Историческая справка

Термин «стволовая клетка» был введён в научный обиход русским гистологом Александром Максимовым ( -). Он постулировал существование стволовой кроветворной клетки. На заседании Общества Гематологов в Берлине 1 июня 1909 года он ввел понятие «Stammzelle», подразумевая под этим определением лимфоцит в более широком значении этого слова, как клетку, способную быть стволовой в современном понимании этого слова.

В шестидесятые годы XX века Тил и Маккулох , а также Меткаф и его сотрудники показали, что внутривенное введение костномозговых клеток от здоровой сингенной к летально облученной мыши приводит к образованию колоний из клеток всех направлений гемопоэтической дифференцировки в селезенке. С разработкой клонального метода для выявления клеток предшественников in-vitro, так называемых колониеобразующих единиц (КОЕ), стало возможным проследить за дифференцировкой всех миелоидных ростков.

Фриденштейн А. Я. и его сотрудники впервые показали, что в костном мозге, помимо гемопоэтических имеются стромальные стволовые клетки, которые при культивировании формировали колонии фибробластноподобных клеток. Пересадка таких колоний под капсулу почки мыши в диффузионной камере приводило к формированию костной или адипозной ткани.

Стволовые клетки размножаются путём деления , как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

ДНК во всех клетках одного организма (кроме половых), в том числе и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки , различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов , например, путем метилирования ДНК . Фактически, с осознанием существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен новый уровень управления клетками. То есть, геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится - различен.

В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга - это нейробласты, кости - остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины . Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов.

Характеристики эмбриональных стволовых клеток

1. Тотипотентность - способность образовывать любую из примерно 350 типов клеток организма (у млекопитающих);
2. Хоуминг - способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию;
3. Факторы, которые определяют уникальность стволовых клеток, находятся не в ядре , а в цитоплазме . Это избыток мРНК всех 3 тысяч генов , которые отвечают за раннее развитие зародыша ;
4. Теломеразная активность.

При каждой репликации часть теломер утрачивается (лимит Хейфлика или биочасы). 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.

• Стволовых клеток в нашем организме очень мало:
  • у эмбриона - 1 клетка на 10 тысяч,
  • у человека в 60-80 лет - 1 клетка на 5-8 миллионов.

• Мало кто знает, что стволовые клетки имеют другое название, их еще называют камбиальные клетки или клетки камбия (от позднелат. cambium - обмен, смена).

См. также

Примечания

Ссылки

• Что такое стволовые клетки , Корочкин Л. И., журнал «Природа», 2005, № 6.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Стволовая клетка" в других словарях:

взрослая стволовая клетка - Стволовая клетка, выделенная или происходящая из ткани костного мозга взрослой особи Тематики биотехнологии EN adult stem cell …

первая стволовая клетка - Стволовая клетка костного мозга эмбриона, из которой впоследствии будут развиваться клетки иммунной системы организма Тематики биотехнологии EN stem cell one … Справочник технического переводчика

полипотентная стволовая клетка - Стволовая клетка, способная превращаться в несколько видов клеток организма Тематики биотехнологии EN pluripotent stem cell … Справочник технического переводчика

гематопоэтическая стволовая клетка - Клетка предшественик клеток крови Тематики биотехнологии EN hematopoietic stem cell … Справочник технического переводчика

тотипотентная стволовая клетка - Клетка, способная сформировать любую ткань Тематики биотехнологии EN totipotent stem cell … Справочник технического переводчика

мезенхимная стволовая клетка - — Тематики биотехнологии EN mesenchymal stem cell … Справочник технического переводчика

мезенхимная стволовая клетка взрослого организма - — Тематики биотехнологии EN mesenchymal adult stem cell … Справочник технического переводчика

Здравствуйте, друзья! Поговорим о стволовых клетках, так как известна их роль в омоложении. Многие люди подсели на инъекции со стволовыми клетками. Но оправдано ли это ещё неисследованное и дорогое омоложение? Есть ли альтернатива инъекциям? Об этом читайте здесь.

Что такое стволовые клетки

Стволовые клетки – это носители генетической информации. Образуются они при слиянии мужской и женской клетки при зачатии. Они пока не специализированы на выполнение функций организма, У них одна функция – хранение генетического кода и размножение делением.

В процессе роста организма из стволовых клеток по заданной генетической программе образуются специализированные клетки.

Специализированные клетки – это те клетки, которые выполняют определённую специализацию, например, клетки мозга, печени и т.д. Специализированными они называются потому, что у них узкая специализация, например, клетки мозга не могут выполнять функции клеток печени и наоборот.

А из стволовых клеток создаётся любая специализированная клетка. Когда в организме неполадки, например, инфаркт, то стволовые клетки спешат ликвидировать поломку. Они устремляются в область сердца и становятся специализированными клетками сердечной мышцы. У человека, имевшего большой запас стволовых клеток, может произойти исцеление от инфаркта без последствий. Поэтому количество стволовых клеток в организме определяет возможность его молодости и регенерации в случае поломки каких- либо органов.

Где находятся стволовые клетки у взрослого человека и их роль.

У взрослого человека стволовые клетки концентрируются в костном мозге, а также во всех органах и тканях, но в меньшем количестве. Они всегда на страже, чтобы починить организм. В организме предусмотрено, чтобы специализированные клетки, ставшие больными, не запечатлевали свой поломанный генетический код навечно. Больные клетки умирают и выводятся, а стволовые клетки превращаются в нужные и заменяют поломанные клетки с сохранением генетического кода. Стволовые клетки могут починить все органы, в том числе очень сложные – мозг, нервы, кости.

Лечение стволовыми клетками.

Лечение стволовыми клетками стало направлением регенеративной клеточной медицины. В связи с тем, что в организме часто бывает недостаток стволовых клеток, особенно с возрастом, а также под воздействием стремления выглядеть моложе любым путём, а также любым путём излечиться, развилось направление инъекций стволовыми клетками как медицинский бизнес.

Какие источники стволовых клеток использует медицина

1. Донорские стволовые клетки. Но надо учесть, что организм может отторгать чужеродные клетки. И второй фактор: у чужих стволовых клеток — чужие гены, они дадут чужой характер, чужие предрасположенности к болезням.

1. Абортивный материал. Недостатки: Кроме последствий от отторжения чужеродных стволовых клеток, могут быть негативные последствия от привнесённого генетического кода, а также повышения риска вирусных и раковых заболеваний. Уже имеется большая печальная статистика любителей омолодиться любым путем.

   Кроме того, это влечет этические проблемы: так как коммерчески выгоднее брать кровь у эмбрионов более позднего развития, врачи могут «по медицинским показаниям» настаивать на более поздних сроках аборта, а затем у живого, уже сформировавшегося, человека без анестезии делают операции по извлечению стволовых клеток.

   1. Ещё получают стволовые клетки из бластоцисты, которую забирают на 5 -6 день оплодотворения. Такие клетки не отторгаются, так как в них ещё не сформировались антигены. Но поскольку это денежный бизнес, то вопрос морали стоит в первую очередь.
   
   

   Последствия инъекций стволовыми клетками.

   Имеется печальная статистика скоропостижной смерти от рака у людей, особенно в артистической среде, подсевших на иглу инъекций стволовыми клетками.

   Самый лучший способ омоложения и оздоровления стволовыми клетками – настрой Г.Н. Сытина.
   

   Есть очень этичный способ восстановления и наращивания своих стволовых клеток – это влияние на своё подсознание.

   Стволовые клетки , а так же технологии, основанные на их использовании, привлекают огромное внимание ученых всего мира. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, разработки на основе СК – это действительно революционные технологии, изменившие подходы к лечению многих тяжелых заболеваний. Во-вторых, благодаря не слишком грамотным публикациям в СМИ в массовом сознании исследования СК, их использование ассоциируются с клонированием или «выращиванием человеческих эмбрионов на запчасти».

   Развенчание мифов. Правда о стволовых клетках

   «При своем рождении ни одна область биологии не была окружена подобной сетью предубеждений, враждебности да кривотолков, как стволовые клетки», - считает член-корреспондент РАМН, специалист в области медицинской клеточной биологии Вадим Сергеевич Репин.

   Термин "стволовая клетка" был введен в биологию в 1908 году, статус большой науки данная область клеточной биологии получила лишь в последнем десятилетии ХХ века.

   В 1999 году журнал Science признал открытие стволовых клеток (СК) третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы "Геном человека".

   Один из первооткрывателей структуры ДНК, Джеймс Уотсон, комментируя открытие СК, отметил, что устройство стволовой клетки уникально, поскольку под влиянием внешних инструкций она может превратиться в клеточную линию "зародыша", либо линию специализированных соматических клеток.

   Правда о стволовых клетках такова: они – прародительницы всех без исключения типов клеток нашего организма. Они способны к самообновлению и, что самое главное, при делении образуют специализированные клетки различных тканей. Таким образом, все клетки нашего организма возникают из стволовых клеток.

   СК способны обновлять и замещать клетки, утраченные при повреждении во всех органах или тканях. Их призвание восстанавливать, регенерировать организм человека с момента его появления на свет.

   Потенциал стволовых клеток только начинает использоваться наукой. Ученые хотят в недалеком будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации взамен донорских органов. Их можно вырастить из клеток самого пациента, они не будут вызывать отторжения, что является большим преимуществом.

   Потребности медицины в таком материале практически не ограничены. Всего 10-20% людей вылечиваются благодаря удачной пересадке внутрененего органа. 70-80% пациентов погибают без лечения, не дождавшись своей очереди на проведение операции.

   Таким образом, СК действительно могут стать «запчастями» для нашего организма. Но для этого вовсе не обязательно выращивать искусственные эмбрионы – стволовые клетки содержатся в организме любого взрослого человека.

   Зачем нужно иследование стволовых клеток?

   Если у человека есть свои стволовые клетки, то почему органы сами не регенерируются после повреждения?

   Причина в том, что при взрослении человека наблюдается постоянное снижение количества стволовых клеток: при рождении - 1 СК встречается на 10 тысяч клеток, к 20 - 25 годам - 1 на 100 тысяч, к 30 - 1 на 300 тысяч (приведены средние показатели). К 50-летнему возрасту у организма в среднем остается всего 1 СК на 500 тысяч, причем именно в этом возрасте, как правило, уже появляются такие болезни, как атеросклероз, стенокардия, гипертония, т.п.

   Истощение запаса стволовых клеток вследствие старения или тяжёлых заболеваний, а также нарушение механизма их выброса в системный кровоток лишает организм возможностей эффективной регенерации, после чего жизнедеятельность тех или иных органов ослабевает.

   Увеличение количества СК внутри организма может привести к интенсивной регенерации, восстановлению повреждённых тканей и больных органов за счёт образования молодых, здоровых клеток на месте утраченных. Современная медицина уже обладает такой технологией – она называется клеточной терапией.

   Что такое клеточная терапия ?

   (КТ) – вид лечения, при котором применяются живые клетки. Можно предположить, что в скором будущем этот вид терапии станет более массовым, эффективным, а так же безопасным.

   Применение КТ в России – процесс неоднозначный. Фундаментальных организаций, работающих в этой области, немного. В основном применение КТ в Российской Федерации ограничено отдельной медицинской технологией или методикой, зарегистрированной соответствующей инстанцией, выданной в качестве разрешения клиническому учреждению-заявителю на ограниченный срок (например, на год). Это означает, что применение СК этой организацией возможно лишь в рамках заявленной методики, строго для лечения указанного вида заболевания. Речь идет о применении собственных клеточных компонентов пациента или кровного донора. Коммерческое использование КТ при наличии необходимой документации в этом случае допустимо.

   В некоторых НИИ, других государственных учреждениях пациентам могут предложить лечение с помощью клеточных технологий в рамках ограниченных клинических испытаний, в границах заявленной методики и лечения конкретного заболевания. Однако такие работы проводятся редко. Как правило, обычно лечение для пациента-добровольца бесплатно.

   Российская наука и медицина обладают большим потенциалом в области исследования СК, применения клеточной терапии. Первые целенаправленные поиски в области терапевтического использования СК костного мозга человека начались в результате методического прорыва, осуществленного Александром Яковлевичем Фриденштейном датированного серединой 70-х годов ХХ века. В лаборатории Александра Яковлевича впервые в мире была получена однородная культура СК костного мозга.

   После прекращения деления под влиянием условий культивирования превращались в костную, жировую, хрящевую, мышечную или соединительную ткань. Пионерские разработки А.Я.Фриденштейна заслужили международное признание.

   С тех самых пор становится все более доступной и научно обоснованной. С помощью терапевтической трансплантации СК возможно лечение целого спектра заболеваний, в числе которых – сахарный диабет, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, хронические заболевания суставов, застарелые травмы, гепатиты, циррозы печени, аутоиммунные заболевания, болезни Альцгеймера, Паркинсона, синдром хронической усталости. Клеточная терапия может быть использована как поддерживающая терапия при рассеянном склерозе, сексопатологиях, бесплодии у мужчин и женщин, онкологических заболеваниях.

   В зависимости от метода лечения, клеточный материал может вводиться внутримышечно, внутривенно, подкожно, внутрисуставно, или в виде аппликаций – это так же зависит от характера заболевания.

   Безусловно, использование стволовых клеток не является панацеей. Нельзя сказать, что их применение в онкологии приводит к излечению от рака, в месте с тем появляются современные протоколы, которые направленны на реабилитацию больных в период ремиссии и во время перерывов между курсами химиотерапии. Опыт показывает, что получающие такой курс больны способны лучше переносить основное лечение, заметно уменьшается количество осложнений, появляется возможность повторить процедуру химиотерапии несколько раньше. Таким образом, шансы на успех излечения возрастают. Помимо этого, стволовые клетки обладают доказанным противораковым эффектом: они сдерживают процессы развития опухоли, активизируют иммунную систему.

   Применение КТ находится в начале своего пути. В большинстве нозологий только начинают изучать воздействие стволовых клеток на само заболевание. Сегодня лишь в некоторых нозологиях получены убедительные результаты применения СК. Аспекты клинического применения КТ изложены в конце этой статьи.

   ____________________________

   Хочется напомнить посетителям портала, что нерасполагает информацией об организациях, применяющих для лечения заболеваний в России. Мы не можем рекомендовать медицинские учреждения, работающие в этой области, и не обладаем информацией о «лучших специалистах». Администрации портала также неизвестны учреждения, приглашающие пациентов принять участие в клинических испытаниях с применением стволовых клеток. Пожалуйста, помните об этом. Достоверная информация о качестве предлагаемых процедур, как правило, отсутствует, а уровень квалификации специалистов, их назначающих, не всегда достаточно высок. Данный ресурс посвящен исключительно освещению клеточных технологий.

   Откуда берутся стволовые клетки

   СК можно получить из различных источников. Некоторые из них имеют строго научное применение, другие используются в клинической практике уже сегодня. По своему происхождению их разделяют на эмбриональные, фетальные, клетки пуповинной крови и клетки взрослого человека.

   Эмбриональные стволовые клетки

   Первым типом стволовых клеток следует называть клетки, что образуются при первых нескольких делениях оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) – из каждой может развиться самостоятельный организм (так, например, получаются однояйцевые близнецы).

   Через несколько дней эмбрионального развития, на стадии бластоцисты, из ее внутренней клеточной массы можно выделить эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Они способны дифференцироваться абсолютно во все типы клеток взрослого организма, они способны неограниченно делиться при определенных условиях, формируя так называемые «бессмертные линии». Но у этого источника СК есть недостатки. Во-первых, во взрослом организме эти клетки способны спонтанно перерождаться в раковые. Во-вторых, в мире пока не выделена безопасная линия истинно эмбриональных стволовых клеток, годных для клинического применения. Клетки, полученные таким путем (в большинстве случаев с применением при культивировании клеток животных) используются мировой наукой для исследований и экспериментов.

   Клиническое применение таких клеток сегодня невозможно.

   
   Фетальные стволовые клетки

   Очень часто в русских статьях эмбриональными СК называют клетки, полученные из абортированных плодов (фетусов). Это неверно! В научной литературе клетки, полученные из тканей плода, называют фетальными.

   Фетальные СК получают из абортивного материала на 6-12 неделе беременности. Они не обладают вышеописанными свойствами ЭСК, полученных из бластоцисты, – то есть способностью к неограниченному размножению и дифференцировке в любой вид специализированных клеток. Фетальные 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. Этот факт делает их клиническое применение более безопасным. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки и т.д.

   Клеточная терапия как вид берет свое начало именно от применения фетальных СК. В последние 50 лет в разных странах мира были проведены серии клинических работ с их применением.

   В России, помимо этических и юридических трений, использование непроверенного абортивного материала чревато осложнениями, такими, как заражение пациента вирусом герпеса, вирусными гепатитами и даже СПИДом. Процесс выделения и получения ФСК сложный, для этого требуется современное оборудование и специальные знания.

   Однако при профессиональном контроле хорошо подготовленные фетальные стволовые клетки имеют огромный потенциал в клинической медицине. Работы с фетальными СК в России сегодня ограничиваются научными исследованиями. Их клиническое применение не имеет юридической базы. Более широко и официально такие клетки применяются сегодня в Китае и некоторых других странах Азии.

   
   Клетки пуповинной крови

   Источником стволовых клеток является также плацентарно-пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка. Эта кровь очень богата стволовыми клетками. Взяв эту кровь и поместив в криобанк на хранение, в дальнейшем можно использовать ее для восстановления многих органов и тканей пациента, а также для лечения различных заболеваний, в первую очередь гематологических и онкологических.

   Однако количество СК в пуповинной крови при рождении недостаточно велико, и эффективное их применение, как правило, возможно только однократно для самого ребёнка в возрасте до 12-14 лет. По мере взросления, объема заготовленных СК становится недостаточно для полноценного клинического эффекта.

   
   Стволовые клетки взрослого человека

   Стволовые клетки остаются с нами в течение всей жизни, с самого рождения. Самым доступным источником СК является костный мозг взрослого человека, так как концентрация стволовых клеток в нем максимальна.

   Хорошо подготовленная процедура сбора таких клеток, как правило, совершенно безопасна. Клетки, полученные от самого пациента, называют аутологичными (собственными) стволовыми клетками (АСК). Их активность и качество не сильно отличается от клеток, полученных из других источников. В то же время отсутствуют юридические ограничения для их применения, нет этических трений.

   При условии профессиональной подготовки применение таких клеток в клинической медицине считается безопасным: они не отторгаются, не обладают онкогенными свойствами, нет риска заражения опасными инфекциями при трансплантации.

   В костном мозге выделяют сразу два вида стволовых клеток: первый – это гемопоэтические СК, из которых формируются абсолютно все клетки крови, второй – это мезенхимальные СК, которые регенерируют практически все органы и ткани. Также их можно получить из других источников: например, из жировой ткани. Однако эффективность СК, полученных таким путем, а также безопасность их применения пока остается под вопросом. Еще один вид стволовых клеток, которые присутствуют почти во всех тканях, это региональные СК – как правило, это уже достаточно дифференцированные клетки, способные дать начало только нескольким разновидностям клеток, из которых состоят ткани данного органа.

   
   Клиническое применение стволовых клеток

   Применение СК взрослого человека в медицине сегодня развивается наиболее масштабно, в том числе и в России. С появлением качественного лабораторного оборудования протоколы подготовки стволовых клеток взрослого донора обеспечивают все большую безопасность и эффективность лечения. Клиническое применение других видов СК в настоящее время сильно ограничено или запрещено в силу отсутствия юридической базы.

   При наличии необходимых условий и разрешительной документации применение АСК в России допустимо: в основном это работы в области онкогематологии (СК являются компонентами крови), проводимые также во всем мире. В некоторых случаях разрешения для ограниченного применения СК могут быть получены и для других нозологий. Однако следует помнить, что наличие разрешительной базы вовсе не предполагает обязательное присутствие знаний и опыта. Организация, предлагающая подобные услуги, должна иметь полный набор современных условий, что, как минимум, предполагает наличие: клинической базы, врачебной группы специалистов в области клеточной терапии, знаний в области диагностики и оценки противопоказаний при работе с СК, опыта работы с выявленным заболеванием, клинического опыта, лабораторных мощностей и группы научных сотрудников.

   Специализированных учреждений, работающих с АСК, как и опытных специалистов в этой области – единицы. Специалисты таких учреждений точно знают всю правду о стволовых клетках и не станут утверждать, что их применение – это панацея, и что все возможные заболевания лечатся уже сегодня. Напротив, такие специалисты обычно свидетельствуют, что клинические результаты получены лишь в небольшом перечне нозологий, а сама терапия имеет ряд ограничений. Наряду с этим, квалифицированно исполненная клеточная терапия является радикальным видом лечения, а клинический эффект может превосходить любые аналоги классической медицины. В некоторых случаях, СК являются единственным средством лечения и реабилитации больных.

   Применение клеточных технологий – весьма специализированный, наукоемкий процесс. Предложения вроде «3 укола за три недели, и все будет хорошо» должны серьезно насторожить любого пациента. Лечение должно быть комплексным, его продолжительность может составить несколько месяцев, и проводится оно всегда под контролем опытных специалистов.

   Мы следим за развитием событий...

   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.

   Классификация:

   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.

   4) Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - мультипотентные стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови миелоидного (моноциты, макрофаги, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, эритроциты, мегакариоциты и тромбоциты, дендритные клетки) и лимфоидного рядов (Т-лимфоциты, В-лимфоциты и естественные киллеры). Определение гемопоэтических клеток было основательно пересмотрено в течение последних 20 лет. Гемопоэтическая ткань содержит клетки с долгосрочными и краткосрочными возможностями к регенерации, включая мультипотентные, олигопотентные и клетки-предшественники. Миелоидная ткань содержит одну ГСК на 10 000 клеток. ГСК являются неоднородной популяцией. Различают три субпопуляции ГСК, в соответствии с пропорциональным отношением лимфоидного потомства к миелоидному (Л/M). У миелоидно ориентированных ГСК низкое Л/М соотношение (>0, <3), у лимфоидно ориентированных - высокое (>10). Третья группа состоит из «сбалансированных» ГСК, для которых 3 ? Л/M ? 10. В настоящее время активно исследуются свойства различных групп ГСК, однако промежуточные результаты показывают, что только миелоидно ориентированные и «сбалансированные» ГСК способны к продолжительному самовоспроизведению. Кроме того, эксперименты по трансплантации показали, что каждая группа ГСК преимущественно воссоздаёт свой тип клеток крови, что позволяет предположить наличие наследуемой эпигенетической программы для каждой субпопуляции.

   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.

   Основным источником ММСК является костный мозг. Кроме того, они обнаружены в жировой ткани и ряде других тканей с хорошим кровоснабжением. Существует ряд доказательств того, что естественная тканевая ниша ММСК расположена периваскулярно - вокруг кровеносных сосудов. Кроме того, ММСК были обнаружены в пульпе молочных зубов, амниотической (околоплодной) жидкости, пуповинной крови и вартоновом студне. Эти источники исследуются, но редко применяются на практике. Например, выделение молодых ММСК из вартонова студня представляет собой крайне трудоёмкий процесс, поскольку клетки в нём также располагаются периваскулярно. В 2005-2006 годах специалисты по ММСК официально определили ряд параметров, которым должны соответствовать клетки, чтобы отнести их к популяции ММСК. Были опубликованы статьи, в которых представлен иммунофенотип ММСК и направления ортодоксальной дифференцировки. К ним относится дифференцировка в клетки костной, жировой и хрящевой тканей. Был проведён ряд экспериментов по дифференцировке ММСК в нейроноподобные клетки, но исследователи по-прежнему сомневаются, что полученные нейроны являются функциональными. Эксперименты также проводятся в области дифференцировки ММСК в миоциты - клетки мышечной ткани. Важнейшей и наиболее перспективной областью клинического применения ММСК является которансплантация совместно с ГСК в целях улучшения приживления образца костного мозга или стволовых клеток пуповинной крови. Многочисленные исследования показали, что ММСК человека могут избегать отторжения при трансплантации, вступать во взаимодействие с дендритными клетками и Т-лимфоцитами и создавать иммуносупрессивную микросреду посредством выработки цитокинов. Было доказано, что иммуномодулирующие функции ММСК человека повышаются, когда их пересаживают в воспалённую среду с повышенным уровнем гамма-интерферона. Другие исследования противоречат этим выводам, что обусловлено гетерогенной природой изолированных МСК и значительными различиями между ними, в зависимости от способа культивирования.

   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.

   6) Тканеспецифичные прогениторные клетки (клетки-предшественницы) - малодифференцированные клетки, которые располагаются в различных тканях и органах и отвечают за обновление их клеточной популяции, то есть замещают погибшие клетки. К ним, например, относятся миосателлитоциты (предшественники мышечных волокон), клетки-предшественницы лимфо- и миелопоэза. Эти клетки являются олиго- и унипотентными и их главное отличие от других стволовых клеток в том, что клетки-предшественницы могут делиться лишь определённое количество раз, в то время как другие стволовые клетки способны к неограниченному самообновлению. Поэтому их принадлежность к истинно стволовым клеткам подвергается сомнению. Отдельно исследуются нейральные стволовые клетки, которые также относятся к группе тканеспецифичных. Они дифференцируются в процессе развития эмбриона и в плодный период, в результате чего происходит формирование всех нервных структур будущего взрослого организма, включая центральную и периферическую нервные системы. Эти клетки были обнаружены и в ЦНС взрослого организма, в частности, в субэпендимальной зоне, в гиппокампе, обонятельном мозге и т. д. Несмотря на то, что большая часть погибших нейронов не замещается, процесс нейрогенеза во взрослой ЦНС всё-таки возможен за счёт нейральных стволовых клеток, то есть популяция нейронов может «восстанавливаться», однако это происходит в таком объёме, что не сказывается существенно на исходах патологических процессов.
   

   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».

   Митохондрии - это внутриклеточные органеллы, имеющие небольшую собственную хромосому. В отличие от ядерной ДНК, которая содержит подавляющее большинство генов и в процессе полового размножения подвергается рекомбинации, так что потомки получают половину генов от отца, а вторую половину от матери, митохондрии и их ДНК ребёнок получает только из материнской яйцеклетки. Поскольку митохондриальная ДНК не подвергается рекомбинации, изменения в ней могут происходить исключительно посредством редких случайных мутаций. Путём сравнения последовательности митохондриальной ДНК и возникших в ней со временем мутаций можно не только определить степень родства ныне живущих людей, но и приблизительно вычислить время, необходимое для накопления мутаций в той или иной популяции людей. Таким образом можно вычислить и эпоху, когда мутаций ещё не было, и предковая популяция людей была генетически однородной. В 1987 году Ребекка Канн (Rebecca Cann) с коллегами предположили, что митохондриальная Ева могла жить между 140 тыс. и 280 тыс. лет назад. Согласно более поздним расчетам, митохондриальная Ева жила около 140 тыс. лет назад в Восточной Африке. Современные МП- и МЭ-оценки обычно дают диапазон возраста Евы 140 тыс. - 230 тыс. лет с максимумом вероятности на значениях порядка 180-200 тыс. лет. Последняя датировка стала общепризнанной оценкой. Тем не менее, в августе 2013 года появились новые данные о том, что Ева жила 99-148 тысяч лет назад с максимальной вероятностью 124 тысячи лет назад.

   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.

   
   

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

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

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

   Представляют собой незрелые (недифференцированные) структуры. Из стволовых клеток в процессе дозревания могут формироваться более зрелые клетки различных тканей. Это зависит от того, какие биологически активные соединения (факторы роста) оказывают на них влияние, а также от наличия рядом другихорганов и тканей.

   Эти особенности стволовых клеток дали возможность их использования в медицине. Наиболее широкое распространение они получили в трансплантологии.

   Свойства стволовых клеток

   За счет того, что стволовые клетки являются недифференцированными структурами, они обладают рядом определенных свойств, к которым относятся:

   • Полипотентность - основное свойство данных клеток, благодаря которому они получили широкое применение в практической медицине. Данное свойство обуславливает возможность дифференцировки стволовых клеток в практически любую ткань, что зависит от их окружения.
   • Неограниченная пролиферация - стволовые клетки обладают способностью к делению на искусственных питательных средах без дозревания. Это позволяетискусственно увеличивать их количество в лабораторных условиях.
   • Длительный период жизни -клетки могут длительный период времени сохранять свою жизнеспособность.

   Все эти свойства стволовых клеток дают возможность активно применять их в трансплантологии для получения тканей, подлежащих пересадке.

   

   Виды стволовых клеток

   В зависимости от того, где стволовые клетки были взяты, а также от степени их зрелости, выделяют несколько их типов:

   • Эмбриональные клетки - берутся из эмбриобласта зародыша еще до имплантации эмбриона в слизистую оболочку матки. Они обладают наименьшей зрелостью, поэтому могут давать начало любой ткани организма человека.
   • Фетальные клетки - находятся в организме плода, их получают после выполненного по медицинским показаниям аборта или из пуповинной крови. Они обладают меньшей потентностью, поэтому могут дифференцироваться не во все ткани.
   • Постанатальные клетки - данные структуры находятся в организме человека после рождения. В зависимости от их локализации выделяются гемопоэтические (дают начало клеткам крови), стромальные (предшественники соединительной ткани) и тканеспецифические (обладают наименьшей потентностью, находятся практически во всех тканях организма человека) клетки.

   В трансплантологии могут использоваться различные типы стволовых клеток, что зависит от тканей или органа, которые требуют пересадки.

   

   Основные направления применения стволовых клеток

   Основной целью использования стволовых клеток в различных областях медицины является замещение поврежденных тканей (трансплантация), которая включает несколько направлений:

   • Матриксиндуцированный хондрогенез для восстановления хрящей суставной поверхности
   • Получение («выращивание») сетчатки глаза для имплантации в офтальмологии
   • Восстановление нервов
   • Трансплантация сосудов
   • Получение структур бронхолегочной системы на специальном матриксе с последующей имплантацией

   Перспективными являются направления трансплантации «выращенных» частей почек и других органов мочевыделительной системы, а также желез внутренней секреции.

   Все виды медицинских программ бронируйте на

   Booking Health - это международный интернет-портал, где можно изучить информацию о ведущих мировых клиниках и забронировать медицинскую программу в режиме онлайн. Благодаря продуманной структуре и доступному изложению информации, сайтом с легкостью пользуются тысячи людей без медицинского образования. На портале представлены программы по всем основным направлениям медицины. Прежде всего, это диагностические программы, или чек-ап. Также это полный спектр программ лечения, от консервативной терапии до специальных хирургических вмешательств. Программы реабилитации закрепляют результаты проведенного лечения или используются самостоятельно. Интернет-портал Booking Health дает возможность сравнить квалификацию специалистов, методики лечения и стоимость медицинской помощи в разных клиниках. Пациент выбирает наиболее подходящий для него вариант самостоятельно или после бесплатной консультации доктора Booking Health.