москва 24/Юлия Иванко

Существует такая технология, как реверс-инжениринг. За этим серьезным термином кроется технология изучения и постепенной разборки какого-либо устройства, чтобы понять принцип его работы и, возможно, скопировать. Именно так создавалось огромное количество самой разной техники в Советском Союзе: за границей покупался образец, его разбирали «до винтика», проводили тщательные измерения, а затем делали собственную нелицензионную копию. Так выпускали все что угодно – от детских игрушек до военной техники.

Если воспользоваться реверс-инженирингом для изучения любого человеческого организма (разумеется, без разборки) и «отмотать» его историю к самому началу, выяснится, что исходным «зернышком» была одна-единственная клетка – зигота. Весь гигантский объем информации о количестве конечностей, способе размножения, размерах мозга, цвете волос и глаз содержался в крохотном комочке протоплазмы, разглядеть который невооруженным глазом невозможно. Зигота – это самая первая клетка, которая не имеет никакой специализации. Ее называют недифференцированной, или стволовой клеткой. Некоторое время спустя она разделится пополам, образуя две новые стволовые, каждая из которых также разделится и так далее, пока не наступит этап специализации: какие-то из них станут нервными клетками, какие-то начнут образовывать кости, а какие-то – внутренние органы.

Во взрослом организме стволовые клетки также есть, они используются в качестве «ремонтного материала», но с возрастом их становится все меньше и меньше. Если у новорожденного на каждые 10 тысяч обычных клеток приходится одна стволовая, то у взрослого – одна на миллион, а к старости – раз в сто меньше.

Все эти исходные данные рано или поздно должны были привести исследователей к простой мысли: чтобы «ремонтировать» взрослый организм, необходимо добавлять в него стволовые клетки. Потратив десятилетия на опыты и эксперименты, современная медицина научилась их трансплантировать для лечения самых разных болезней.

Идеальными считаются эмбриональные стволовые клетки – те самые, из которых со временем должен вырасти полноценный Homo Sapiens. Их главное достоинство в том, что такие клетки не вырабатывают антигены тканевой совместимости – это значит, что организм, в который их пересадят, не станет их отторгать. Эмбриональные стволовые клетки почти наверняка приживутся в организме любого реципиента.

Правда, это справедливо только в том случае, если иммунная система организма в полном порядке. Например, опыты на животных показывают, что в противном случае стволовые клетки хоть и не отторгаются, но развиваются совсем не так, как положено, образуя сложные опухоли.

Фото: Москва 24/Лидия Широнина

При этом сейчас также тестируется применение стволовых клеток для восстановления каких-либо поврежденных органов. «Вне организма они используются для того, чтобы получить специализированные клетки. Например, если нам надо восстановить хрящ, то можно использовать стволовые из кости, из них сделать хрящ и после этого трансплантировать человеку», – отметил Киселев.

Однако при нарушении требований проведения операции действия могут привести к негативным последствиям. «Если «продукт» будет с бактериями, то это может привести к сепсису. На самом деле на сегодняшний момент, поскольку все началось недавно (использование стволовых клеток), оно еще не очень отработано и эффективно», – подчеркнул он.

Киселев добавил, что в косметологии не используют стволовые клетки для так называемого «омолаживания». При процедурах используют обычные клетки кожи лица, чтобы уменьшить морщинки. «Процедура приводит к временному устранению некоторых морщин, куда это вкалывается. Но это не омоложение – моложе человек не становится – а просто как грим, только его накладывают не снаружи, а под кожу», – сказал он.

Вообще исследователи предпочитают говорить об использовании стволовых клеток с максимальной осторожностью. На первый взгляд все выглядит крайне позитивно, но если углубиться в тему, можно обнаружить, что все вовсе не так радужно. Дело в том, что недифференцированные клетки, попав в организм взрослого человека, провоцируют бурное развитие не только здоровых клеток, но и тех, в развитии которых есть какая-либо патология. А чем старше пациент, тем их больше в его организме.

Да, чаще всего они выращены in vitro, но все равно – после изъятия определенного количества клеток зародыш умирает. Впрочем, это положение вещей имеет все шансы измениться: несколько лет назад японские ученые обнаружили, что практически любую зрелую клетку человеческого организма можно «индуцировать», то есть сделать ее стволовой. В этом случае также отпадает вероятность отторжения, так как клетки для пациента берутся у него же самого. Однако и эта технология до сих пор находится в условно-экспериментальной стадии.

Махсон также добавил, что использование стволовых клеток в косметологии, вероятно, неподкрепленная реклама. «Вреда, скорее всего, не будет, но чтобы было омоложение – я сомневаюсь», – заключил онколог.

И все же мы верим в то, что медицина стволовых клеток сможет сделать жизнь человечества лучше. Рано или поздно технологии взаимодействия с ними разовьются до такого уровня, что их применение станет абсолютно безопасным. А пока этого не произошло, мы сможем получать от исследований и разработок «глобальные бонусы» в виде, например, восстановления вымирающих видов животных.

Все-таки люди – раса разумная и осторожная.

Источник: http://www.m24.ru/articles/nauka/18092020/155994

Что нужно знать о стволовых клетках (5 фото)

На рубеже XXI века журналы Science, Nature, PNAS в топ-10 главных открытий мира 4 позиции отдали стволовым клеткам. Это не удивительно — жизнь берется из стволовых клеток и напрямую от них зависит.

Когда о стволовых клетках узнали?

Сам термин «стволовая клетка» появился в 1908 году. Честь открытия принадлежит российскому ученому Александру Максимову. Он написал: «Родоначальницей всех элементов крови является специальная кроветворная клетка, которую можно назвать стволовой».

Почему стволовые клетки так важны?

Задача стволовых клеток — постоянное обновление организма. По сути, мы живы до тех пор, пока у нас есть пул самообновляющихся стволовых клеток.

Если иссякает пул клеток волосяного фоликула, наступает облысение. Если исчезает пул клеток лангерганца, синтезирующих инсулин, то возникает диабет первого типа. И так далее.

Раньше ученые считали, что стволовые клетки есть только в пуповинной крови, однако в последнее время было доказано, что стволовые клетки есть практически во всех органах. Даже в мозге.

Расширение знаний о стволовых клетках позволило разобраться с заблуждением о том, что нервные клетки не восстанавливаются. Они восстанавливаются, но не за счет нейронов, поскольку они не могут делиться, а за счет стволовых клеток, которые сохраняются в мозгу у взрослого человека.

Пластичность клетки

В течение пяти дней после слияния спермотозоида с яйцеклеткой стволовые клетки обладают очень высокой пластичностью. Из них может развиться любой тип клеток. Их в это время можно сравнить с мощнейшим биологическим компьютером, в который заложены полные программы. По мере дальнейшей специализации клеток и их роста процент стволовых клеток в организме уменьшается и возможность их пластичности снижается. Однако полностью не пропадает.

Бессмертие стволовых клеток

Если стволовые клетки культивируются не в условиях организма, то к ним неприложимо правило Хайклика, согласно которому клетка должна пройти опредленный период циклов размножения, после чего она прекращает размножаться.

В стволовых клетках не происходит укорачивания кончиков хромосом, которое приводит к потере клеткой способности к размножению. Стволовые клетки делятся ассимитрично. При этом делении одна часть идет в сторону специализации, то есть становится постепенно специализированной клеткой и теряет со сременем кончики хромосом. Вторая часть стволовой клетки сохраняет свои свойства.

Универсальные клетки

На стволовые клетки можно воздействовать определенными веществами. В зависимости от того, какими веществами воздействовать, можно направить развитие культуры стволовых клеток в определенном направлении. Если добавить ретиноивую кислоту, то культура будет двигаться в нейральном направлении, будут появляться глиальные клетки и будущие нейроны. Клетки станут размножаться, образуя ассоциации. В случае нервных клеток — нейросферы. Нейросферы можно использовать в медицинской практике.

Клетки-лекари

Стволовые клетки обладают уникальными возможностями. Когда они трансплантируются в организм, то начинают мигрировать к пораженным местам.

Российский Центр акушерства и гинекологии совместно с Институтом биологии развития и Институтом гена РАМН провели исследование, в котором культивировали клетки плода человека, пометили метками и трансплантировали в различные участки мозга. За шесть суток стволовые клетки проходили расстояние в 3-4 миллиметра, целенаправленно идя в область повреждения.

В зависимости от места, куда они трансплантировались, под влиянием локальных команд (микроокружения) шла специализация стволовых клеток в нужном направлении. Придя на место, обладая пластичностью как минимум трех видов клеток, под влияние локальных сигналов, они разворчивали ту генетическую программу и развивались по типу тех типов клеток, которые в данном месте и в данное время необходимы.

Кроветворные стволовые клетки

Из всех стволовых клеток человека самые изученные кроветворные. Они есть в пуповинной крови новорожденного, в костном мозге и в циркулирующей в организме крови. В медицине этот тип стволовых клеток применяются с конца 1960-х годов.
Именно с помощью кроветворных стволовых клеток лечат онкологические заболевания крови.
Донорская кровь для трансплантации в сепараторе под действием центробежной силы делится на слои, слой, где есть стволовые клетки забирается, вся остальная кровь возвращается назад.
Выбранные сепаратором стволовые клетки собираются в коллекционный мешок. Затем в лаборатории клетки готовят к трансплантации — пакеты запаивают и помещают в цетрифугу, скорость вращения которой 2000 оборотов в минуту. Через 12 минут плазма отделяется от стволовых клеток и плазма удаляется из мешка, а стволовые клетки продолжают готовить к трансплантации, смешивая с гормонами и химиопрепаратами, чтобы снизить риски при трансплантации.

Где и как хранятся стволовые клетки?

Стволовые клетки хранятся в криобанках при температуре 196 градусов по Цельсию. Их замораживание происходит постепенно, по 1 градусу в минуту. После разморозки клетки полностью сохраняют свои свойства. Перед транспланацией их достают из резервуара и помещают в переносной термос, затем пакет помещают между двумя емкостями с теплой жидкостью в устройстве, работающем по принципу водяной бани.

Стволовые клетки вводят в орагнизм с помощью капельницы через катетер
Кровь их сама доставляет в костный мозг, поскольку срабатывает так называемый «эффект хоуминга».

Приживление стволовых клеток — трудный этап лечения. Вирусы и бактерии особенно опасны в первый месяц, поэтому больной содержится в стерильном помещении.

В чем опасность?

Стволовые клетки — будущее биотехнологии и медицины, однако их изучение только начинается. Некоторые из рекламируемых видов лечения стволовыми клетками пока не дказали свою эффективность и безопасность. Известны случаи в которых пациенты погибли от такого лечения. Эмбриональные стволовые клетки при трансплантациях могут вызывать опухоли, хромосомные мутации и вызывать гибель соседних клеток, поэтому на сегодняшний день отношение научного сообщества к непроверенным видам лечения стволовыми клеткам крайне настороженное.

Источник: http://nlo-mir.ru/chudesa-nauki/47746-o-stvolovyh-kletkah.html

А Что такое стволовые клетки, их разновидности, отличительные особенности и функции

Стволовые клетки — 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.

Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки, которую впрочем никто так не называет, а называют зиготой. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. В человеческом организме таких видов клеток более 220. Стволовые клетки сохраняются и функционируют и во взрослом организме, благодаря им может осуществляться обновление и восстановление тканей и органов. Тем не менее, в процессе старения организма их количество уменьшается.

В современной медицине стволовые клетки человека трансплантируют, то есть пересаживают в лечебных целях. Например, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток производится для восстановления процесса гемопоэза (кроветворения) при лечении лейкозов и лимфом.

Все стволовые клетки обладают двумя неотъемлемыми свойствами:

1) Самообновление, то есть способность сохранять неизменный фенотип после деления (без дифференцировки).

2) Потентность (дифференцирующий потенциал), или способность давать потомство в виде специализированных типов клеток.

Существуют два механизма, поддерживающих популяцию стволовых клеток в организме:

1) Асимметричное деление, при котором продуцируется одна и та же пара клеток (одна стволовая клетка и одна дифференцированная клетка).

2) Стохастическое деление: одна стволовая клетка делится на две более специализированных.

Дифференцирующий потенциал или потентность стволовых клеток — это способность производить определенное количество разных типов клеток. В соответствии с потентностью стволовые клетки делятся на следующие группы:

1) Тотипотентные (омнипотентные) стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки эмбриональных и экстраэмбриональных тканей, организованные в виде трехмерных связанных структур (тканей, органов, систем органов, организма). Такие клетки могут дать начало полноценному жизнеспособному организму. К ним относится оплодотворённая яйцеклетка, или зигота. Клетки, образованные при первых нескольких циклах деления зиготы, также являются тотипотентными у большинства биологических видов. Однако к ним не относятся, например, круглые черви, зигота которых утрачивает тотипотентность при первом делении. У некоторых организмов дифференцированные клетки также могут обретать тотипотентность. Так, срезанную часть растения можно использовать для выращивания нового организма именно благодаря этому свойству.

2) Плюрипотентные стволовые клетки являются потомками тотипотентных и могут давать начало практически всем тканям и органам, за исключением экстраэмбриональных тканей (например, плаценты). Из этих стволовых клеток развиваются три зародышевых листка: эктодерма, мезодерма и энтодерма.

3) Мультипотентные стволовые клетки порождают клетки разных тканей, но многообразие их видов ограничено пределами одного зародышевого листка.

4) Олигопотентные клетки могут дифференцироваться лишь в некоторые, близкие по свойствам, типы клеток. К ним, например, относятся клетки лимфоидного и миелоидного рядов, участвующие в процессе кроветворения.

5) Унипотентные клетки (клетки-предшественницы, бластные клетки) — незрелые клетки, которые, строго говоря, уже не являются стволовыми, так как могут производить лишь один тип клеток. Они способны к многократному самовоспроизведению, что делает их долговременным источником клеток одного конкретного типа и отличает от не стволовых. Однако их способность к самовоспроизведению ограничена определённым количеством делений, что также отличает их от истинно стволовых клеток. К клеткам-предшественницам относятся, к примеру, некоторые из миосателлитоцитов, участвующих в образовании скелетной и мышечной тканей.

1) Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) образуют внутреннюю клеточную массу (ВКМ), или эмбриобласт, на ранней стадии развития эмбриона. Они являются плюрипотентными. Важный плюс ЭСК состоит в том, что они не экспрессируют HLA (human leucocyte antigens), то есть не вырабатывают антигены тканевой совместимости. Каждый человек обладает уникальным набором этих антигенов, и их несовпадение у донора и реципиента является важнейшей причиной несовместимости при трансплантации. Соответственно, шанс того, что донорские эмбриональные клетки будут отторгнуты организмом реципиента очень невысок. При пересадке иммунодефицитным животным эмбриональные стволовые клетки способны образовывать опухоли сложного (многотканевого) строения — тератомы, некоторые из них могут стать злокачественными. Достоверных данных, о том как ведут себя эти клетки в иммунокомпетентном организме, например, в организме человека, нет. Вместе с тем, следует отметить, что клинические испытания с применением дифференцированных дериватов (производных клеток) ЭСК уже начаты. Для получения ЭСК в лабораторных условиях приходится разрушать бластоцисту, чтобы выделить ВКМ, то есть разрушать эмбрион. Поэтому исследователи предпочитают работать не с эмбрионами непосредственно, а с готовыми, ранее выделенными линиями ЭСК.

Одним из главных недостатков ЭСК является невозможность использования аутогенного, то есть собственного материала, при трансплантации, поскольку выделение ЭСК из эмбриона несовместимо с его дальнейшим развитием.

Характеристики эмбриональных стволовых клеток

Плюрипотентность — способность образовывать любой из примерно 350 типов клеток взрослого организма (у млекопитающих);

Хоуминг — способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию;

Тотипотентность — способность дифференцироваться в целостный организм (11 дней после оплодотворения);

Факторы, которые определяют уникальность стволовых клеток, находятся не в ядре, а в цитоплазме. Это избыток мРНК всех 3 тысяч генов[источник не указан 1360 дней], которые отвечают за раннее развитие зародыша;

Теломеразная активность. При каждой репликации часть теломер утрачивается. В стволовых, половых и опухолевых клетках есть теломеразная активность, концы их хромосом надстраиваются, то есть эти клетки способны проходить потенциально бесконечное количество клеточных делений, они бессмертны.

2) Фетальные стволовые клетки получают из плодного материала после аборта (обычно срок гестации, то есть внутриутробного развития плода, составляет 9—12 недель). Естественно, изучение и использование такого биоматериала также порождает этические проблемы. В некоторых странах, например, на Украине и в Великобритании, продолжаются работы по их изучению и клиническому применению. К примеру, британская компания ReNeuron исследует возможности использования фетальных стволовых клеток для терапии инсульта. Эти клетки уже начали дифференцировку, и, следовательно, каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное число делений, и, во-вторых, дать начало не любым, а достаточно определенным видам специализированных клеток. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки.

3) Постнатальные стволовые клетки. Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого организма обладают меньшей потентностью в сравнении с эмбриональными и фетальными стволовыми клетками, то есть могут порождать меньшее количество различных типов клеток, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьёзной полемики. Кроме того, возможность использования аутогенного материала обеспечивает эффективность и безопасность лечения. Стволовые клетки взрослого организма можно подразделить на три основных группы: гемопоэтические (кроветворные), мультипотентные мезенхимальные (стромальные) и тканеспецифичные прогениторные клетки.

Иногда в отдельную группу выделяют клетки пуповинной крови, поскольку они являются наименее дифференцированными из всех клеток зрелого организма, то есть обладают наибольшей потентностью. Пуповинная кровь в основном содержит гемопоэтические стволовые клетки, а также мультипотентные мезенхимальные, но в ней присутствуют малые количества других разновидностей стволовых клеток, при определённых условиях способные дифференцироваться в клетки различных органов и тканей.

Популяция ГСК формируется во время эмбриогенеза, то есть эмбрионального развития. Доказано, что у млекопитающих первые ГСК обнаруживаются в областях мезодермы, называемых аорта, гонада и мезонефрос, до формирования костного мозга популяция расширяется в фетальной печени. Такие исследования способствуют пониманию механизмов, ответственных за генезис (формирование) и расширение популяции ГСК, и, соответственно, открытию биологических и химических агентов (действующих веществ), которые в конечном счёте могут быть использованы для культивации ГСК in vitro.

Основным источником ГСК является костный мозг. Этот источник и сегодня наиболее широко используется в трансплантологии (см. Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток). ГСК располагаются в костном мозге у взрослых, включая тазовые кости, рёбра, грудину и другие кости. Клетки могут быть получены непосредственно из тазовых костей при помощи иглы и шприца или из крови, после предварительной обработки цитокинами, включая G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), способствующий выходу стволовых клеток из костного мозга.

5) Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) — мультипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в остеобласты (клетки костной ткани), хондроциты (хрящевые клетки) и адипоциты (жировые клетки).

Предшественниками ММСК в эмбриогенный период развития являются мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Они могут быть обнаружены в местах распространения мезенхимы, то есть зародышевой соединительной ткани.

МСК могут быть активированы в случае необходимости. Однако эффективность их использования относительно низка. Так, к примеру, повреждение мышц даже при трансплантации МСК заживает очень медленно. В настоящее время проводятся исследования по активации МСК. Ранее проведённые исследования по внутривенной трансплантации МСК показали, что этот способ трансплантации часто приводит к кризу отторжения и сепсису. Сегодня признано, что заболевания периферических тканей, например, воспаление кишечника лучше лечить не трансплантацией, а методами, повышающими локальную концентрацию МСК.

26А Особенности митохондриальной ДНК и их использование в молекулярной биологии. «Митохондриальная Ева».

Митохондриальная ДНК (мтДНК) — ДНК, находящаяся (в отличие от ядерной ДНК) в митохондриях, органоидах эукариотических клеток.

Гены, закодированные в митохондриальной ДНК, относятся к группе плазмагенов, расположенных вне ядра (вне хромосомы). Совокупность этих факторов наследственности, сосредоточенных в цитоплазме клетки, составляет плазмон данного вида организмов (в отличие от генома).

Кодирующие последовательности (кодоны) митохондриального генома имеют некоторые отличия от кодирующих последовательностей универсальной ядерной ДНК.

Так, кодон AUA кодирует в митохондриальном геноме метионин (вместо изолейцина в ядерной ДНК), кодоны AGA и AGG — терминаторные кодоны (в ядерной ДНК кодируют аргинин), кодон UGA в митохондриальном геноме кодирует триптофан.

Если говорить точнее, то речь идёт не о митохондриальной ДНК, а о мРНК, которая списывается (транскрибируется) с этой ДНК перед началом синтеза белка. Буква U в обозначении кодона обозначает уридин, который при транскрипции гена в РНК заменяет тимин.

Количество генов тРНК (22 гена) меньше, чем в ядерном геноме с его 32 генами тРНК.

В человеческом митохондриальном геноме информация настолько сконцентрирована, что в последовательностях кодирующих мРНК, как правило, частично удалены нуклеотиды, соответствующие 3″-концевым терминаторным кодонам.

Митохондриальная Ева — имя, данное молекулярными биологами женщине, которая была последним общим предком всех ныне живущих людей по материнской линии. Поскольку митохондриальная ДНК наследуется только по материнской линии, у всех ныне живущих людей такая ДНК была получена от «Евы». Аналогично ДНК мужской Y-хромосомы у всех людей мужского пола должна происходить от «молекулярно-биологического Адама».

Хотя митохондриальная Ева названа в честь библейской, её не следует отождествлять с библейским персонажем или считать, что все люди являются потомками только одной женщины. Митохондриальная Ева — научная абстракция, созданная для упрощения расчётов. На самом деле речь идет об относительно однородной генетической популяции, среди потомков которой большинство ныне живущих людей получили митохондриальную ДНК от одной женщины, в то время как потомки других женщин по прямой женской линии той же предковой популяции не дожили до наших дней. Если у женщины нет ни одной дочери, то её митохондриальная ДНК не будет передана потомкам далее её собственного сына, хотя половину других генов унаследуют сыновья и их потомство.

[1] Предшественник (precursor) — Молекула, преобразующаяся в процессе биохимической реакции в др. молекулу, для которой исходная молекула и является предшественником

[2] Интрон (intron, intervening sequence) — Транскрибируемый участок гена, не содержащий кодонов и удаляемый из молекулы РНК при ее процессинге.

[3] Любой участок гена, содержащего интроны, который сохраняется в зрелой молекуле мРНК (интроны вырезаются при процессинге

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: http://studopedia.ru/5_55028_a-transpozoni-kakie-uchastki-genoma-k-nim-otnosyat-kak-oni-funktsioniruyut-raznovidnosti-ih-dolya-v-genome-polozhitelnoe-i-negativnoe-znachenie.html

Стволовые клетки и будущее медицины

Будущее медицины сегодня напрямую связывают с развитием клеточных технологий. Появился реальный шанс в успешном лечении даже самых тяжелых заболеваний и процессов старения организма. Эти технологии позволяют, не меняя поврежденный орган, «обновлять» его клеточный состав. Список болезней, при лечении которых клеточные технологии уже используются или их применение планируется в ближайшем будущем, быстро растет. Это, как правило, такие заболевания, медикоментозное лечение которых малоэффективно.

В Европе и Америке уже давно уделяется большое внимание созданию специализированных учреждений по заготовке, хранению, культивированию и применению стволовых клеток человека для лечения многих заболеваний. Один только штат Калифорния намерен в ближайшие 10 лет ежегодно тратить на исследования стволовых клеток $295 миллионов. При таких бюджетах научные исследования в этой области множатся год от года. Однако еще быстрее растут общественные ожидания и надежды. От клеток, способных превращаться в любой вид наших тканей, ждут излечения абсолютно всех недугов.

Что такое стволовая клетка?

Термин «стволовая клетка» (по-английски «stem cell») означает, что каждая такая клетка дает начало целому древу потомков, в основании ствола которого она и находится. Среди клеток-потомков будут как клетки, идентичные стволовой и как бы формирующие ствол древа, так и специализированные клетки (мышечные, эпителиальные, нервные и др.), которые образуют ветви.

Стволовая клетка – это незрелая клетка, способная к активному делению и преобразованию в любые специализированные клетки организма (нервные, мышечные, печеночные и т.д.), это своего рода строительный материал, из которого получаются все остальные клетки.

Суть лечения заключается в ведении в организм стволовых клеток, которые встраиваются в поврежденные или стареющие органы и ткани, где под влиянием микроокружения, начинают размножаться и дифференцироваться в клетки данного органа и ткани, восстанавливая их структуру и функцию. В настоящее время именно с клеточной терапией связывают большие надежды на излечение таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, сахарный диабет, циррозы печени, сердечно-сосудистые заболевания, а также на возможность замедления процессов старения организма.

Первые в мировой науке работы по стволовым клеткам еще в 1960–1970-е гг. выполнили советские ученые Чертков и Фриденштейн, но широкую известность стволовые клетки приобрели после «переоткрытия» их американскими учеными.

Откуда берут стволовые клетки?

Самый богатый источник стволовых клеток (СК) — это ткань эмбриона.

  • Когда оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться, образуются первые тотипотентные стволовые клетки, которые могут превращаться в любую ткань.
  • Примерно через четыре дня они начинают «специализироваться» (дифференцироваться) и становятся плюрипотентными стволовыми клетками, которые могут превращаться в не менее чем две возможные ткани (например, костную и мышечную).
  • Со временем они становятся еще более специализированными стволовыми клетками — мультипотентными, из которых могут образовываться 2-3 вида клеток (из одних — различные клетки крови, из других — нервной системы и т. д.).

Как лечат стволовые клетки?

СК могут при необходимости могут трансформироваться в любую нужную клетку. Предположим, человек имеет несколько заболеваний. Каждый орган сигнализирует о своем нездоровье и посылает сигналы СОС. Когда СК попадают в организм, они улавливают эти сигналы и устремляются туда, где они нужны больше всего. СК — это клетки скорой помощи. Что они делают? Они создают новые клетки того органа, к которому пришли на помощь, или способствуют восстановлению поврежденных. Попадая в поражённое инфарктом сердце, они преобразуются в клетки сердечной мышцы, в поражённом инсультом головном мозгу — в нейроны и глиальные клетки. Стволовые клетки могут превращаться в клетки печени, костного мозга и т. д. При помощи клеточной терапии появилась возможность излечения огромного количества самых различных заболеваний.

Преимущества и ограничения использования различных СК

Лучший источник стволовых клеток — эмбриональная ткань.

  • Одна проблема — этическая. Использовать эмбриональную ткань — значит неминуемо погрязнуть в спорах, этично ли лечить клетками неродившегося ребенка, потворствовать абортам и т. д.
  • Вторая проблема — потенциальная способность индуцировать развитие злокачественных образований, что было показано в исследованиях на животных.

Онкологическая настороженность возникает при использовании только эмбриональных клеток. Теоретически если в организм вводится эмбриональная ткань, то появляются клетки с достаточно интенсивным делением и это небезопасно. Именно по этой причине большинство исследователей в клиниках работает с собственными стволовыми клетками пациентов или клетками из плаценты и пуповины. Стволовые клетки можно получить также из крови, но концентрация их там очень невелика, из костного мозга грудины, подвздошных костей, трубчатых костей.

Реклама омоложения и лечения стволовыми клетками вызывает огромный интерес у людей. Что в ней правда, а что преувеличение?

Настоящий бум «ревитализации» (или есть еще неудачный термин «омоложение») начался в 1995 году, когда американцы обнародовали сведения о результатах введения этих клеток пожилым людям. У пациентов темнели седые волосы, разглаживались морщины, у мужчин увеличивалась потенция, а у женщин прекращались менопаузы. Такие сообщения породили во многом преждевременный оптимизм. Дело в том, что мы сейчас имеем в руках золотой ключик (стволовые клетки), с помощью которого пытаемся найти ту самую сокровенную дверь, ведущую нас к пониманию закономерностей жизненных процессов и сохранению здоровья человека.

Известно, что в процессе старения количество стволовых клеток в тканях снижается. Когда мы рождаемся, у нас в костном мозге на сто тысяч кроветворных клеток приходится десять стволовых, к 50-ти годам на миллион – две-три стволовых, а к 70 годам – в лучшем случае — одна на миллион. Из-за этого возможности человека по регенерации сильно ограничены. В результате страдает способность ткани к физиологической регенерации и к восстановлению после болезни или травмы. Результатом трансплантации стволовых клеток является значительное повышение регенераторных и адаптивных возможностей организма. Вызываемое этими клетками «обновление» организма может препятствовать развитию процессов, ведущих к старению. Отсюда перспективность и целесообразность использования клеточных технологий в лечении целого ряда заболеваний, обусловленных старением организма.

Пересадка стволовых клеток с целью замедления процессов старения имеет некоторые особенности. Количество трансплантаций и их повторяемость подбираются индивидуально, так как невозможно до начала лечения определить уровень дефицита стволовых клеток в тканях и степень их активности. Введенные стволовые клетки могут по разному использоваться организмом, т.е. дифференцироваться в разные виды клеток, в связи с чем проявление эффекта может быть различным.

  • Пациенты могут ощущать повышение жизненного тонуса, прилив сил.
  • Улучшается способность к концентрации внимания, острота мышления.
  • Значительно уменьшаются проявления депрессии, нормализуется сон и аппетит.
  • У творческих людей повышается вдохновение, продлевается активная творческая жизнь.
  • Отмечается усиление полового влечения и потенции у мужчин при условии отсутствия органических причин (склероз сосудов, диабет, эндокринные расстройства).
  • Встречаются и неожиданные эффекты, такие, как улучшение слуха, цветоощущения.

Клинические проявления и субъективные ощущения пациентом результатов лечения могут быть относительно скудными, так как изменения происходят на клеточном уровне и могут не сразу проявиться. Прослеживается отчетливая закономерность – чем лучше состояние здоровья пациента, тем меньше он ощущает изменений в организме. Это вполне объяснимо: невозможно дать организму здоровья больше, чем ему дала природа.

Каковы перспективы лечения различных заболеваний с помощью стволовых клеток?

Сегодня клеточная терапия является альтернативой трансплантации органов и тканей человека, а также надежным способом продления молодости, здоровья и долголетия. Прежде всего надо сказать о трансплантации стволовых клеток при онкогематологических заболеваниях. Это зачастую единственный способ лечения лейкозов и других тяжелых заболеваний крови. В неврологии трансплантационная клеточная технология была впервые применена при лечении болезни Паркинсона. Весьма обнадеживающие результаты применения клеточной технологии получены при лечении болезни Хагинтона. Значительный опыт в лечении травматических поражений головного и спинного мозга накоплен в Новосибирском центре иммунотерапии и клеточной трансплантации. Ведущие медицинские центры Москвы, Новосибирска и некоторых других городов уже успешно использует клеточную терапию для лечения отдаленных последствий мозгового инсульта и рассеянного склероза. Было показано, что трансплантация низкодифференцированных клеток во взрослый организм может способствовать восстановлению кровотока за счет роста кровеносных сосудов в ишемизированных органах и тканях.

В Клинике восстановительной интервенционной неврологии и терапии «Нейровита» стволовыми клетками лечили участников чеченской войны, получивших боевые травмы головного мозга. Солдаты, у которых наряду с другими методами использовались и стволовые клетки, восстанавливались на 40% быстрее. Целый ряд других клинических наблюдений показывает, что использование клеточной терапии вполне оправдано в качестве основного или дополнительного метода лечения при самых различных заболеваниях.

Так, профессор Dohman и его коллеги из Техасского Центра Медицинских Исследований (Хьюстон) добились улучшения функции сердца у 14 больных с тяжелой сердечной недостаточностью. Терапия включала инъекцию стволовых клеток костного мозга пациента в левый желудочек. Одна из выдвигаемых гипотез объясняет эффективность пересадки стволовых клеток формированием новых кардиомицитов и кровеносных сосудов. Возможно, стволовые клетки запускают химическую реакцию, улучшающую работу клеток вблизи места инъекции.

В Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева ведутся активные работы по лечению стволовыми клетками ишемии нижних конечностей. Обычно такое состояние лечат специальной операцией на сосудах, но для этих больных она была признана бесполезной. До сих пор это означало неизбежную ампутацию ноги. Но в центре «неоперабельным» больным в пораженные участки вводили стволовые клетки и в результате они не только избежали ампутации, но и кровообращение у них восстановилось быстрее, чем у тех пациентов, кому были сделаны традиционные операции.

Эстетическая медицина

Когда ученые смогут выращивать органы?

Сегодня можно говорить только о том, что стволовые клетки способны заполнить дефект на уровне тканей, но никак не жизненно важных органов. Можно вырастить кожу, стенку сосуда, нервное волокно, но нельзя промоделировать и вырастить орган, выполняющий тысячи жизненно важных функций, например, печень. Здесь остаются, по-прежнему, актуальны работы по созданию «искусственных органов», таких, например, как разработанный недавно под руководством профессора Рябинина В.Е. аппарат «Биоискусственная печень». В настоящее время на основе сотрудничества между Челябинской медицинской академией, Южно-Уральского научного центра РАМН и Миасского завода медицинского оборудования создан промышленный образец этого аппарата и начались клинические исследования его терапевтической эффективности при лечении печеночной недостаточности на базе Челябинской областной клинической больницы.

Кому и что можно делать в области клеточных технологий?

Клеточная культура — это трансплантат, а не лекарственное средство. Методическая база по применению стволовых клеток определена не на законодательном, а на ведомственном уровне (Минздравсоцразвития РФ): имеется временная инструкция о порядке исследований в области клеточных технологий и их использования в учреждениях здравоохранения (2002 г.), приказ Минздравсоцразвития «О развитии клеточных технологий в Российской Федерации» (2003 г.), созданы положения о банке стволовых клеток. Для того, чтобы заниматься клеточной терапией необходимо иметь соответствующую медицинскую лицензию, положительные результаты доклинических и ограниченных клинических исследований предлагаемого метода лечения, решения Ученых советов и этических комитетов, разрешения Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения на клинические испытания и регистрацию клеточного материала.

Источник: http://www.vitasite.ru/articles/healhy-article/stvolovie-kletki-buduschee/

Клетки из абортивного материала

Так называемые фетальные клетки выделяют из абортивного материала при искусственном прерывании беременности на сроке от 9 до 12 недель. Использование этого источника связано со множеством технических проблем, не говоря уже об этической стороне вопроса.

Основные недостатки методики лечения эмбриональными стволовыми клетками:

  • высокий риск отторжения при пересадке материала;
  • наличие риска ВИЧ-инфицирования и заражения другими заболеваниями инфекционного генеза;
  • юридические проблемы.

Эмбриональные стволовые клетки

Источником ЭСК является материал зародыша, взятый на первой неделе внутриутробного развития.

Достоинства эмбриональных стволовых клеток:

  • способность к трансформации в самые разнообразные клетки;
  • минимальная вероятность отторжения культур.

К числу недостатков относятся:

  • наличие риска появления доброкачественных новообразований;
  • этические проблемы;
  • юридические препятствия.

Важно: в РФ применение ЭСК сейчас запрещено приказом Минздрава РФ. Использование данного биологического материала расценивается противниками методики как посягательство на жизнь еще не рожденного ребенка.

Откуда путаница?

Что заставляет нас относиться к стволовым клеткам растений с подозрением? Конечно, тут же возникающая ассоциация со стволовыми клетками человека. Сегодня хорошо известно, что на них возлагаются самые большие надежды на избавление от тяжелых хронических заболеваний, восстановление органов, продление молодости. При этом смысл ведущихся исследований в массовом сознании часто сводится к возможности превратить (дифференцировать) эти клетки-предшественники в нечто полезное: сосуды, органы, новую кожу. В этом контексте « клеткопревращений» душу потребителей и начинают разъедать сомнения: неужели ученые додумались, как превратить нечто растительное во что-то вполне человеческое? Ну, не орган, конечно, тут все остаются реалистами. А, например, в столь необходимый коже белок коллаген. И как помещенные в баночку с кремом стволовые клетки той же яблони могут «встроиться» в биохимические процессы и обмен веществ человека? В общем, самые фантастические возникают вопросы.

«Насколько растительные стволовые клетки сходны со стволовыми клетками животных – наиболее часто задаваемый вопрос»,- рассказывает Татьяна Пучкова. –Первое, что нужно понять, они имеют общее базовое свойство. Это – недифференцированные, т.е. одинаковые клетки, которые потом становятся дифференцированными ( обладающими характеристиками определенной ткани, например, печени, мозга, кожи). Самое главное, в этих клетках заключен огромный потенциал роста, в них содержится максимальное количество необходимых для обновления веществ. Что же касается особенностей процесса дифференцировки клеток, совместимости с организмом человека… Здесь непаханое поле для исследований, какие-то выводы пока делать рано. Но в любом случае к косметическим средствам эти вопросы не имеют никакого отношения.

Дело в том, что сама клеточная масса – растительные клетки целиком — в косметическое средство не идет. Производителей интересуют содержащиеся в ней активные компоненты. Для этого клеточную массу обрабатывают специальным образом, экстрагируя из клеток те вещества, которые необходимы для решения определенных проблем кожи».

Источники стволовых клеток

Клетки растений, которые используются сегодня в косметике, правильнее называть не стволовыми, а меристемальными.

О свойственной растениям уникальной способности восстанавливать себя из мельчайших фрагментов известно давно. Но только во второй половине прошлого века выяснилось, что ее обеспечивают так называемые инициальные клетки. Их содержит особая ткань растений – меристема, сосредоточенная в почках, молодых корешках и проростках. Меристемальные клетки и есть стволовые, то есть клетки-предшественники. Из них формируются ткани растений, они определяют рост стеблей и корней, заживлении повреждений. В процесе деления одна из меристемальных клеток дифференцируется в какой-то определенный вид (это зависит от условий или микроокружения, в которое она попадает). А другая остается унипнтентной стволовой. Унипотентность означает, что в дальнейшем из нее может развиться любая клетка растительного организма.

В отличие от стволовых клеток человека все растительные стволовые клетки способны дифференцироваться в любую из клеток растения. У человека и животных этим свойством обладают только эмбриональные стволовые клетки, и то только на первых этапах процесса деления. Кроме того, специализированные потомки стволовых клеток легко возвращаются в недифференцированное состояние, чем объясняется свойственное растениям вегетативное размножение.

Вещества молодости

В меристемальных клетках растений заложен мощнейший потенциал роста, — признают все исследователи. Это проявляется в высокой концентрации активных веществ. Когда клетки станут дифференцированными и определятся их функции, останутся лишь те вещества, которые для этой функции необходимы. Совокупность активных веществ – это гарантия будущей полноценной жизни растения: его формирования, защиты на стадии «проростка» от неблагоприятных факторов окружающей среды, сохранения генетической информации и синхронизации процессов деления клеток. К этим веществам относятся жирные кислоты, нуклеиновые и аминокислоты, пептиды, витамины и кофакторы, ферменты пролиферативной и антиоксидантной защиты, фитогормоны, антиоксиданты. Открыты целые классы веществ регуляторов, обеспечивающих процессы межклеточного взаимодействия: ауксины, гиббереллины, цитокинины, брассинолиды, жасмонаты, полиамины, пептидные гормоны. Стволовые клетки растений производят большое количество рибонуклеиновых кислот (РНК).

Многочисленные исследования показывают, что многие участники и регуляторы процессов роста и жизнеобеспечения растений имеют сходное строение с теми, что есть в организме человека. И даже выполняют сходные функции. Например, в 2003 году группа флорентийских ученых доказала удивительное сходство стероидов растений и человека. Однако когда речь идет об экстрагировании определенных веществ для косметики, полного совпадения не нужно:

«Возьмем простые молекулы, те же аминокислоты, — объясняет Татьяна Пучкова.- Они одинаковы у растений и человека. Если мы говорим о каких-то биологически активных факторах, гормонах роста, то, как правило, это пептиды: короткие молекулы, которые состоят из нескольких аминокислот».

Современные технологии позволяют нам получить с химической точки зрения совершенно одинаковые соединения. При правильно поставленном «производственном процессе» нашему организму будет все равно, откуда взяты эти вещества. Один из таких примеров — использование гиалуроновой кислоты. Сначала ее выделяли из хрусталика быка, потом — из гребешков неполовозрелых петушков, сейчас практически всю «гиалуронку» получают путем микробиологического синтеза. Когда с ней работает производитель косметики, для него не имеет значения источник происхождения. Главное, чтобы она была качественная и хорошо очищенная».

Способы получения

Экстракты меристемальных клеток, использующиеся в косметике, получают двумя способами.

Первый предоставила нам сама природа, сосредоточив эти клетки в точках активного роста растения. Ранней весной собирают почки, проростки, молодые корешки и побеги и свежими их очищают, измельчают и готовят экстракты. Экстрагирующая смесь, в состав которой входят вода, глицерин, спирт, сама по себе является прекрасным консервантом. Поэтому никаких других веществ добавлять в нее не требуется. Полученные этим способом экстракты имеют особую ценность – в них сохраняется целостность межклеточных взаимоотношений и гармоничное сочетание «аутентичных» активно действующих веществ. К сожалению, данный метод не дает того выхода биологического материала, который необходим для широкого производства косметики.

Второй путь – биотехнологический – заключается в следующем. На кусочке растительной ткани – экспланте – делают надрез. В месте повреждения клетки начинают активно делиться, образуя бесцветную клеточную массу – каллус. Клетки каллуса обладают некоторыми признаками стволовых. Затем каллус помещают в особые жидкие среды, содержащие питательные вещества и стимуляторы, для наращивания биомассы. Завершает цикл гомогенизация клеток, экстракция необходимых компонентов и их стабилизация. Этот способ получения экстракта имеет свои сложности, что делает конечный продукт достаточно дорогостоящим. Каллусные клетки вне организма растут хаотично, в процессе культивирования постепенно теряют способность к регенерации, являются генетически нестабильными (число и «качество» хромосом в них может сильно различаться). Основное преимущество биотехнологического способа – возможность получить большие количества стандартизированных экстрактов недифференцированных тканей растений. Но по мере совершенствования биотехнологических процессов, качество таких экстрактов становится все выше.

Использование в косметике

Увы, стволовые клетки человека стареют вместе с нами, и уже не способны поддерживать работоспособность тканей и органов. Опыт американских и европейских врачей показал, что применение экстрактов растительных стволовых клеток помогает откорректировать многие патологические сдвиги, сопровождающие старение: улучшает клеточный метаболизм, очищает клетки от токсинов, восстанавливает их поврежденные компоненты, обеспечивает адекватную реакцию не стрессовые ситуации. В 2008 году, после того, как в руках ученых оказались стандартизированные экстракты растительных стволовых клеток, в ходе лабораторных экспериментов было доказано, что экстракт каллуса одного из видов яблони увеличивает пролиферативную активность стволовых клеток человека, выделенных из пуповинной крови. А также на генетическом уровне восстанавливает уменьшающуюся с возрастом активность фибробластов – клеток межклеточного матрикса, от которых зависит выработка коллагена и эластина. При нанесении этого экстракта на кожу в зону так называемых «гусиных лапок» после 4-х недель применения зарегистрировано уменьшение глубины морщин на 15 %.

Многочисленные открытия тут же были взяты на вооружение косметическими концернами. Появились целые линейки продуктов, содержащих экстракты растительных стволовых клеток. Например, клеток яблони сорта Utwier Shatlauber, отличающейся повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды, центеллы азиатской, содержащей вещества, помогающие контролировать воспаление, тонус и проницаемость кровеносных сосудов. Эдельвейса, обладающего мощным антиоксидантным действием, и многих других.

Наличие в этих экстрактах факторов роста, регулирующих деление, рост и обмен веществ в клетках, действительно, позволяет использовать их как активные биостимуляторы клеток человека. «При этом стоит отметить, что для получения растительных стволовых клеток высокой чистоты, функциональности и активности необходимо использование новейших методов, строго контролируемых условий, современных знаний на основе длительных исследований и испытаний.

А что в будущем?

И у растительных, и у эмбриональных стволовых клеток есть свои сторонники. Возможно, когда-нибудь и стволовые клетки человека и займут свое место в космецевтике, учитывая потрясающую способность кожи к восстановлению. Но пока это время еще не пришло. Современная наука уже знает, что и растения и животные в качестве фактора роста используют сходные химические соединения. Но при этом, по словам Татьяны Пучковой, современная наука по большому счету еще не изучено, как эти физиологически активные соединения работают в организме человека, как проникают сквозь кожу. Пока эта область знаний находится на стадии экспериментов. Тем не менее, использование в составе косметических средств растительных стволовых клеток — очень перспективное направление с нескольких точек зрения:

  • Возможность получать нужные вещества в нужной концентрации. Наладив технологический процесс производства экстракта из растительной массы, можно сделать стандартный продукт. То есть получить экстракт с четко определенным количеством активных веществ
  • Безопасность ингредиентов. Мы можем выбрать растение полностью здоровое, выросшее в идеальных условиях, не обрабатываемое пестицидами. То есть соблюсти массу факторов, которые позволяют говорить, что мы максимально отсекаем побочные эффекты.
  • Доступность сырья даже из самых редких растений: Так как при биотехнологическом способе используется только кусочек ткани из точки роста, и в дальнейшем рост культуры клеток происходит в искусственных условиях, мы можем получить растительный материал из очень редких растений. Например, Эдельвейса, растущего высоко в горах. Или водорослей, произрастающих на морской глубине в арктических условиях. Эти растения обладают высоким регенеративным потенциалом, поскольку живут в условиях стресса.
  • Сохранение окружающей среды. Нам не нужно выращивать плантации растений, заготавливать их, сушить, перемалывать. Для получения большого количества сырья достаточно небольшого, специальным образом оснащенного помещения.

«Однако, самое интересное еще впереди, — считает Татьяна Пучкова. — Если экспериментатор научится варьировать условия деления клеток, он сможет получать стандартизованные экстракты с четко определенными веществами. Например, мы знаем, что какое-то вещество стимулирует рост волос. И сможем направить процесс деления клеток так, что получим именно его. Это реальный путь получения натуральных и эффективных ингредиентов для косметики. Мне в этом подходе нравится красивый симбиоз натуральности и высоких технологий».

Подробнее о растительных стволовых клетках можно узнать из книги Т.Пучковой «Космецевтика как косметика интенсивного действия», Москва, 2010.

Источник: http://www.1nep.ru/cosmetology/articles/177677/

Биолог Сергей Киселев о способах лечения болезней стволовыми клетками и перспективах разработок этой технологии

YouTube // Harvard University

Стволовая клетка — это клетка, которая существует в организме на любой стадии развития, может делиться и размножаться, оставаясь неизменной. С другой стороны, в необходимый момент она может при делении изменить свою программу и создавать другие, новые, специализированные типы клеток. Чем больше специализированных типов клеток может произвести стволовая клетка, тем больше считаются ее потенции, возможности. Существуют разные типы стволовых клеток: олигопотентные, мультипотентные, плюрипотентные. Олигопотентные клетки могут дать очень небольшое разнообразие специализированных клеток. Мультипотентные стволовые клетки могут дать достаточно большое разнообразие специализированных типов клеток. Например, стволовая клетка крови мультипотентна, в результате деления из нее может произойти около 20 различных типов клеток иммунной системы. Если трансплантировать одну стволовую клетку крови в мышь, у которой нет механизмов кроветворения, то у животного полностью восстановится кроветворение. Есть также плюрипотентные клетки. Например, клетки эмбриона, из которых потом происходит более двухсот разнообразных типов специализированных тканей человека, называются плюрипотентными.

Первые исследования стволовых клеток

Впервые термин «стволовая клетка» был использован немецким ученым Валентином Хаакером в конце XIX века. Он использовал этот термин в своих трудах, но не дал ему дальнейшего развития. А российский ученый Александр Максимов в своем исследовании, опубликованном в 1909 году, уже развил этот термин. На примере клеток крови Максимов построил теорию стволовой клетки и объяснил, что из нее могут получаться специализированные потомки. Первые экспериментальные доказательства того, что стволовые клетки действительно существуют в природе, получили американские ученые Джеймс Тилл и Эрнест Маккалох в 1960-х годах. Они облучали мышей летальной дозой радиации и спасали их от смерти, пересадив всего лишь одну-единственную стволовую клетку крови.

Тилл и Маккалох доказали экспериментально ранее разработанную теорию кроветворной клетки, находящейся в костном мозге. Затем российские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков показали, что в костном мозге находится не только кроветворная стволовая клетка, но и так называемая стромальная стволовая клетка, которая дает начало костям, хрящам, жиру. Иосиф Чертков выяснил, что, несмотря на то что все стволовые клетки — кроветворные и стромальные — находятся рядом, они не могут обмениваться своими функциями. Кроветворная стволовая клетка будет давать только специализированные клетки крови, а стромальная стволовая клетка будет давать только специализированные клетки кости, хрящей. Эти стволовые клетки специализированны.

Получение стволовых клеток

Способы получения стволовых клеток уникальны для каждого типа. В организме одни клетки живут в окружении других клеток и не могут существовать отдельно. Им нужны специальные ниши, в которых они могут комфортно себя чувствовать. Поэтому для каждого специализированного типа клеток нужны специальные условия. Например, кроветворные стволовые клетки в основном выделяют из костного мозга методом разделения тех клеток, которые прикрепляются к поверхностям, и тех клеток, которые будут плавать. Кровь — жидкая ткань, которая ни к чему не прикреплена. Основываясь на этом свойстве, можно отделить те клетки, среди которых будут стволовые клетки крови. Дальше, чтобы выделить именно стволовую клетку крови, нужно провести сложные технические манипуляции с использованием так называемых селективных маркеров. А из прикрепленных клеток можно получить стромальные стволовые клетки костного мозга.

Чтобы выделить стволовые клетки мозга, приходится проникать в определенные районы мозга. Только там можно найти небольшое количество стволовых клеток мозга. Проделывать такие процедуры с человеком проблематично. Если аспирация, то есть взятие костного мозга, — это относительно несложная операция, то залезть в голову к человеку, сделать трепанацию — проблема. Просто получить стволовые клетки волоса. Для этого достаточно выдернуть один волосок и поместить клетки из луковицы волоса в определенные условия внешней среды с ростовыми факторами. Так получают стволовые клетки волоса.

Что касается эмбриональных стволовых клеток человека, их получают из внутренней клеточной массы бластоцист, которые предназначены для уничтожения. Эта группа клеток развивается на пятый день после проведения процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Обычно при проведении ЭКО получается около десятка бластоцист. Пара лучших из них идет на имплантацию и развивается в эмбрион. Остальные бластоцисты могут быть сохранены за отдельную плату или просто выброшены. Наука предоставляет возможность использовать эту группу недоразвившихся клеток для изучения процессов развития и спасения других людей. Сегодня в мире еженедельно выбрасывается около 20–25 тысяч бластоцист, полученных для экстракорпорального оплодотворения. Из-за их уникальных свойств условия культивирования этих клеток вне организма самые сложные.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки можно получить из любых клеток взрослого человека, например кожи или крови. Клетки переводятся в лабораторные условия, а затем проводятся технологические манипуляции: репрограммирование с использованием определенных генов, то есть изменение генетической программы, возвращение клеток в эмбриональное, юное состояние. Развитие этой технологии сегодня позволяет уже обойтись и без использования генов, но тем не менее происходит изменение работы генетической программы. Каждый тип клеток уникален и требует своего, уникального способа выделения и поддержания.

Использование стволовых клеток

Сегодня стволовые клетки крови успешно используются при лечении онкогематологических заболеваний. Людей лечат от рака крови стволовыми клетками уже начиная с 1964 года. Собственно, клетками не лечат, а восстанавливают после лечения. Если возникла злокачественная трансформация клеток крови, то лекарствами убивают все клетки крови, а потом трансплантируют здоровые стволовые клетки крови, например, от донора. В среднем эффективность использования кроветворных клеток в лечении некоторых форм рака достигает 70–80%.

Но на этом широкое применение стволовых клеток для лечения болезней заканчивается. Все остальные технологии находятся на разных стадиях клинических испытаний. Например, сейчас идут клинические испытания по лечению диабета. Для этого используют эмбриональные стволовые клетки человека. Из них получают специализированные бета-клетки и трансплантируют их людям. Кроме того, идет вторая фаза клинических испытаний использования эмбриональных стволовых клеток человека для восстановления зрения. Эта терапия показывает хорошую эффективность, а главное, дает возможность людям с наследственными формами болезней приобрести зрение. Также начали испытывать репрограммированные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки для получения пигментного эпителия и восстановления зрения при возрастных изменениях, происходящих в макуле — центральной части глаза. Конечно, все не ограничивается только этим, идут клинические испытания по использованию клеток, полученных из костного мозга и жировой ткани. Оказалось, что жировая ткань очень привлекательна в плане получения стволовых клеток. Всего в мире проходит около 4 тысяч клинических исследований с применением стволовых клеток, но одобренных технологий пока практически не существует.

Развитие технологий в области стволовых клеток

За последние несколько десятилетий значительно снизились темпы внедрения лекарственных средств, разработанных с использованием технологий XX века. Достижения в области геномики и клеточной биологии дают новые возможности по устранению не только симптомов заболеваний, но и первопричин. Для ускорения внедрения современных технологий в практику во многих странах принимаются соответствующие программы. В США была принята калифорнийская инициатива о финансировании исследований эмбриональных стволовых клеток человека в размере 3 миллиардов долларов на 10 лет и об ускоренной трансляции достижений науки в практику. В рамках этой и других программ активно развиваются исследования по лечению диабета, онкологических заболеваний, восстановлению зрения, лечению нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Паркинсона и травм спинного мозга. Ученые трансплантируют полученные в лаборатории нейроны, чтобы восстанавливать пораженные участки нервной ткани, разрушенные болезнью.

Источник: http://postnauka.ru/faq/65513

Марина Варламова
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
GBMSE61.RU