Какво представляват стволовите клетки и тяхната употреба. Стволови клетки - свойства, класификация, производство, култивиране и използване. Общи принципи на лечение със стволови клетки

От едно запомнящо се летен денОт 1909 г., когато руският хистолог Александър Максимов въвежда термина „стволови клетки“, споровете за тях не стихват. Всяка година учените разкриват своите тайни, което поражда нови мистерии.

И така, стволови клетки. Какво е това - панацея за всички болести или най-голямата заблуда най-добрите умовемедицинска наука? Експериментите върху животни потвърждават, че с помощта на тези чудотворни клетки е възможно да се лекуват злокачествени тумори, възпаления на ставите, заболявания на черния дроб, сърцето и стомаха. Оренбург също е добавен към списъка на руските градове, където се използва този прогресивен метод. Тук започнаха да се използват стволови клетки за лечение на стави. Но има учени, които говорят много резервирано за използването на стволови клетки при сегашното ниво на познания за тяхното въздействие върху тялото и предлагат да ги използват само за лечение на тези, които нямат друг шанс да спасят живота си.

Стволови клетки: какви са те?

Децата вече знаят, че жив организъм, било то човек, животно или растение, се получава след сливането на мъжки и женски репродуктивни клетки. В резултат на това се образува зигота. Това е диплоидна структура, която има пълен набор от хромозоми и поражда абсолютно всякакви клетки. | Повече ▼ на прост езикЗиготата е уникално природно творение, от което са създадени всички части на живите тела по все още непонятен за науката начин.

Ясно е, че за това зиготата трябва да образува много клетъчни структури, така че да има достатъчно за всички органи. При бозайниците той започва да се дели в рамките на един ден след образуването си. Резултатът е 2 малки „зиготни дъщери“, 100% идентични с тяхната „зиготна майка“. След още ден и половина „дъщерите” отново се разделят на две, образувайки 4 близначки – „внучки”. До края на 5-ия ден в ембриона има около 30 клетки, точни копияоригиналната зигота, само няколко пъти по-малка по размер. Те се наричат ​​бластомери. На този етап ДНК и протеините в тях се синтезират активно, но геномът все още не участва и транскрипцията не се извършва в ядрата, тоест те са все още незрели. Надяваме се, че сме обяснили много ясно какво представляват стволовите клетки. Преувеличено, можете да ги наречете просто тесто и никой не знае какво ще излепи природата от него, ръце, крака или сърце и черен дроб. Стволовите клетки присъстват в организмите не само в началния етап на тяхното развитие, но и когато всички органи вече са напълно оформени, тоест до края на живота. Те са необходими за възстановяване на тъканите след увреждане; само възрастните хора имат приблизително 50 пъти по-малко стволови клетки от младите хора. Всички те притежават две свойства – способност да се самообновяват без диференциация и способност да произвеждат високоспециализирани клетки.

Ембрионални стволови клетки - какво представляват?

Те се наричат ​​накратко ESK. Те, както бе споменато по-горе, се образуват от зиготата и съставляват клетъчната маса на ембриона в първия етап от неговия живот. Всички те са плурипотентни, т.е. могат да се превърнат в клетка на всеки орган. Важна отличителна черта на ESC е, че те все още не са в състояние да произвеждат антигени, отговорни за тъканната съвместимост. Всеки от нас има индивидуален набор от такива антигени, което води до неразпознаване на донорските стволови клетки от имунната система на лицето, на което се прилагат. При ESC този проблем е минимален, така че се предлага използването им в терапевтични процедури, например за лечение на стави със стволови клетки. Но при опитни мишки с отслабена имунна система, на които са трансплантирани ESC, се наблюдава появата на злокачествени тумори. Така че все още няма точен отговор какво се случва със системите на човешкото тяло след въвеждането на ESC в неговите органи. Вторият недостатък е, че ембрионът умира след отстраняването им, така че е невъзможно да се получи автогенен материал, а само донорен материал.

Фетални стволови клетки или FSC

Този материал се получава от части на плода след аборт, ако плодът не е на повече от 12 седмици. На този етап първоначалните стволови клетки или бластомери вече са решили бъдещата си съдба и са започнали диференциация. Тоест те вече са минали определен брой деления. Втората им характеристика е, че от FGC е невъзможно да се направят каквито и да е клетки, от които се нуждаем, а само едно нещо, например органна тъкан нервна система, или сърдечно-съдови, или остеохондрални. Това е голямото им предимство, защото лекарите могат да ги използват по-специфично и да намалят риска от усложнения. Именно на тези принципи се основава например лечението на артроза със стволови клетки. В Русия този метод все още е на етап тестване, тъй като FSK има някои недостатъци. Те се състоят във факта, че вирусите на хепатит, СПИН, микоплазма и някои други вече могат да присъстват в клетките на плода. Следователно такъв материал трябва задължително да бъде подложен на скъпо допълнителен прегледи подготовка на специално оборудване. Вторият проблем при използването им е правен проблем, които трябва да бъдат съгласувани.

Постнатални стволови клетки или PSC

Терминът „постнатален“ означава „след раждането“, тоест през целия живот на индивида. Смята се, че на този етап няма висококачествени стволови клетки, но те все още съществуват, дори и при по-възрастни хора, но имат само ниска потентност (потенциал). Но те могат да се използват с голяма ефективности безопасност, тъй като PSC са автогенни, а не произхождащи от донори. Въз основа на това те започнаха в Оренбург и други клиники, практикуващи подобна терапия. Състои се в това, че собствените стволови клетки на пациента се вземат от пациента чрез пункция, активират се в лаборатория в специални устройства, отглеждат се до необходимото количество и се въвеждат отново на собственика. В тялото му стволовите клетки се изпращат до увредения орган, където започват процеса на възстановяване.

Методът има два проблема:

1. Никога не се знае със сигурност дали имунната система ще отхвърли или приеме собствените си стволови клетки.

2. Никой не знае какво точно се случва със стволовите клетки, извлечени от тяхната нормална среда (костен мозък) и как се променят, когато се отглеждат в лаборатория.

Поради тези причини учените, които са провели експерименти за трансплантиране на PSC на пациенти с артроза в град като Оренбург, все още не са дали 100% гаранция. Според тях стволовите клетки са фантастичен пробив в медицината, но все още не са напълно разбрани.

Видове постнатални клетки

Открихме, че всички ESC са универсални, тоест могат да станат всичко. FSC са по-специфични, но могат да се използват за създаване различни органив цели системи, например в нервната система. И PSC имат най-малка патентоспособност, тоест те са максимално диференцирани. Сред тях са следните:

Хематопоетичен или HSC;

Мултипотентни мезенхимни стромални клетки или MMSCs;

Тъканно специфичен;

Всички лимфоцити, червени кръвни клетки, тромбоцити и други кръвни клетки се получават от HSC.

Ролята на тъканно-специфичните прогениторни (предшестващи) стволови клетки в замяната на обикновени клетки в органни тъкани, които са умрели по различни причини. Техен отличителна черта- строго фиксиран брой деления, поради което не винаги се класифицират като истински стволови клетки.

Възможности за нехирургично лечение на ставите

Установено е, че MMSC в резултат на по-нататъшно делене се превръщат в остеобласти, хондроцити и адипоцити. Ортопедите и травматолозите прославиха руския град Оренбург със своите изследвания в тази посока. Те лекуваха артроза с MMSC стволови клетки на пациенти, които вече не можеха да ходят, тъй като увреждането на ставите им беше толкова тежко. От мастната тъкан на тези пациенти са взети стволови клетки, след което материалът е поставен при стерилни условия в специална среда, където желаният тип клетки се отглеждат в продължение на две седмици. Преди да се приложи полученото лекарство на пациенти, то е щателно тествано за наличие на всякакви патогени. В момента всички, преминали през такова лечение, се чувстват задоволително, а признаците на артроза значително са намалели. Но, както казват лекарите, окончателните заключения са все още далеч, тъй като трябва да се направят допълнителни изследвания и да се види как ще бъдат нещата при изследваните пациенти след две години. Засега работата, извършена от Оренбург, може да се счита само за първия успешен руски експеримент. Стволовите клетки ще могат да „лекуват“ артроза, артрит, хемартроза и други заболявания (ако се потвърдят положителни резултати) без инсталиране на скъпи и лошо оцелели ендопротези, което ще спаси пациентите от сложни и трудни операции. Друга посока на използване на MMSCs е диференцирането им в миоцити за възстановяване на мускулната тъкан.

кръв от пъпна връв

Според статистиката повече от половината от населението на света в една или друга степен е засегнато от артроза на ставите. MMSC стволовите клетки вероятно ще дадат на хиляди хора щастието на безболезненото, лесно движение и ще върнат много от тях на работа. Тези MMSC се получават не само от костна и мастна тъкан, но и от кръв от пъпна връв. Събира се след раждането на бебето и превързването на пъпната връв. Полученият материал е около 80 мл. Особено висок терапевтичен ефект има трансплантация, съдържаща заедно кръв от пъпна връв и костен мозък. Освен при артроза, според лекарите тази кръв може да се използва при повече от 70 заболявания, включително рак. Изследователите възлагат големи надежди на възможността за използване на кръв от пъпна връв за ефективна помощза заболявания при деца, които са нелечими с други методи, например левкемия, саркома, рак на мозъка. В момента се провеждат изследвания, за да се определи как се държат стволовите клетки от кръв от пъпна връв, когато се прилагат на пациенти с шизофрения, церебрална парализа и болестите на Паркинсон и Алцхаймер. Този материал се събира и съхранява в кръвни банки. Те са публични и частни.

Растителни стволови клетки

Всички растения, тъй като са многоклетъчни системи, също имат стволови клетки, които са концентрирани в калус, разсад, пъпки и млади издънки. Проведени са изследвания с женшен, еделвайс, роза, гардения и други растения. Но най-положителни резултати са показали стволови клетки от червено или амурско грозде. Далекоизточният клон на Руската академия на науките установи, че именно те помагат при лечението на хепатит, а учени от Крим установиха, че стволовите клетки от растения, особено от грозде, могат да се използват при лечението на рак. Веществото ресвератрол, първоначално открито във френското червено вино и след това открито в стволовите клетки на гроздето, също представлява голям интерес. Той е приоритетен помощник в борбата за младостта на кожата и тялото. Това откритие е използвано от създателите на крема против стареене Libriderm. Стволовите клетки, получени от грозде, не само помагат за изглаждане на бръчките и премахване на отпуснатата кожа, но също така я овлажняват перфектно, правейки я мека, нежна и защитена. Жените, които са опитали Libriderm, подчертават следните предимства:

Деликатна текстура;

Лесен за нанасяне върху тялото;

Не предизвиква алергични реакции;

Овлажнява кожата почти през целия ден;

Облекчава раздразнението.

Това, което не им хареса в крема, беше високата цена и липсата на забележимо подмладяване след месец употреба.

Направи си сам лекарство от стволови клетки

Смята се, че стволовите клетки, взети от растения, са много по-малко опасни от тези, взети от хора или животни, тъй като носят по-малко генетична информация и нямат толкова мощен и най-важното непредвидим ефект. Те обаче, особено когато се прилагат чрез инжектиране, могат да причинят нежелани последствия. Но външна употреба, според служител на Московския държавен университет. Ломоносов Е. Родимина, отива само за добро. Той дори предлага рецепта как да си направите крем у дома, в който стволовите клетки ще работят за подобряване на състоянието на кожата на лицето.

Суровините могат да бъдат пъпки и млади гроздови издънки, но най-добре е да отрежете резници от гроздови храсти и да отглеждате калус върху тях. За да направите това, клоните се поставят във вода за ден-два, след което се изваждат, увиват се в парцал, навлажнен с вода (или мокър вестник), след това в целофанова торбичка и се поставят на топло място. Полученият калус трябва да бъде отделен, изсушен и смлян. След това изравнена лъжица (супена) се залива с чаша (100 г) водка и се оставя за 7 дни. Пъпките и кълновете от грозде трябва да се поставят в контейнер и също да се напълнят с водка. Добавете получената инфузия към приготвения нискомаслен крем, например алое вера, и разбъркайте добре. Можете да приемате продукта и през устата, като добавяте няколко капки към чайове и сокове.

Благодаря ти

Стволови клеткив момента са тема на много оживени дискусии в обществото. Вероятно няма човек, който поне да не е чувал термина „стволови клетки“. За съжаление, освен да знае този термин, човек по правило не може да каже нищо за това какво представляват стволовите клетки, какви са техните свойства, как се получават и защо могат да се използват за лечение на редица заболявания.

Тази ситуация възникна, защото многобройни телевизионни програми, форуми и реклами не предоставят подробна и изчерпателна информация по темата. Най-често информацията за стволовите клетки се представя или като рекламно видео, възхвалявайки ги и издигайки ги в ролята на панацея за всички болести, или в предавания се говори за скандали, които понякога по невероятни начини се свързват със същия ствол клетки.

Тоест ситуацията със стволовите клетки е подобна на някои циркулиращи слухове за нещо мистериозно, но много силно, което може да донесе голямо добро или не по-малко ужасно зло. Разбира се, това е грешно и само отразява пълната липса на обективна и изчерпателна информация сред хората. Нека да разгледаме какво представляват стволовите клетки, защо са необходими, как се получават, какви свойства имат и други въпроси, които по един или друг начин са свързани с тези биологични обекти.

Какво представляват стволовите клетки?

Това определение за стволови клетки обаче е много общо, тъй като отразява само основната характеристика на даден тип клетки, в допълнение към която има много други свойства, които определят техните разновидности. За да се ориентирате в проблема със стволовите клетки и да имате относително пълно разбиране за тях, трябва да ги знаете характерни свойстваи разновидности.

Свойства и видове стволови клетки

Потентност

Поради такива ограничения върху ефикасността са изолирани следните видове стволови клетки:

• Тотипотентен - способен да се превръща в клетки на всички органи и тъкани без изключение;
• Полипотентен (мултипотентен) - способен да се превръща в клетки от няколко вида органи или тъкани, които имат общ ембрионален произход;
• Монопотентен - способен да се трансформира само в разновидности на клетки на всеки един орган.

Тотипотентни или ембрионални стволови клетки

В момента тотипотентни стволови клетки се получават само в лабораторни условия, чрез оплождане на яйцеклетка със сперма и отглеждане на ембриона до желания размер. Ембрионалните тотипотентни клетки се използват главно за експерименти с животни и за отглеждане на изкуствени органи.

Плурипотентни стволови клетки

Мезенхимни стволови клетки

Нервни стволови клетки

Хематопоетични стволови клетки

В момента плурипотентните стволови клетки се използват доста често в практическата медицина, както за лечение на тежки заболявания (например захарен диабет, множествена склероза, болест на Алцхаймер и др.), така и за подмладяване. Плурипотентните стволови клетки се получават от органите на абортирани ембриони на възраст не по-голяма от 22 гестационна седмица. В този случай стволовите клетки се разделят в зависимост от органа, от който са получени, например черен дроб, мозък, кръв и др. Най-често се използват клетките на феталния (ембрионален) черен дроб, тъй като те имат най-универсалната сила необходим за лечение на заболявания на различни органи, например цироза на черния дроб, инфаркт на миокарда и др. Мултипотентните стволови клетки, получени от ембрионални органи, също често се наричат ​​фетални стволови клетки. Това име произлиза от думата "fetus", която на латински означава плод, ембрион.

Монопотентни стволови клетки

Детето се ражда именно с тези монопотентни стволови клетки, които присъстват във всеки орган и тъкан без изключение, представлявайки своеобразен резерв. От този резерв през целия живот се образуват нови клетки на всеки орган и тъкан, за да заменят увредените и мъртвите. През целия живот такива стволови клетки постепенно се изразходват, но дори когато човек умре от старост, те все още присъстват във всички органи и тъкани.

Това означава, че теоретично само монопотентни стволови клетки могат да бъдат получени от органи и тъкани на дете или възрастен. Такива клетки обикновено се наименуват на органа, от който са получени, например нерв, черен дроб, стомах, мастна тъкан, кост и др. Въпреки това в костния мозък дори на възрастен има два вида плурипотентни стволови клетки - кръвни и мезенхимни, които сега са доста лесни за получаване с помощта на рутинни лабораторни техники. За лечение на различни заболявания и подмладяване най-често се използват тези кръвни и мезенхимни плурипотентни стволови клетки, получени от костен мозък.

Пролиферация и диференциация на стволови клетки

Пролиферацията е способността на клетката да се дели, тоест да се размножава. Факт е, че всяка стволова клетка, в процеса на трансформация в специализирани клетъчни структури на всякакви органи и тъкани, не само преминава през процес на узряване, но и се дели няколко пъти. Освен това разделянето става на всеки следващ етап от узряването. Тоест от една стволова клетка се получават от няколко до няколкостотин готови зрели клетки от всеки орган или тъкан.

Диференциацията е степента на тясна специализация на клетката, тоест наличието на строго определена функция, за която са създадени. Например високоспециализирани клетки на сърдечния мускул (кардиомиоцити) са създадени само за извършване на контракции, с помощта на които кръвта се изтласква и циркулира в тялото. Съответно клетките, които имат свои собствени специализирани функции, се наричат ​​силно диференцирани. И относително универсалните клетки, които нямат специфични функции, са слабо диференцирани. Обикновено в човешкото тяло всички клетки на органи и тъкани са силно диференцирани и само монопотентните стволови клетки се считат за ниско диференцирани. Тези клетки нямат специфични функции и поради това са слабо диференцирани.

Процесът на трансформиране на стволова клетка в специализирана с ясни и дефинирани функции се нарича диференциация, при която тя се превръща от ниско диференцирана във високо диференцирана. По време на процеса на диференциация стволовата клетка преминава през множество етапи, на всеки от които се дели. Съответно, колкото по-ниска е диференциацията на една стволова клетка, толкова повече етапи ще трябва да премине в процеса на диференциация и толкова пъти ще се дели.

Въз основа на това може да се формулира следното просто правило: колкото по-висока е силата на клетката, т.е. колкото по-ниска е степента на диференциация, толкова по-силна е нейната способност за пролиферация. Това означава, че най-слабо диференцираните тотипотентни стволови клетки имат най-голяма способност за пролиферация. И следователно от една тотипотентна стволова клетка се образуват няколко хиляди специализирани и силно диференцирани клетки от различни органи и тъкани. И най-силно диференцираните монопотентни стволови клетки имат минимална способност за пролиферация. Следователно от една монопотентна клетка се образуват само няколко силно диференцирани клетки от всеки орган или тъкан.

Видове стволови клетки в различни органи

Мозъчни стволови клетки

Мозъчните стволови клетки се класифицират като плурипотентни нервни клетки, тоест те могат да образуват и образуват всяка клетъчна структура на нервната система на всеки орган или тъкан. Например мозъчните стволови клетки могат да образуват неврони на извивките, структурите на гръбначния мозък, нервни влакна, сензорни и моторни рецептори, сърдечна проводна система и др. Като цяло, всяка нервна клетка във всяка част на човешкото тяло може да се образува от мозъчна плурипотентна стволова клетка.

Този тип клетки обикновено се използват за лечение на невродегенеративни заболявания и травматични увреждания на нервите, като инсулти, множествена склероза, болест на Алцхаймер, наранявания от смачкване на тъкани, парези, парализи, церебрална парализа и др.

Чернодробни стволови клетки

От черния дроб на фетусите се получават два вида плурипотентни стволови клетки – хематопоетични и мезенхимни. На първия етап се получава смес от двата вида плурипотентни стволови клетки, след което при необходимост те се разделят. Мезенхимните фетални клетки са от най-голяма стойност, тъй като от тях е възможно да се отглеждат пълноценни и функционално активни клетки на различни вътрешни органи, като бели дробове, сърце, черен дроб, далак, бъбреци, матка, пикочен мехур, стомах и др. В момента клетките на почти всички органи успешно се отглеждат в епруветки чрез добавяне на специални вещества към хранителната среда, които ги принуждават да се диференцират в дадена посока. Например, за да се отгледа кардиомиоцит (сърдечна клетка), към хранителната среда се добавя 5-азацитидин, а за да се получат всички останали специализирани видове органни клетки, са необходими други химически вещества. Освен това, за да се образува клетка за всеки конкретен орган, е необходимо да се добави строго определено съединение към хранителната среда.

Стволовите клетки от фетален черен дроб се използват за лечение на различни тежки, хронични заболявания на вътрешните органи, като цироза, инфаркти, незадържане на урина, белодробна туберкулоза, диабети т.н.

Стволови клетки от кръв от пъпна връв

Хематопоетичните клетки могат да се трансформират във всякакви клетъчни кръвни елементи (тромбоцити, левкоцити, еритроцити, моноцити и лимфоцити) и да стимулират растежа на кръвоносните съдове. Малък процент от хематопоетичните стволови клетки могат да се развият в клетки от кръвоносни и лимфни съдове.

В момента стволовите клетки от кръв от пъпна връв най-често се използват за подмладяване или лечение на различни тежки, хронични заболявания. Освен това много жени решават да събират кръв от пъпна връв и да изолират стволови клетки за по-нататъшно съхранение в криобанка, за да могат да използват готовия материал, ако е необходимо.

Най-често използваната класификация на стволовите клетки

• Ембрионални стволови клетки (имат тотипотентност и се получават от изкуствено оплодени яйцеклетки, отглеждани в епруветки до необходимия период);
• Фетални стволови клетки (притежават мултипотентност и се получават от абортивен материал);
• Възрастни стволови клетки (имат мултипотентност и се получават от кръв от пъпна връв или костен мозък на възрастен или дете).

• Хематопоетични стволови клетки (са предшественици на абсолютно всички съдови кръвни клетки);
• Мезенхимни стволови клетки (предшественици са на всички клетки на вътрешните органи и скелетните мускули);
• Стволовите клетки на съединителната тъкан (предшественици са на кожни клетки, кости, мазнини, хрущяли, връзки, стави и кръвоносни съдове);
• Неврогенни стволови клетки (са предшественици на абсолютно всички клетки, свързани с нервната система).

Получаване на стволови клетки

• Кръв от пъпна връв на новородено;
• Костен мозък на дете или възрастен;
• Периферна кръв (от вена) след специална стимулация;
• Абортивен материал, получен от жени на 2-12 седмици от бременността;
• Плодове между 18 и 22 седмица от бременността, починали в резултат на преждевременно раждане, късен спонтанен аборт или аборт по социални причини;
• Тъкани на наскоро починали здрави хора (например смъртта е настъпила в резултат на нараняване и др.);
• Мастна тъкан на възрастен или дете;
• Оплождане на яйцеклетка in vitro от сперма за образуване на зигота.

По същите методи се получават стволови клетки от пъпна връв и периферна кръв, както и от костен мозък. За да ги получите, първо се взема костен мозък (от 20 до 200 ml) по време на пункция на илиума при възрастни или гръдната кост при деца. Периферната кръв се изтегля от вената по същия начин, както при кръвопреливане. А кръвта от пъпната връв просто се събира в стерилна епруветка точно в родилния дом, като се поставя под отрязаната пъпна връв на бебето.

След това кръвта или костният мозък се транспортират до лабораторията, където от тях се изолират стволови клетки по един от двата начина: възможни методи. Най-често се използва сепарация с градиент на плътност Ficoll-urografin. За да направите това, изсипете слой Ficoll в епруветка, след което внимателно изсипете урографин върху него, така че разтворите да не се смесват. И накрая, кръвта или костният мозък също се наслояват внимателно върху повърхността на урографина, като се опитват да гарантират, че са минимално смесени с двата предишни разтвора. След това епруветката се върти в центрофуга при висока скорост от поне 8000 rpm, което води до тънък пръстен от стволови клетки, уплътнени и концентрирани на границата между фазите на Ficoll и урографина. Този пръстен внимателно се събира с пипета в друга стерилна епруветка. След това в него се излива хранителна среда и се завърта още няколко пъти в центрофуга, за да се отстранят всички нестволови клетки, които случайно попаднат в пръстена. Готовите стволови клетки или се поставят в хранителна среда за по-нататъшен растеж (култивиране), или се замразяват в течен азот за дългосрочно съхранение, или се разреждат в физиологичен разтвори се прилага като инжекция на лице, подложено на клетъчна терапия.

Втори, по-рядко срещан метод за получаване на стволови клетки е третирането на кръв или костен мозък с лизисен буфер. Лизисният буфер е специален разтвор със строго подбрани концентрации на соли, които причиняват смъртта на всички клетки с изключение на стволовите. За да се изолират стволови клетки, кръвта или костният мозък се смесват с лизисен буфер и се оставят за 15 до 30 минути, след което се отделят в центрофуга. Топката, събрана на дъното на епруветката, са стволовите клетки. Цялата течност над кълбото от клетки се отцежда, хранителната среда се излива в епруветката и се отвива още няколко пъти в центрофуга, за да се отстранят всички ненужни клетки, които случайно попаднат. Готовите стволови клетки се използват по същия начин, както тези, получени чрез сепарация в градиент на плътност фикол-урографин.

Получаването на стволови клетки от материал за аборт, тъкани от починали хора или мазнини от живи възрастни или деца е по-трудоемка процедура, която се използва само от добре оборудвани лаборатории или научни институции. По време на изолирането на клетките материалът се обработва със специални ензими, които разрушават целостта на тъканите и ги превръщат в една аморфна маса. Тази маса се обработва на части с лизисен буфер и след това стволовите клетки се изолират по същия начин, както от кръв или костен мозък.

Получаването на стволови клетки от фетуси между 18 и 22 седмици от бременността е толкова лесно, колкото и от кръв или костен мозък. Факт е, че стволовите клетки в този случай не се получават от целия плод, а само от черния дроб, далака или мозъка. Органните тъкани се раздробяват механично и след това се разтварят във физиологичен разтвор или хранителна среда. След това се получават стволови клетки или с помощта на лизисен буфер, или с разделяне с градиент на плътност на фикол-урографин.

Получаването на стволови клетки чрез оплождане на яйцеклетка се използва само в научни институции. Този метод е достъпен само за висококвалифицирани учени - клетъчни биолози. Обикновено по този начин се получават ембрионални стволови клетки за експериментални изследвания. И се вземат яйцеклетки и сперматозоиди здрави жении мъже, които са се съгласили да станат донори. За такова дарение научните институции плащат много значителна награда - най-малко 3 - 4 хиляди долара за порция сперма на мъж и няколко яйцеклетки от жена, които могат да бъдат събрани при една пункция на яйчниците.

Отглеждане на стволови клетки

По време на култивирането броят на стволовите клетки постепенно се увеличава, в резултат на което на всеки 3 седмици съдържанието на една бутилка с хранителна среда се разделя на 2 или 3. Такова култивиране на стволови клетки може да се извършва толкова дълго, колкото желаете, ако налице е необходимото оборудване и хранителни среди. На практика обаче стволовите клетки не могат да бъдат размножени до голям брой, тъй като много често те се заразяват с различни патогенни микроби, които случайно попадат във въздуха на лабораторната стая. Такива заразени стволови клетки вече не могат да се използват или култивират и просто се изхвърлят.

Трябва да се помни, че отглеждането на стволови клетки е просто увеличаване на техния брой. Невъзможно е да се отглеждат стволови клетки от нестволови клетки.

Обикновено стволовите клетки се култивират, докато техният брой стане достатъчен за извършване на терапевтична инжекция или експеримент. Клетките могат също да бъдат култивирани в течен азот преди замразяване, за да се осигури по-голямо количество.

Отделно, заслужава да се спомене специалното култивиране на стволови клетки, когато към хранителната среда се добавят различни съединения, които насърчават диференциацията в определен тип клетки, например кардиомиоцити или хепатоцити и др.

Използване на стволови клетки

Използването на стволови клетки за лечение на различни заболявания се извършва в ограничени клинични изпитвания, където на пациента се предлага тази възможност и се обяснява какви ползи и рискове може да доведе до това. Обикновено стволовите клетки се използват само за лечение на тежки, хронични и нелечими заболявания с други методи, когато практически няма шанс за оцеляване и дори леко подобрение на състоянието. Чрез такива клинични изпитвания лекарите могат да видят какви са ефектите от стволовите клетки и какви странични ефектиможе да предизвика употребата им. Въз основа на резултатите от наблюденията, най-безопасният и най-ефективен клинични протоколи, които предписват препоръчителните дози на стволовите клетки (общо приложено количество на парчета), местата и начините на приложение, както и оптималното време на терапията и очакваните ефекти.

С цел подмладяване стволовите клетки могат да се инжектират в подкожната тъкан или кожни структури, както и венозно. Това използване на стволови клетки позволява да се намалят видимите признаци на възрастови промени за определен период от време. За да се поддържа дългосрочен ефект, стволовите клетки ще трябва да се прилагат периодично на индивидуално избрани интервали. По принцип тази манипулация при правилно изпълнение е безопасна.

Лечение със стволови клетки на различни заболявания - общи принципи и ефекти

Освен това често се използват стволови клетки от костен мозък на донор, който обикновено е кръвен роднина. В този случай, за да се елиминира рискът от отхвърляне, преди въвеждането на клетки, те се култивират в хранителна среда за най-малко 21 дни. Такова дългосрочно култивиране води до загуба на отделни антигени и клетките вече няма да предизвикват реакция на отхвърляне.

Чернодробните стволови клетки се използват по-рядко, защото трябва да се купуват. Най-често този тип клетки се използват за подмладяване.

Готовите стволови клетки се въвеждат в тялото по различни начини. Освен това въвеждането на стволови клетки се нарича трансплантация, която се извършва по различни начинив зависимост от заболяването. Така при болестта на Алцхаймер стволовите клетки се трансплантират в цереброспиналната течност с помощта на лумбална пункция. При заболявания на вътрешните органи клетките се трансплантират по следните основни начини:

• Интравенозно инжектиране на стволови клетки, разредени в стерилен физиологичен разтвор;
• Въвеждане на стволови клетки в съдовете на засегнатия орган с помощта на специално оборудване;
• Инжектиране на стволови клетки директно в засегнатия орган по време на операция;
• Инжектиране на стволови клетки интрамускулно в непосредствена близост до засегнатия орган;
• Инжектиране на стволови клетки подкожно или интрадермално.

Клетъчната терапия (лечение със стволови клетки) във всички случаи води до подобряване на състоянието на човека, частично възстановява загубените функции, подобрява качеството на живот и намалява скоростта на прогресия на заболяването и усложненията.

Все пак трябва да се помни, че лечението със стволови клетки не е панацея, то не може да излекува напълно или да отмени традиционната терапия. На съвременния етап от развитието на науката стволовите клетки могат да се използват само като допълнение към традиционната терапия. Някой ден може да е възможно да се разработят лечения само с помощта на стволови клетки, но засега това е мечта. Ето защо, когато решавате да използвате стволови клетки, не забравяйте, че не можете да отмените всяка друга терапия за тежко хронично заболяване. Клетъчната трансплантация само ще подобри състоянието и ще увеличи ефективността на традиционната терапия.

Лечение със стволови клетки: основни проблеми - видео

Стволови клетки: история на откриване, видове, роля в организма, производство и особености на лечение - видео

Банка за стволови клетки

В момента в почти всички големи градове на Русия има подобни банки, които предлагат своите услуги на физически и юридически лица.

Те са незрели (недиференцирани) структури. По време на процеса на узряване стволовите клетки могат да образуват по-зрели клетки от различни тъкани. Това зависи от това какви биологично активни съединения (растежни фактори) им влияят, както и от наличието на други органи и тъкани в близост.

Тези характеристики на стволовите клетки направиха възможно използването им в медицината. Най-широко приложение намират в трансплантологията.

Свойства на стволовите клетки

Поради факта, че стволовите клетки са недиференцирани структури, те имат редица специфични свойства, които включват:

• Мултипотентността е основното свойство на тези клетки, благодарение на което са получили широко приложениев практическата медицина. Това свойство прави възможно стволовите клетки да се диференцират в почти всяка тъкан, което зависи от тяхната среда.
• Неограничена пролиферация – стволовите клетки имат способността да се делят в изкуствени хранителни среди без узряване. Това ви позволява изкуствено да увеличите броя им в лабораторията.
• Дълъг живот - клетките могат дълъг периодвреме да поддържа жизнеспособността си.

Всички тези свойства на стволовите клетки позволяват активното им използване в трансплантологията за получаване на тъкани за трансплантация.

Видове стволови клетки

В зависимост от това откъде са взети стволовите клетки, както и от степента им на зрялост се разграничават няколко вида:

• Ембрионални клетки- взет от ембриобласта на ембриона преди имплантирането на ембриона в маточната лигавица. Те имат най-малка зрялост, така че могат да дадат начало на всяка тъкан на човешкото тяло.
• Фетални клетки- са в тялото на плода, те се получават след завършване на медицински показанияаборт или от кръв от пъпна връв. Те имат по-малка активност, така че не могат да се диференцират във всички тъкани.
• Постнатални клетки- тези структури присъстват в човешкото тяло след раждането. В зависимост от тяхното местоположение се разграничават хемопоетични (пораждат кръвни клетки), стромални (предшественици на съединителната тъкан) и тъканно-специфични (имат най-малка активност, намират се в почти всички тъкани на човешкото тяло) клетки.

Може да се използва в трансплантологията Различни видовестволови клетки, което зависи от тъканта или органа, който изисква трансплантация.

Основни области на приложение на стволовите клетки

Основната цел на използването на стволови клетки в различни области на медицината е замяна на увредени тъкани (трансплантация), което включва няколко области:

• Матрикс-индуцирана хондрогенеза за възстановяване на ставния повърхностен хрущял
• Получаване („отглеждане“) на ретината за имплантиране в офталмологията
• Възстановяване на нервите
• Съдова трансплантация
• Получаване на структури на бронхопулмоналната система върху специална матрица с последваща имплантация

Обещаващите области включват трансплантация на „отгледани“ части от бъбреци и други органи на пикочната система, както и ендокринни жлези.

Резервирайте всички видове медицински програми на

Booking Health е международен интернет портал, където можете да изучавате информация за водещите световни клиники и да резервирате медицинска програма онлайн. Благодарение на добре обмислената структура и достъпното представяне на информацията, сайтът се използва лесно от хиляди хора без медицинско образование. Порталът представя програми във всички основни области на медицината. На първо място, това са диагностични програми или прегледи. Това е и пълен набор от лечебни програми, от консервативна терапияпреди специални хирургични интервенции. Рехабилитационните програми консолидират резултатите от лечението или се използват самостоятелно. Онлайн порталът Booking Health дава възможност за сравняване на квалификацията на специалистите, методите на лечение и цената на медицинските грижи в различни клиники. Пациентът избира най-подходящия вариант самостоятелно или след безплатна консултация с лекар на Booking Health.

• 1908: Терминът „стволова клетка“ (Stammzelle) е предложен за широко използване от руския хистолог Александър Максимов (1874-1928). Той описва и доказва хематопоетичните стволови клетки с методите на своето време и именно за тях е въведен терминът.
• 1960: Джоузеф Алтман и Гопал Д. Дас () представят научни доказателства за неврогенезата при възрастни, постоянната активност на мозъчните стволови клетки. Техните открития противоречат на догмата на Рамон и Кахал, че нервните клетки не се раждат в тялото на възрастен и не са били широко разпространени.
• 1963: Ърнест Маккълох и Джеймс Тил демонстрират наличието на самообновяващи се клетки в костния мозък на мишката.
• 1968: доказана е възможността за възстановяване на хематопоезата в реципиента след трансплантация на костен мозък. Трансплантация на костен мозък при осемгодишно момче води до излекуване на тежка формаимунодефицит. Донорът е сестра със съвместим набор от левкоцитни антигени (HLA).
• 1970: Александър Яковлевич Фриденщайн изолира фибробластоподобни клетки от костния мозък на морски свинчета, успешно ги култивира и описва, които впоследствие са наречени Мултипотентни мезенхимни стромални клетки.
• 1978: Хематопоетични стволови клетки са открити в кръв от пъпна връв.
• 1981: Миши ембрионални клетки са получени от ембриобласта (вътрешната клетъчна маса на бластоциста) от учените Мартин Евънс, Матю Кауфман и, независимо, Гейл Р. Мартин. На Гейл Мартин се приписва въвеждането на термина ембрионална стволова клетка.
• 1988: Eliane Gluckman извършва първата успешна трансплантация на HSC от кръв от пъпна връв при пациент с анемия на Fanconi. E. Gluckman е доказал, че използването на кръв от пъпна връв е ефективно и безопасно. Оттогава кръвта от пъпна връв се използва широко в трансплантологията.
• 1992: получени нервни стволови клетки инвитро. Разработени са протоколи за култивирането им под формата на невросфери.
• 1992: първото персонализирано събиране на стволови клетки. Професор Дейвид Харис замрази стволови клетки от кръвта от пъпната връв на първородния си син. Днес Дейвид Харис е директор на най-голямата в света банка за стволови клетки от кръв от пъпна връв.
• 1987-1997: В продължение на 10 години са извършени 143 трансплантации на кръв от пъпна връв в 45 медицински центъра по света.
• 1997: В Русия е извършена първата операция на онкологичен пациент за трансплантация на стволови клетки от кръв от пъпна връв.
• 1998: Джеймс Томсън и неговите сътрудници от Университета на Уисконсин-Медисън разработиха първата линия човешки ESC.
• 1998: Първата в света автоложна трансплантация на стволови клетки от кръв от пъпна връв на момиче с невробластом (мозъчен тумор). Общият брой на извършените през тази година трансплантации на кръв от пъпна връв надхвърля 600.
• 1999: сп Наукапризна откриването на ембрионални стволови клетки като третото най-значимо събитие в биологията след дешифрирането на двойната спирала на ДНК и проекта за човешкия геном.
• 2000 г.: публикувани са редица статии за пластичността на стволовите клетки на зрял организъм, тоест способността им да се диференцират в клетъчните компоненти на различни тъкани и органи.
• 2003: Журналът на Националната академия на науките на Съединените щати (PNAS USA) публикува доклад, че след 15 години съхранение в течен азот стволовите клетки от кръв от пъпна връв напълно запазват своите биологични свойства. От този момент нататък криогенното съхранение на стволови клетки започва да се разглежда като „биологична застраховка“. Световната колекция от стволови клетки, съхранявана в банки, достигна 72 000 проби. Към септември 2003 г. в света вече са извършени 2592 трансплантации на стволови клетки от пъпна връв, 1012 от които на възрастни пациенти.
• За периода от 1996 г. до 2004 г. са извършени 392 автоложни (собствени) трансплантации на стволови клетки.
• 2005: Учени от Калифорнийския университет в Ървайн инжектираха човешки неврални стволови клетки в плъхове с травматично увреждане на гръбначния мозък и успяха частично да възстановят способността на плъховете да се движат.
• 2005 г.: списъкът със заболявания, при които успешно се използва трансплантация на стволови клетки, достига няколко десетки. Основният акцент е върху лечението на злокачествени новообразувания, различни форми на левкемия и други кръвни заболявания. Има съобщения за успешна трансплантация на стволови клетки при заболявания на сърдечно-съдовата и нервната система. Различни изследователски центрове провеждат изследвания за използването на стволови клетки при лечението на миокарден инфаркт и сърдечна недостатъчност. Разработени са международни протоколи за лечение на множествена склероза. Търсят се подходи за лечение на инсулт, болести на Паркинсон и Алцхаймер.
• Август 2006 г.: Списание Cell публикува изследване на Kazutoshi Takahashi и Shinya Yamanaka за начин за връщане на диференцираните клетки в плурипотентно състояние. Започва ерата на индуцираните плурипотентни стволови клетки.
• Януари 2007 г.: Изследователи от университета Уейк Форест (Северна Каролина, САЩ), ръководени от д-р Антъни Атала от Харвард, съобщават за откритието на нов тип стволови клетки, открити в амниотичната течност (амниотична течност). Те могат да бъдат потенциален заместител на ESC в изследванията и терапията.
• Юни 2007 г.: Три независими изследователски групи съобщават, че зрелите кожни клетки на мишка могат да бъдат препрограмирани в ESC. През същия месец ученият Шухрат Миталипов обяви създаването на линия от стволови клетки на примати чрез терапевтично клониране.
• ноември 2007 г.: в сп клеткапубликува проучване на Katsutoshi Takagashi и Shinya Yamanaka, „Индукция на плурипотентни стволови клетки от зрели човешки фибробласти при определени фактори“, и в списанието НаукаПубликувана е статията „Индуцирани плурипотентни стволови клетки, получени от човешки соматични клетки“ от Juning Yu, в съавторство с други учени от изследователската група на Джеймс Томсън. Доказано е, че е възможно да се индуцира почти всяка зряла човешка клетка и да й се придадат стволови свойства, в резултат на което няма нужда да се унищожават ембрионите в лабораторията, въпреки че рисковете от канцерогенеза във връзка с гена Myc и ретровирусните трансфер на ген остава да се определи.
• Януари 2008 г.: Робърт Ланца и колегите му от Усъвършенствана клетъчна технологияи Калифорнийският университет в Сан Франциско произведе първите човешки ESC, без да унищожава ембриона.
• Януари 2008 г.: Клонирани човешки бластоцисти се култивират чрез терапевтично клониране.
• Февруари 2008 г.: плурипотентни стволови клетки, получени от черен дроб и стомах на мишка, тези индуцирани клетки са по-близки до ембрионалните, отколкото получените преди това индуцирани стволови клетки и не са канцерогенни. В допълнение, гените, необходими за индуциране на плурипотентни клетки, не е необходимо да бъдат поставени в специфичен регион, което улеснява разработването на технологии за препрограмиране на невирусни клетки.
• Март 2008 г.: за първи път е публикувано изследване на лекари от Института по регенеративни науки за успешното възстановяване на хрущяла в човешката колянна става с помощта на автоложни зрели МСК.
• Октомври 2008 г.: Забине Конрад и нейните колеги от Тюбинген (Германия) извличат плурипотентни стволови клетки от сперматогониални клетки на зрял човешки тестис чрез култивиране инвитрос добавка на FIL (фактор на инхибиране на левкемия).
• 30 октомври 2008 г.: Ембрионални стволови клетки, извлечени от човешка коса.
• 1 март 2009 г.: Андреас Наги, Кейсуке Каджи и техните колеги откриха начин за развитие на ембрионални стволови клетки от нормални зрели клетки, използвайки иновативна технология„обвивки“, за да доставят специфични гени в клетките с цел препрограмиране без рисковете, които възникват при използване на вируси. Гените се поставят в клетки чрез електропорация.
• 28 май 2009 г.: Ким Гуангсу и колегите му от Харвард обявиха, че са разработили начин за манипулиране на кожните клетки за производство на индуцирани плурипотентни стволови клетки по специфичен за пациента начин, твърдейки, че това е „най-доброто решение на проблема със стволовите клетки“.
• 2011: Израелският учен Инбар Фридрих Бен-Нун ръководи екип от учени, които разработват първите стволови клетки от застрашени животински видове. Това е пробив и благодарение на него можем да спасим видове, които са застрашени от изчезване.
• 2012 г.: Даването на пациенти на стволови клетки, взети от собствения им костен мозък три до седем дни след инфаркт, е безопасно, но неефективно лечение, според клинично изпитване, подкрепено от Националния здравен институт на САЩ. Проучванията, проведени от немски специалисти в Катедрата по кардиология в Хамбург, обаче показват положителни резултати при лечението на сърдечна недостатъчност, но не и на инфаркт на миокарда.

Имоти

Всички стволови клетки имат две основни свойства:

• Самообновяване, тоест способността да се поддържа непроменен фенотип след разделяне (без диференциация).
• Ефективност (потенциал за диференциация) или способността да произвежда потомство под формата на специализирани видове клетки.

Самообновяване

Има два механизма, които поддържат популацията на стволови клетки в тялото:

1. Асиметрично делене, което произвежда една и съща двойка клетки (една стволова клетка и една диференцирана клетка).
2. Стохастично делене: една стволова клетка се разделя на две по-специализирани.

Диференциращ потенциал

Потенциалът за диференциация или силата на стволовите клетки е способността да произвеждат определен брой различни видове клетки. Според ефикасността стволовите клетки се разделят на следните групи:

• Тотипотентните (всемогъщи) стволови клетки могат да се диференцират в клетки от ембрионални и екстраембрионални тъкани, организирани в триизмерни свързани структури (тъкани, органи, системи от органи, тяло). Такива клетки могат да дадат началото на пълноценен жизнеспособен организъм. Те включват оплодена яйцеклетка или зигота. Клетките, образувани по време на първите няколко цикъла на делене на зиготата, също са тотипотентни при повечето видове. Те обаче не включват например кръгли червеи, чиято зигота губи тотипотентност по време на първото делене. В някои организми диференцираните клетки могат също да придобият тотипотентност. Така отрязаната част от растението може да се използва за отглеждане на нов организъм именно благодарение на това свойство.
• Плурипотентните стволови клетки са потомци на тотипотентни стволови клетки и могат да дадат началото на почти всички тъкани и органи, с изключение на екстраембрионалните тъкани (например плацентата). От тези стволови клетки се развиват три зародишни листа: ектодерма, мезодерма и ендодерма.
• Мултипотентните стволови клетки пораждат клетки от различни тъкани, но разнообразието от видовете им е ограничено в рамките на един зародишен слой.

• Олигопотентните клетки могат да се диференцират само в определени типове клетки с подобни свойства. Те включват, например, клетки от лимфоидната и миелоидната серия, участващи в процеса на хематопоеза.
• Унипотентните клетки (прекурсорни клетки, бластни клетки) са незрели клетки, които, строго погледнато, вече не са стволови клетки, тъй като могат да произвеждат само един вид клетки. Те са способни на многократно самовъзпроизвеждане, което ги прави дълготраен източник на клетки от един специфичен тип и ги отличава от нестволовите клетки. Способността им да се самовъзпроизвеждат обаче е ограничена до определен брой деления, което също ги отличава от истинските стволови клетки. Прогениторните клетки включват, например, някои от миосателитните клетки, участващи в образуването на скелетна и мускулна тъкан.

Класификация

Стволовите клетки могат да бъдат разделени на три основни групи в зависимост от източника на тяхното производство: ембрионални, фетални и постнатални (възрастни стволови клетки).

Ембрионални стволови клетки

Клиничните проучвания, използващи ESC, подлежат на специален етичен преглед. В много страни ESC изследванията са ограничени от закона.

Един от основните недостатъци на ESC е невъзможността за използване на автогенен, т.е. собствен материал, за трансплантация, тъй като изолирането на ESC от ембриона е несъвместимо с по-нататъшното му развитие.

Фетални стволови клетки

Постнатални стволови клетки

Въпреки факта, че стволовите клетки от зрял организъм имат по-малка активност в сравнение с ембрионалните и феталните стволови клетки, тоест могат да генерират по-малко различни видове клетки, етичният аспект на тяхното изследване и използване не предизвиква сериозни спорове. В допълнение, възможността за използване на автогенен материал гарантира ефективността и безопасността на лечението. Възрастните стволови клетки могат да бъдат разделени на три основни групи: хемопоетични (хемопоетични), мултипотентни мезенхимни (стромални) и тъканно-специфични прогениторни клетки. Понякога кръвните клетки от пъпната връв се класифицират в отделна група, тъй като те са най-слабо диференцирани от всички клетки на зрелия организъм, тоест имат най-голяма сила. Кръвта от пъпна връв съдържа главно хемопоетични стволови клетки, както и мултипотентни мезенхимни клетки, но съдържа и други уникални разновидности на стволови клетки, които при определени условия са способни да се диференцират в клетки на различни органи и тъкани.

Хематопоетични стволови клетки

Преди използването на кръв от пъпна връв, костният мозък се смяташе за основен източник на HSC. Този източник все още се използва широко в трансплантологията днес. HSC се намират в костния мозък при възрастни, включително бедрените кости, ребрата, гръдната кост и други кости. Клетките могат да бъдат получени директно от бедрото с помощта на игла и спринцовка или от кръвта след предварителна обработка с цитокини, включително G-CSF (стимулиращ фактор на гранулоцитни колонии), който насърчава освобождаването на клетки от костния мозък.

Вторият, най-важен и обещаващ източник на HSC е кръвта от пъпна връв. Концентрацията на HSC в кръвта на пъпната връв е десет пъти по-висока, отколкото в костния мозък. Освен това този източник има редица предимства. Най-важните от тях:

• Възраст. Кръвта от пъпна връв се събира в най-ранния етап от живота на тялото. ХСК от кръвта на пъпната връв са максимално активни, тъй като не са били изложени на негативните въздействия на външната среда (инфекциозни заболявания, нездравословно хранене и др.). HSC от кръв от пъпна връв са способни да създадат голяма клетъчна популация за кратък период от време.
• Съвместимост. Използването на автоложен материал, т.е. собствена кръв от пъпна връв, гарантира 100% съвместимост. Съвместимостта с братя и сестри е до 25%, като правило е възможно също да се използва кръвта от пъпната връв на детето за лечение на други близки роднини. За сравнение, вероятността да се намери подходящ донор на стволови клетки е от 1:1000 до 1:1000 000.

Мултипотентни мезенхимни стромални клетки

Мултипотентни мезенхимни стромални клетки (MMSC) са мултипотентни стволови клетки, способни да се диференцират в остеобласти (костни клетки), хондроцити (хрущялни клетки) и адипоцити (мастни клетки).

Характеристики на ембрионалните стволови клетки

Стволови клетки и рак

Използване в медицината

В Русия

Със заповед на правителството на Руската федерация от 23 декември 2009 г. № 2063-р Министерството на здравеопазването и социалното развитие на Русия, Министерството на промишлеността и търговията на Русия и Министерството на образованието и науката на Русия бяха инструктирани да разработете и предайте за разглеждане Държавна думаПроектозакон на Руската федерация „За използването на биомедицински технологии в медицинска практика“, регламентиращ медицинското използване на стволови клетки като една от биомедицинските технологии. Тъй като законопроектът предизвика възмущение сред обществеността и учените, той беше изпратен за преработка и все още не е приет.

На 1 юли 2010 г. Федералната служба за надзор в здравеопазването и социалното развитие издаде първото разрешение за използване на нова медицинска технология FS № 2010/255 (лечение със собствени стволови клетки).

На 3 февруари 2011 г. Федералната служба за надзор в здравеопазването и социалното развитие издаде разрешение за използване на нова медицинска технология FS № 2011/002 (лечение с донорски стволови клетки на следните патологии: възрастови промени в кожата на лицето на втора или трета степен, наличие на ранен кожен дефект, трофична язва, лечение на алопеция, атрофични кожни лезии, включително атрофични ивици (стрии), изгаряния, диабетно стъпало)

В Украйна

Днес клиничните изпитвания са разрешени в Украйна (Заповед на Министерството на здравеопазването на Украйна № 630 „За провеждане на клинични изпитвания на стволови клетки“, 2007 г.

"Стволови клетки. Перспективи и възможности за практическото им използване"

Въведение

Стволовите клетки са йерархия от специални клетки на живи организми, всяка от които е способна впоследствие да се променя (диференцира) по специален начин (т.е. да придобива специализация и да се развива по-нататък като обикновена клетка). Стволовите клетки са способни да се делят асиметрично, поради което при деленето се образува клетка, подобна на майчината (самовъзпроизвеждане), както и нова клетка, който е способен на диференциация.

Най-важното свойство на стволовата клетка е, че генетичната информация, съдържаща се в нейното ядро, е, така да се каже, в „нулевата точка“ на отправна точка. Факт е, че всички нерепродуктивни клетки на живите организми (соматични клетки) са диференцирани, тоест изпълняват някои специализирани функции: клетките на костната тъкан образуват скелета, кръвните клетки са отговорни за имунитета и пренасят кислород, нервните клетки провеждат електрически импулси . Но стволовата клетка все още не е „включила“ механизмите, които определят нейната специализация. В „нулевата точка“ неговият геном все още не е „задействал“ нито една програма и, което е особено важно, не е започнал да изпълнява програмата за възпроизвеждане.

1. И ° С Че стр и аз ° С стволови клетки

Понятието „стволови клетки“ се появява за първи път в Русия в началото на миналия век. Първото предположение за съществуването на стволови клетки е направено от руски учен. Тогава големият руски хистолог А.А. Максимов, изучавайки процеса на хематопоеза, стигна до извода за тяхното съществуване. Той до голяма степен определи посоката на развитие на световната наука в областта на клетъчната биология. Неговите трудове се превърнаха в световна научна класика и до ден днешен остават едни от най-често цитираните трудове на местни изследователи.

Терминът „стволови клетки“ A.A. Максимов го предлага още през 1908 г., за да обясни механизма на бързото самообновяване на кръвните клетки. Той представи нова теория за хемопоезата в Берлин на конгрес на хематолозите. Тази година с право може да се счита за началото на историята на развитието на изследванията на стволовите клетки.

Всеки ден няколко милиарда клетки умират в кръвта и се заменят с нови популации от червени кръвни клетки, левкоцити и лимфоцити. А.А. Максимов беше първият, който осъзна, че обновяването на кръвните клетки е специална технология, различна от простото делене на клетките. Ако кръвните клетки се самообновяват чрез просто клетъчно делене, това ще изисква гигантски костен мозък.

Първите експерименти за практическото използване на стволови клетки започват в началото на 50-те години на миналия век. Тогава беше доказано, че с помощта на трансплантация на костен мозък (основният източник на стволови клетки) е възможно да се спасят животни, които са получили смъртоносна доза радиоактивно лъчение.

Отне почти 20 години, за да стане трансплантацията на костен мозък част от арсенала на практическата медицина. Едва в края на 60-те години бяха получени убедителни данни за възможността за използване на трансплантация на костен мозък при лечението на остра левкемия.

В началото на века учените вече подозираха, че в много тъкани има клетки, които допринасят за регенерацията (възстановяването) на тези тъкани и активират деленето на обикновените клетки.

Съветските учени Александър Фриденщайн и Йосиф Чертков поставиха основите на науката за стволовите клетки от костен мозък, доказвайки, че именно там се намира главно своеобразно депо от забележителни клетки. Тогава стана известно, че някои стволови клетки мигрират в кръвта и се намират в различни тъкани, по-специално в кожата и мазнините.

1970 – Първи трансплантации на автоложни (собствени) стволови клетки. Има информация, че през 70-те години в бившия CCCP са правени „младежки ваксинации“ на възрастните членове на Политбюро на КПСС, като са им инжектирани препарати от стволови клетки 2-3 пъти годишно.

1988 г. – За първи път са използвани стволови клетки за трансплантация: момчето, което претърпя операцията, все още е живо и здраво.

1992 – Първата персонализирана колекция от стволови клетки. Професор Дейвид Харис „за всеки случай“ замрази стволови клетки от кръв от пъпна връв на първородното си дете. Днес Дейвид Харис е директор на най-голямата в света банка за стволови клетки от кръв от пъпна връв.

1996 – В периода 1996 – 2004 г. са извършени 392 автоложни трансплантации на стволови клетки. Така че през 1996 г. се извършва основно трансплантация на костен мозък.

1996 – Доказано е, че радиацията унищожава раковите клетки, но също така убива стволови клетки, току-що трансплантирани от костен мозък на донор.

1997 – През последните 10 години са извършени 143 трансплантации на кръв от пъпна връв в 45 медицински центъра по света. В Русия беше извършена първата операция на онкоболен за трансплантация на стволови клетки от кръв от пъпна връв на бебета.

1998 – Първата в света трансплантация на „наименувани“ стволови клетки от кръв от пъпна връв на момиче с невробластом (мозъчен тумор). Биологичната застраховка проработи – детето беше спасено. Общият брой на извършените трансплантации на кръв от пъпна връв надхвърля 600.

През същата година американските учени Джеймс Томсън и Джон Бекер успяват да изолират човешки ембрионални стволови клетки и да получат първите им линии.

През 1998 г. учените откриха начин за отглеждане на стволови клетки в хранителна среда.

1999 г. – Списание Science призна откриването на ембрионални стволови клетки като третото най-значимо събитие в биологията след дешифрирането на двойната спирала на ДНК и програмата за човешкия геном.

През 1999 г. между Санкт Петербургския държавен медицински университет на името на академик I.P. Павлов и Европейският институт за подкрепа и развитие на трансплантологията сключиха споразумение, според което в университета се създава отделение по трансплантация на костен мозък, което отговаря на всички международни изисквания. Откриването на отделението се състоя през юни 2000 г. Основната цел е извършване на трансплантация на хемопоетични стволови клетки, включително от неродствени донори.

2000 г. – Извършени са 1200 трансплантации на стволови клетки от пъпна връв по света, две от които са свързани. Шестгодишно дете с анемия на Фанкони беше излекувано с помощта на стволови клетки от кръвта от пъпната връв на новороденото му братче. Интересното в тази история е, че второто дете е родено след изкуствено оплождане (IVF). Сред получените ембриони е избран един, който е най-съвместим с реципиента и не съдържа признаци на заболяването.

През същата година беше демонстрирана способността на възрастни хематопоетични и стромални клетки на човешкия костен мозък да се диференцират в кардиомиоцити и гладкомускулни клетки; тази способност се използва в регенеративната кардиология.

2003 г. – Журналът на Националната академия на науките на Съединените щати (PNAS USA) публикува доклад, че след 15 години съхранение в течен азот стволовите клетки от кръв от пъпна връв напълно запазват своите биологични свойства. От този момент нататък криогенното съхранение на стволови клетки започва да се счита за „биологична застраховка“. Световната колекция от стволови клетки, съхранявана в банки, достигна 72 000 проби. Към септември 2003 г. в света вече са извършени 2592 трансплантации на стволови клетки от пъпна връв, от които 1012 са извършени на възрастни пациенти.

В броя на The Lancet от 4 януари 2003 г. бяха публикувани два доклада за резултатите от инжектирането на автоложни (собствени) стволови клетки от костен мозък на пациенти, страдащи от тежка стенокардия или инфаркт на миокарда. Източникът на култивирани мононуклеарни клетки е костен мозък, взет от илиачния гребен на пациента. След няколко месеца се забелязва забележимо подобрение в миокардната перфузия и функцията на лявата камера.

2004 – Общата световна колекция от стволови клетки от кръв от пъпна връв наближава 400 000 проби. В света са извършени около 5000 трансплантации на кръв от пъпна връв. За сравнение, броят на трансплантациите на костен мозък през същия период е около 85 000.

2005 г. – Списъкът със заболявания, при чието лечение може успешно да се използва трансплантация на стволови клетки, достига няколко десетки. Основно внимание се обръща на лечението на злокачествени новообразувания, различни форми на левкемия и други кръвни заболявания. Има съобщения за успешна трансплантация на стволови клетки при заболявания на сърдечно-съдовата и нервната система. Разработени са международни протоколи за лечение на множествена склероза. Провеждат се многоцентрови проучвания при лечението на миокарден инфаркт и сърдечна недостатъчност. Търсят се подходи за лечение на инсулт, болест на Паркинсон и Алцхаймер.

Нобеловата награда за физиология или медицина за 2007 г. бе присъдена на трима учени: американците Марио Капечи и Оливър Смитис и британеца Мартин Еванс. Те получиха наградата за постиженията си в областта на генно-насочената мутагенеза при мишки с помощта на ембрионални стволови клетки. Според прессъобщение от награждаващия Karolinska Institutet (Швеция), Capecchi, Evans и Smithies направиха редица фундаментални открития, които им позволиха да разработят методи селективно потисканеединични гени, които могат да се използват за лечение на рак, диабет, сърдечно-съдови и невродегенеративни заболявания.

2. Понятие за ° С стволови клетки

Стволовите клетки могат да дадат началото на всякакви клетки в тялото - кожни, нервни и кръвни клетки. Първоначално се смяташе, че в тялото на възрастен няма такива клетки и те съществуват само в много ранния период на ембрионалното развитие. Въпреки това, през 70-те години A.Ya. Фриденщайн и неговите съавтори откриват стволови клетки в мезенхима (строма) на „възрастния“ костен мозък; по-късно те стават известни като стромални клетки.

В нашето тяло има много малко стволови клетки: в ембриона - 1 клетка на 10 хиляди, в човек на възраст 60-80 години - 1 клетка на 5-8 милиона.

В същото време се появиха работи, доказващи наличието на стволови клетки в почти всички органи на възрастни животни и хора. Във връзка с това е обичайно стволовите клетки да се разделят на ембрионални стволови клетки (изолирани от ембриони на етап бластоцист - много ранен стадий на развитие, когато все още няма тъкани или органни зачатъци) и регионални стволови клетки (изолирани от органи на възрастни или от органи на ембриони в по-късни етапи), които запазват свойствата на ембрионалните клетки, както се вижда от ембрионалните протеинови маркери, открити в тях.

Стволовите клетки могат да бъдат изолирани и отгледани в тъканна култура. В този случай се образуват сферични клетъчни асоциации: клъстери от ембрионални клетки се наричат ​​ембриоидни тела, а невронните клетки се наричат ​​невросфери.

Способността да произвеждат много различни видове клетки (плурипотентност) прави стволовите клетки най-важният възстановителен резерв в тялото, който се използва за заместване на дефекти, възникнали поради определени обстоятелства.

Биолозите бяха особено изненадани от наличието на стволови клетки в централната нервна система. Както е известно, самите нервни клетки губят способността си да се възпроизвеждат още в най-ранния стадий на невронна диференциация (етап на невробласт). И стволовите клетки, в отговор на различни лезии на нервната тъкан, започват да се делят с последваща диференциация в нервни и глиални клетки. Изолирани невронни стволови клетки могат също да се трансформират в други производни.

Стволовите клетки могат да бъдат открити чрез специални методи. Факт е, че в „нативните“ стволови клетки и техните производни се синтезират специфични протеини, които се откриват с помощта на имунохистохимична технология. Получават се антитела за всеки протеин и се маркират с флуоресцентно багрило. Този реагент открива протеини, присъстващи в стволови клетки на различни етапи на развитие. Така невронните стволови клетки съдържат протеина нестин, както е показано на фигура 2. Когато влязат в пътя на специализация, в тях се появява нов протеин - виментин. Ако клетките се развиват в неврална посока, тогава се синтезират съответните маркиращи протеини - неврофиламент, b3-тубулин, енолаза и др. Когато клетките се специализират като спомагателни глиални клетки, се появяват други маркери, като глиален фибриларен киселинен протеин, S-100 протеин и други.

Цитоплазмата, съдържаща нестин, флуоресцира в зелено, ядреният материал флуоресцира в синьо.

Коренът на йерархията на стволовите клетки е тотипотентната зигота. Първите няколко деления на зиготата запазват тотипотентността и ако се загуби целостта на ембриона, това може да доведе до появата на монозиготни близнаци. Клоновете на йерархията включват плурипотентни (всемогъщи) и мултипотентни (взривни) стволови клетки. Листата (крайните елементи) на йерархията са зрелите унипотентни клетки на тъканите на тялото.

Нишите на стволовите клетки са места в тъканта, където стволовите клетки постоянно пребивават, като се делят, ако е необходимо за по-нататъшна диференциация.

Стволовите клетки се възпроизвеждат чрез делене, както всички други клетки. Разликата между стволовите клетки е, че те могат да се делят неограничено, докато зрелите клетки обикновено имат ограничен брой цикли на делене.

Когато стволовите клетки узреят, те преминават през няколко етапа. В резултат на това тялото има редица популации от стволови клетки различни степенизрелост. IN в добро състояниеКолкото по-зряла е една клетка, толкова по-малка е вероятността тя да може да се промени в различен тип клетка. Но това все още е възможно благодарение на феномена на клетъчната трансдиференциация.

ДНК във всички клетки на един организъм (с изключение на половите клетки), включително стволовите клетки, е една и съща. Клетките на различни органи и тъкани, например костни клетки и нервни клетки, се различават само по това кои гени са включили и кои са изключени, тоест чрез регулиране на генната експресия, например чрез метилиране на ДНК. Всъщност с осъзнаването на съществуването на зрели и незрели клетки беше открито ново ниво на клетъчен контрол. Тоест геномът на всички клетки е идентичен, но режимът на работа, в който се намира, е различен.

В различни органи и тъкани на възрастен организъм има частично зрели стволови клетки, които са готови бързо да узреят и да се превърнат в клетки от желания тип. Те се наричат ​​бластни клетки. Например, частично зрелите мозъчни клетки са невробласти, костите са остеобласти и т.н. Диференциацията може да бъде предизвикана както от вътрешни, така и от външни причини. Всяка клетка реагира на външни стимули, включително специални цитокинови сигнали. Например, има сигнал (субстанция), който служи като знак за свръхпопулация. Ако има много клетки, тогава този сигнал потиска деленето. В отговор на сигнали клетката може да регулира генната експресия.

Ролята на стволовите клетки става ясна при разглеждането на развитието на човешкото тяло, представено на фигура 3. Това развитие започва с оплождането на яйцеклетката и образуването на зигота, която дава началото на целия организъм. Оплодената яйцеклетка е тотипотентна – има неограничен потенциал в смисъл, че сама е достатъчна за формирането и развитието на нормален плод при подходящи условия. В първите часове след оплождането той се разделя, за да образува идентични тотипотентни клетки и всяка от тях, имплантирана в матката на жената, е в състояние да даде началото на развитието на плода. Около четири дни след оплождането, когато са настъпили няколко цикъла на клетъчно делене, тотипотентните клетки започват да се специализират, за да образуват сферична структура, наречена бластоциста. Бластоциста има външен слой и вътрешна кухина, където се образува вътрешната клетъчна маса. Плацентата и другите поддържащи структури, необходими за образуването на плода, се развиват от външния слой, а почти всички органи и тъкани на самия плод се развиват от вътрешната клетъчна маса. Клетките от вътрешната клетъчна маса са плурипотентни - наличието им е необходимо, но не достатъчно условие за образуването на плода. Ако се имплантират в матката на жената, няма да настъпи бременност.

Плурипотентните клетки претърпяват допълнителна специализация, за да образуват стволови клетки, които водят до още по-специализирани клетки със специфични функции. Така червените кръвни клетки, левкоцитите и тромбоцитите се развиват от хемопоетични (хемопоетични) стволови клетки, а различни видове клетки от тази тъкан се развиват от кожни стволови клетки. Твърди се, че стволовите клетки са плурипотентни. Мултипотентни стволови клетки присъстват не само в ембриона, но и в тялото на новородено и възрастен. По този начин хемопоетичните стволови клетки, разположени главно в костния мозък и циркулиращи в малки количества в кръвта, са отговорни за продължаващо обучениенови кръвни клетки заместват унищожените и този процес продължава през целия живот.

3. Ембрионални стволови клетки

Ембрионалните стволови клетки (ЕСК) се образуват от вътрешната клетъчна маса в ранния стадий на ембрионалното развитие - бластоциста. Човешкият ембрион достига стадий на бластоциста на 4-5 дни след оплождането, а човешката бластоциста се състои от 50-150 клетки.

Ембрионалните стволови клетки са плурипотентни. Това означава, че те могат да се диференцират във всичките три основни зародишни слоя: ектодерма, ендодерма и мезодерма. По този начин се образуват повече от 220 вида клетки. Свойството плурипотентност отличава ембрионалните стволови клетки от плурипотентните клетки, които могат да дадат начало само на ограничен брой типове клетки. При липса на стимули за диференциация in vitro, ембрионалните стволови клетки могат да поддържат плурипотентност чрез много клетъчни деления. Наличието на плурипотентни клетки при възрастни остава предмет на научен дебат, въпреки че проучванията показват, че е възможно да се образуват плурипотентни клетки от възрастни фибробласти.

Поради своята пластичност и потенциално неограничен потенциал за самообновяване, ембрионалните стволови клетки имат потенциални приложения в регенеративната медицина и замяната на увредена тъкан. В момента обаче няма медицинска употребаембрионални стволови клетки. Възрастните стволови клетки и стволовите клетки от гръбначния мозък се използват за лечение на различни заболявания. Някои заболявания на кръвта и имунната система (включително генетични) могат да бъдат излекувани от такива неембрионални стволови клетки. Разработват се методи за лечение с използване на стволови клетки за патологии като рак, юношески диабет, синдром на Паркинсон, слепота и заболявания на гръбначния мозък

Има както етични, така и технически трудности, свързани с трансплантацията на хемопоетични стволови клетки. Тези проблеми са свързани, наред с други неща, с хистосъвместимостта. Такива проблеми могат да бъдат разрешени чрез използване на собствени стволови клетки или чрез терапевтично клониране.

Тотипотентността е способността да се образува който и да е от приблизително 350-те типа клетки в тялото (при бозайниците).

Насочването е способността на стволовите клетки, когато бъдат въведени в тялото, да намерят зона на увреждане и да се фиксират там, изпълнявайки загубената функция.

Факторите, които определят уникалността на стволовите клетки, не са в ядрото, а в цитоплазмата. Това е излишък на иРНК за всички 3 хиляди гена, които са отговорни за ранно развитиеембрион.

Понастоящем човешки плурипотентни клетъчни линии се получават от два източника, като се използват методи, разработени в животински модели:

а) Плурипотентните клетки се изолират директно от вътрешната клетъчна маса на човешки ембрион в стадия на бластоциста. Самият ембрионален материал е получен в големи количества за прилагане по-скоро за клинични, отколкото за изследователски цели ин витро оплождане, като всеки път иска разрешение за използването му и от двамата дарители. Клетките от вътрешната клетъчна маса се култивират и се получава плурипотентна клетъчна линия.

б) Друга група изследователи изолира плурипотентни клетки от фетална тъкан. Разрешение за това са дали и двамата съпрузи, след като сами са взели решение за прекъсване на бременността. Клетките са избрани от областта на плода, която се очаква да се развие в яйчници или тестиси.

Въпреки че плурипотентните клетки в двата случая идват от различни източници, получените клетъчни линии са идентични.

Друг начин за получаване на плурипотентни клетки може да бъде метод, основан на прехвърляне на ядрото на соматична клетка в енуклеирана (лишена от ядро) яйцеклетка. Вече са проведени съответни експерименти върху животни. Самото яйце с ново ядро ​​и неговите непосредствени „потомци“ са способни при подходящи условия да се развият в пълноценен организъм, тоест те са титопотентни. От тях се образува бластоцист, който служи като източник на плурипотентни клетки.

Изолираните човешки плурипотентни клетки са много ценен материал за изследователи и клиницисти. Експериментите с тях могат да помогнат да се разберат най-сложните процеси на развитие на човешкото тяло и преди всичко какво точно влияе върху решението на клетката да премине от етапа на растеж и делене към етапа на диференциация. Известно е, че ключова точкатук е „включването“ и „изключването“ на специфични гени, но ние знаем малко за самите тези гени и за това какви събития предхождат тяхното превключване. След като разберем нормалното функциониране на клетката, ще можем да разберем какви неизправности в нейното функциониране водят до фатални последици за тялото.

Изолирането на човешки плурипотентни клетки отваря нови възможности за изследователите, които търсят нови лекарствени веществаи тяхното тестване. Разнообразие от клетъчни линии (например ракови клетъчни линии) вече се използват за тази цел, а плурипотентната клетъчна култура позволява тестване върху няколко типа клетки едновременно. Това не замества тестването на ниво цял организъм, но значително улеснява търсенето на нови лекарства.

Едно от най-вълнуващите приложения на човешки плурипотентни клетки е в така наречената „клетъчна терапия“. Много човешки заболявания са причинени от дисфункция на клетки или цели органи и днес методът на трансплантация се използва за отстраняване на дефекта в такива случаи. За съжаление увреждането често е многократно и не е възможно да се заменят всички органи, засегнати от него. Плурипотентните клетки, стимулирани да се диференцират във високоспециализирани клетки, могат да служат като възобновяем източник на незасегнати клетки, които заместват дефектни клетки, които са се провалили. Това разкрива най-широки възможности за лечение различни заболяванияхора, включително такива сериозни като болестта на Паркинсон, болестта на Алцхаймер, сърдечно-съдови заболявания, ревматоиден артрит, диабет и др.

Въпреки всички обещания на описания подход, ще мине още много време, преди да може да се приложи в клиниката. Първо, необходимо е да се установи какви събития предхождат прехода на клетка в човешкото тяло към етапа на диференциация; само тогава ще можем целенасочено да променим хода на събитията, за да получим от плурипотентни клетки точно тези, които са необходими за трансплантация. Второ, преди да се въведат култивирани клетки в човешкото тяло, проблемът с имунологичното отхвърляне трябва да бъде разрешен. Тъй като плурипотентните клетки, взети от бластоцист или фетална тъкан, е малко вероятно да бъдат идентични с клетките на реципиента, е необходимо да се научите как да ги модифицирате, за да минимизирате тази разлика или да създадете тъканна банка.

В някои случаи проблемът с несъвместимостта може да бъде решен чрез метода на ядрения трансфер на соматични клетки. Да приемем, че пациентът страда от прогресираща сърдечна недостатъчност. Ако вземем която и да е соматична клетка от него и въведем нейното ядро ​​в енуклеирана реципиентна яйцеклетка, ще получим химерно яйце, в което почти целият генетичен материал е идентичен с този на пациента. От него можете да получите бластоцист и след това, като изберете клетки от вътрешната клетъчна маса, можете да получите плурипотентни клетки. Последните могат да бъдат стимулирани да образуват клетки на сърдечния мускул, които са генетично идентични с нормалните клетки на пациента и да бъдат имплантирани в пациента, без да е необходимо той да бъде подложен на имуносупресивна терапия, която е изпълнена със сериозни последствия.

Още по-вълнуващо приложение на човешки стволови клетки е генната терапия ex vivo. В този случай е възможно да се влеят в тялото на пациента не обикновени стволови клетки, а генетично модифицирани, които заместват дефектните клетки или компенсират дефицита на генния продукт, включен в генома на вливаните клетки. Стволовите клетки могат да бъдат получени от самия пациент или от съвместими донори. Трябва да се отбележи обаче, че ex vivo генната терапия с човешки стволови клетки прави едва първите си стъпки. Много по-осъществимо е използването на модифицирани ембрионални стволови клетки за създаване на трансгенни животни. Съответните експерименти вече се провеждат масово върху мишки. Първо, ембрионалните стволови клетки се получават от вътрешната клетъчна маса на бластоциста на мишка. Те са генетично модифицирани (трансформирани) с помощта на вектор, носещ желания ген (трансген), култивирани и селектирани по един или друг начин. Трансфектираната клетъчна популация се рекултивира и инжектира в бластоцисти, които след това се имплантират в матката на сурогатната майка. Чрез кръстосване на животни, които носят трансгена в миши зародишни клетки, се получава линия от трансгенни мишки. Възможно е не само да се вмъкне полезен ген, кодиращ някакъв продукт, необходим на тялото, в генома на стволова клетка, но и специално да се деактивира („нокаутира“) ген, кодиращ, например, някакъв токсин. Трансгенните мишки с нарушения в специфичен ген се използват широко като модел за изследване на човешки заболявания на молекулярно ниво.

4. Възрастни стволови клетки

Плурипотентните стволови клетки присъстват в някои тъкани на възрастни. Те служат като източник на клетки от различни тъкани, които естествено се влошават. Тези клетки не се срещат във всички видове тъкани, но трябва да се отбележи, че изследванията в тази област тепърва започват. Така доскоро се смяташе, че нервните клетки не се регенерират, но през последните години нервните стволови клетки бяха изолирани от нервната тъкан на възрастни мишки и плъхове. Съответните изследвания при хора са трудни по очевидни причини, но въпреки това такива клетки са открити в съответната фетална тъкан и в допълнение клетки, подобни на невронни стволови клетки, са открити в мозъка на пациент с епилепсия, част от които е била отстранена по време на операция.

Направена е нова и много важно заключение: ембрионални клетки с висок потенциал за развитие се запазват в тялото на възрастен. Освен това те представляват важно звено във веригата на репаративните процеси, което не е било подозирано преди. По този начин, в ембрионалните клетки, описани през 70-те години в черния дроб на възрастна мишка, не се предполагаше, че те имат толкова висок потенциал за развитие и участват активно в възстановяването.

По време на клетъчното делене стволовите клетки произвеждат майчини и дъщерни клетки. Майчините клетки се използват за самоподдържане на популацията, а дъщерните клетки или „излизат“ в камбиалната клетка, или директно в диференциацията. Стволовата клетка запазва свойствата на ранните ембрионални клетки – плурипотентност, докато камбиалната клетка губи тази способност и произвежда само регионални структури.

Така е направена голяма крачка напред в изучаването на реставрационните процеси. Но има още много да се направи, за да се разберат фините механизми на поведение на стволовите клетки и да се намерят начини да се използват тези знания в клиничната практика.

Доскоро нямаше практически никакви доказателства, че плурипотентните стволови клетки от бозайници, като хемопоетичните стволови клетки, могат да променят посоката на своето развитие и да дадат началото на кожни клетки, чернодробни клетки или други специализирани клетки, различни от кръвни клетки. Експериментите с животни, проведени през последните години, обаче показаха, че е твърде рано да се сложи край на това. Открито е, че някои животински стволови клетки, считани преди за строго специализирани, могат да променят своята специализация при определени условия. Така се оказва, че стволовите клетки от нервната тъкан на мишка, инжектирани в костния мозък, могат да се диференцират в различни кръвни клетки, а стволовите клетки, открити в костния мозък на плъхове, могат да се диференцират в чернодробни клетки. Тези впечатляващи експерименти показват, че когато определени условиястволовите клетки са по-гъвкави, отколкото се смяташе досега.

Импулсът за изследването на човешките стволови клетки е, че те съдържат огромен потенциал както от чисто научна гледна точка, така и по отношение на използването им в клетъчната терапия. На първо място, говорим за предимствата, които предоставя използването им при трансплантация. Ако беше възможно да се получи стволова клетка от възрастен индивид, да се стимулира нейното делене и да се промени нейната специализация, тя можеше да бъде въведена в тялото на донора без страх от отхвърляне. Подобен подход може да елиминира необходимостта от използване на човешки ембрионални или фетални стволови клетки, практика, която е противоречива от етични съображения.

Но въпреки всички обещания, този метод е изправен пред сериозни проблеми. Първо, стволовите клетки не се намират във всички видове тъкани на възрастни. По този начин не са открити стволови клетки на сърдечния мускул и островите на панкреаса. Второ, дори и да се намерят такива клетки, те присъстват в тъканите в много малки количества и трудно се изолират и пречистват, а с възрастта стават още по-малко.

За да могат стволовите клетки от възрастен да бъдат използвани за неговото собствено лечение, те първо трябва да бъдат получени от даден пациент, след което да бъдат култивирани, докато достигнат достатъчно висока плътност, за да бъдат достатъчни за терапия. Има обаче случаи, когато болестта просто не позволява време за извършване на всички тези процедури и освен това, ако заболяването е генетично по природа, стволовите клетки най-вероятно ще бъдат засегнати. Има признаци, че възрастните стволови клетки не се делят толкова бързо, колкото феталните стволови клетки, и тяхната ДНК изглежда съдържа повече аномалии.

Използването на „възрастни“ стволови клетки за изследване на ранните етапи на клетъчна специализация не изглежда много обещаващо, тъй като тези клетки вече са изминали дълъг път в една посока. Освен това от една линия „възрастни“ стволови клетки могат да се получат не повече от 3–4 вида тъкани. Преди да можем да отговорим на въпроса какви стволови клетки са ни необходими, за да се справим с конкретно ново заболяване, е абсолютно необходимо да проучим потенциала на „възрастните“ стволови клетки и да го сравним с потенциала на плурипотентните клетки.

5. Анализ стр oli гени в разл стр ензи стр яйцеклетки

Способността на всяка стволова клетка да произвежда различни типове клеткиги прави много удобна система за изучаване на молекулярно-генетични събития, които определят специфичната диференциация на клетките. Наистина, чрез изолиране на стволови клетки в тяхната чиста форма, след това могат да се анализират функциите на гените, отговорни за последователните етапи на диференциация.

По-специално се оказа, че времето на последователно активиране на гените, които контролират развитието, съвпада както в постимплантационните ембриони, така и в културата на ембриоидните тела. Това означава, че стволовите клетки са наистина добър експериментален модел за изследване на молекулярните механизми на клетъчна специализация.

Анализът на култури от стволови клетки с помощта на метода на молекулярно-генетичния микрочип, който оценява броя на функционално активните гени, показа, че най-малко 1200 информационни РНК (mRNA) се синтезират в един клон на мезенхимни стволови клетки. Различните стволови клетки съдържат подобен набор от предварително синтезирани иРНК (копия на много гени), но има и специфични РНК. В същото време беше възможно да се установи, че стромалните стволови клетки на възрастната хематогенна (кръвотворна) тъкан съдържат почти целия набор от иРНК, които функционират в зародишните слоеве и на етапа на органогенезата. Идентифицирани са също тРНК на ключови гени, които регулират узряването на клетки от всички зародишни слоеве: мезенхимален и мезодермален произход, както и ендо- и ектодерма. Повечето иРНК регулаторни гени вече присъстват в яйцеклетката и зародишните клетки.

Следователно в стволовите клетки се проявява общият принцип на онтогенезата - работата на гените „напреднала“, тоест синтезът на тези иРНК, които ще са необходими на много по-късни етапи на развитие.

6. Гени-го ° С poda и p стр разл. проблем стр ензи стр оков

Многобройни данни, получени по време на изследването на стволови клетки, позволиха да се изясни организацията на съответните генни мрежи. По-специално, възможно е да се идентифицират пътища на взаимодействие между така наречените главни гени и подчинени гени. Господарите са ключовите гени, от които зависи специфичното развитие на дадена тъкан или орган; робите са каскади от структурни гени (задействани от главни гени), които осигуряват синтеза на тъканно-специфични протеини и съответно образуването на определен орган или тъкан.

Използването на стволови клетки в биологията на развитието направи възможно потвърждаването на съществуването на главни гени, които задействат каскади от гени, от които зависи специализацията на цели органи, зародишни слоеве и отделни типове клетки. Този универсален модел е присъщ на всички животни. Така Drosophila има безочен ген, който определя развитието на окото. Ако е принуден да работи на необичайно място, тогава очите могат да се появят на корема, на краката, на крилото и на всяко друго място, както е показано на фигура 6. Подобен Pax6 ген се среща и при бозайници. Въведен в генома на Drosophila, той произвежда същия ефект като собствения ген на гостоприемника. Всичко това показва универсалността на ефекта на главните гени.

Генът pdf-1 действа като тригер, който инициира развитието на панкреаса; генът HOX-11 е отговорен за развитието на далака, генът Crypto е отговорен за развитието на сърцето, мутациите на гена HOXD13 водят до полидактилия на горните и долните крайници при хората. Главните гени също са известни за отделните зародишни слоеве. Така мутацията на гена casanova блокира развитието на цялата ендодерма, а гените Brachiury и zeta-globin блокират развитието на мезодермата.

Накрая, според сигнала на съответните главни гени, се образуват специализирани тъкани и видове клетки. Например, генът Wn17 инициира узряването на алвеоларния епител. В нашата лаборатория, съвместно с лабораторията на В. Тарабикин (Университет на Гьотинген), беше открита нова група неврогени, необходими за образуването на неврони на петия и шестия слой на кората на главния мозък.

Възможно е къси повтарящи се последователности, микро- или минисателити, да играят определена регулаторна роля в диференциацията на стволовите клетки. И така, О.В. Podgornaya открива наличието на протеини, чието специфично свързване с тандемни повторения определя характеристиките на триизмерната организация на хроматина. Както е известно, спецификата на работата на гените зависи от тази организация. Това означава, че състоянието на системата от повтарящи се последователности (тяхната недостатъчна репликация, намаляване или хиперрепликация) може да играе важна роля в диференциацията на стволовите клетки.

Днес е очевидно, че индивидуалното развитие се регулира от йерархично организирана система от генни ансамбли (мрежи). Стволовите клетки помагат да се разберат характеристиките на такава регулация. В тази връзка голям интерес представлява реконструкцията на органни структури in vitro на базата на стволови клетки. Така М. Томука и неговите съавтори са получили структури, подобни на невралната тръба от неврални стволови клетки; Подобни експерименти с дисоциирани хипокампални клетки са проведени в Института за мозъка на Руската академия на медицинските науки от И.В. Викторов. Правят се и опити за отглеждане на клетки в специални колони, за да се получат подобни на органи структури и да се използват в клиниката. Такива изследвания са много обещаващи както за решаване на фундаментални проблеми, така и за практическо приложение в генната и клетъчна терапия.

7. Камбиални клетки

Отдавна е известно, че почти всяка тъкан в тялото има запас от т. нар. камбиални клетки, които допълват нейния клетъчен състав, който непрекъснато се стопява от функционално претоварване или заболяване. При толкова голямо внимание към стволовите клетки не е чудно, че камбиалните клетки са оставени в забрава. В същото време камбиалните клетки са пряк участник в процесите на възстановяване в тъканите. Ярък пример за това са клетките на зародишния слой на кожата, които попълват постоянно изразходвания запас от зрели, вече неделящи се клетки на кожата. Нещо повече, преди откриването на стволовите клетки се обсъждаше само този метод на възстановяване. В нервната тъкан няма камбиални клетки, способни да се възпроизвеждат. Но остава резерв от млади клетки - невробласти, които благодарение на диференциацията си компенсират различни дефекти, като по този начин поддържат функционалния капацитет на съответната част от мозъка или периферната нервна система.

Решаването на въпросите за взаимоотношенията между стволовите и камбиалните клетки е не само от фундаментално, но и от практическо значение. Изследването на стволови клетки при различни експериментални условия несъмнено ще помогне да се намерят отговори и ще ни позволи да представим в нова светлина фините механизми на възстановителните процеси, протичащи в тялото. Такава работа вече е започнала, по-специално върху стволови клетки от епителната повърхност на кожата. Резултатите са противоречиви и предизвикват дебат.

В същото време трябва да се има предвид, че в най-началната фаза на диференциация са включени няколко програми с различна степен на ефективност и съдбата на клетките все още не е ясно решена. Например, в развиващ се невробласт, който се диференцира в катехоламинергична посока, се синтезира не само иРНК за компонентите на катехоламинергичната система, но също така и иРНК за компонентите на холинергичната система. Ако в определен момент на развитие катехоламинергичната мишена, инервирана от дадена клетка, бъде заменена с холинергична, тогава предишният по-интензивен синтез на "катехоламинергични" РНК ще започне да се инхибира и синтезът на "холинергични" РНК ще надделее. В резултат на това клетката ще бъде препрограмирана към нов път на развитие.

Стволовите клетки, открити в спинозния слой на епидермиса на кожата, чиито клетки вече не се делят и активно се специализират, могат да бъдат „мигранти“ от източника на стволови клетки. Такива клетки могат да бъдат открити в диференциращата се автономна нервна система на човешки ембриони. С други думи, ситуацията с „трансформациите“ на стволовите клетки и техните взаимоотношения с камбиалните клетки далеч не е толкова проста, колкото може да изглежда на пръв поглед.

Концепцията за клетъчна диференциация не се е променила с откриването на стволовите клетки. Първо, диференциацията на всякакви стволови клетки се извършва съгласно законите, формулирани за клетъчната диференциация като цяло. Това е стойността на стволовите клетки като моделна система. Второ, клетките, включително стволовите клетки, след като са започнали диференциация, губят способността си да се делят, поне в крайните етапи. И накрая, изследването на поведението на стволовите клетки не е разклатило идеята за стабилността и необратимостта на клетъчната диференциация: фиброцит, плазмена клетка или париетална клетка на стомаха никога няма да произведе неврон, а невронът няма произвежда кожна клетка. Тезата, че една стволова клетка е способна на различни видове трансформации, по никакъв начин не нарушава това правило, а само демонстрира мултипотентността, характерна за ранните ембрионални клетки. На етапа на крайна диференциация клетката придобива стабилно състояние и губи способността си да се дели и да претърпява различни видове трансформации.

8. Методи за получаване на стволови клетки

Основните методи за получаване на стволови клетки в клетъчната медицина са:

Изолиране и размножаване на собствени стволови клетки (автоложни стволови клетки);

Стволови клетки от кръв от пъпна връв (плацентарна кръв);

Използване на абортивни материали (фетални стволови клетки).

За перспективно се смята и използването на стволови клетки от мастна тъкан.

Изолирането и съхраняването на стволови клетки от кръв от пъпна връв на новородено може да се счита за форма на здравно осигуряване или защита. Веднъж получени, стволовите клетки могат да се съхраняват десетилетия. Те могат да бъдат необходими в случай на сериозно заболяване.

Стволовите клетки (с редки изключения) не „лекуват“ заболяване. Тяхната роля е да възстановят костния мозък, кръвта и имунната система на пациента след комбинирано лечение на основното заболяване. Най-големи успехи са постигнати при лечението със стволови клетки на системни злокачествени новообразувания имунни нарушенияи някои метаболитни заболявания.

Регионалните стволови клетки могат да бъдат получени както от ембриони и фетуси, така и от тъкани на възрастни (например костен мозък, периферна кръв). Така в момента, според метода на производство, се разграничават 2 групи стволови клетки:

1. алогенни стволови клетки (получени от донорски материал),

2. автоложни или собствени стволови клетки.

9. Алогенни стволови клетки

Трансплантацията на фетални чернодробни клетки е извършена за първи път през 1961 г. и към днешна дата има достатъчно световен опит в тяхното използване.

Плурипотентните клетки образуват две популации. Първата е маса от клетки, разположени вътре в ембриона, които по-късно образуват различни органи на бъдещия организъм; втората - бъдещи зародишни клетки - първо се намира вътре в жълтъчната торбичка и по-късно мигрира към развиващите се генитални органи.

По-късно плурипотентните клетки продължават да се диференцират, превръщайки се в специализирани стволови клетки - мултипотентни. Някои от тях могат да се образуват различни клеткикръв, други - неврони и глиални клетки на нервната система, и трети - различни кожни клетки. Въпреки това, използването на материал от фетални клетки може да бъде опасно от гледна точка на замърсяване с различни инфекциозни агенти (вирусна и микробна инфекция). Известно е също, че стволовите клетки, получени от ембриони и фетуси, когато бъдат присадени в тялото, често започват да експресират свои собствени антигени на хистосъвместимост от клас 2 и впоследствие се унищожават от имунната система на реципиента.

10. Автоложни или собствени стволови клетки

Историята на изучаването на регионалните стволови клетки започва преди 40 години. Руски учени А.Я. Фриденщайн и И.Л. Чертков описва, че костният мозък се състои от два вида стволови клетки. Една популация, наречена хемопоетични стволови клетки, образува всички видове кръвни клетки. Те могат също да се диференцират в клетки на мозъка, черния дроб и кръвоносните съдове. Втора популация, наречена стромални (мезенхимни) стволови клетки от костен мозък, е описана няколко години по-късно. В сравнение с хемопоетичните, има много малко от тях в костния мозък и те са по-сложни, дълготрайни системи, които се актуализират доста рядко. Както показват последните проучвания, стромалните клетки, освен че се намират в малки количества в различни органи и тъкани, както и предшествениците на кръвните клетки, постоянно циркулират в кръвния поток.

Тези клетки са способни да се диференцират в клетки от хрущял, кост, мускул, мастна тъкан, чернодробна тъкан и кожа. Освен това, те запазват способността за такива трансформации дори когато отглеждат колония от една единствена стромална клетка.

В случай на тежко увреждане тялото няма достатъчно собствени стромални клетки. Може да се помогне чрез въвеждане на стромални клетки отвън. Тоест, възможно е да се отгледат голям брой стромални клетки и след това с помощта на специални сигнални вещества да се насочат „по правилния път“ - за възстановяване на увредените тъкани.

Стромалните стволови клетки се използват широко за лечение на ревматологични заболявания, в кардиохирургията и ортопедията, козметичната хирургия, неврологията, кардиологията, диабетологията, реконструктивната хирургия и регенеративната медицина.

За разлика от ембрионалните, стромалните стволови клетки са собствен регенеративен резерв на тялото, доказано от природата. Няма риск от имунно отхвърляне на собствените стромални клетки. Използването на стромални клетки е безупречно от морална и етична гледна точка.

11. Т стр en ° С деца стр миниране и др. стр en ° С разл стр ензи стр овце

Поради необичайно широкия потенциал на стволовите клетки възниква объркване с понятията трансдетерминация и трансдиференциация. В резултат на това терминологичните правила, приети в хистологията и ембриологията, се размиват и се създава почва за безплодни дискусии и спекулации.

Наистина, ако трансформацията на стволовите клетки в различни посоки се обозначи като диференциация, идеите за стабилността и необратимостта на диференциацията ще бъдат необосновано разрушени, което води до невъобразимо объркване. Всъщност няма причина да се отхвърлят съществуващите възгледи. Абсолютно очевидно е, че клетка, която е загубила способността си да се дели и е влязла в определен път на развитие (например невробласт), не може да даде начало на други производни. Препрограмирането на ядрото не е толкова лесно. Дори трансплантацията му в друга цитоплазма (по-специално при получаване на хетерокариони или при експерименти с ядрена трансплантация) не винаги е успешна.

Регистрираните случаи на трансформация на стволови клетки се отнасят до друго събитие - трансдетерминация. Този процес отдавна е известен в експерименталната ембриология благодарение на работата на изключителния швейцарски ембриолог и генетик Ернст Хадорн. „Превръщането“ на глиална клетка в неврон, описано в редица изследвания, очевидно се обяснява с хетерогенността на популацията на глиоцитите, т.е. някои от тях могат да запазят свойствата на камбиалност, а понякога дори и на „стволовост“. В този случай откритият феномен не е изненадващ. Например, доказано е, че клетките на така наречената радиална глия, които в ранните етапи на онтогенезата служат като субстрат за миграцията на диференциращите се нервни клетки, се превръщат в неврони. По-късно обаче се оказа, че всъщност популацията на радиалните глиални клетки е хетерогенна: някои от клетките съдържат неврални маркери (те впоследствие стават неврални), а други са глиални (и тези стават глиални). С други думи, въпреки факта, че всички клетки на радиалната глия първоначално изпълняват една и съща временна функция, те вече са решени да се развиват в различни посоки. Това означава, че откритият феномен на тяхната трансформация не е трансформация, а трансформация.

12. Генетичен ° С механизъм за щека стр жания деца стр мини стр яйцевидни ° С О ° С отпадналост

Един от най-важните общи биологични проблеми, за разрешаването на които стволовите клетки могат да помогнат, е генетичният механизъм за поддържане на детерминирано състояние по време на клетъчното делене и диференциация. Тя беше сериозно поставена от Е. Хадорн през 50-те години на миналия век, но все още не е разгадана. Наскоро беше възможно да се хвърли малко светлина върху молекулярно-генетичните събития по време на прехода на клетка от детерминирано състояние към диференциация. Нашата сънародничка Наталия Тулина, работеща в САЩ, отбеляза, че за такъв преход връзката на стволовите клетки с клетките - „ниши“, към които те са „съседни“, е много важна. По този начин, в тестисите на Drosophila, соматичните клетки "хъб", които образуват нишата на стволовите клетки, съдържат UPD протеина, който от своя страна активира така наречената Jak-STAT сигнална каскада. Подобреният синтез на UPD в клетките на апикалната област на тестисите води до растеж както на репродуктивни, така и на стволови клетки на тестисите. За поддържане на двата типа клетки е необходимо участието на компонентите на сигналната каскада Jak-STAT, HOP киназата и транскрипционния активатор STAT92E. Активирането на целия комплекс от протеини се задейства от UPD, който „нишовите“ клетки предават на стволовите клетки. Разрушаването на връзката между тях предизвиква началото на диференциация на стволовите клетки, показано на Фигура 7. Колко универсален е този механизъм, предстои да се установи.

13. П стр проблеми на генната и клетъчната технология стр апий

Плури- и мултипотентността на стволовите клетки ги прави идеален материал за трансплантационни методи на клетъчна и генна терапия. Наред с регионалните стволови клетки, които при увреждане на тъканта на съответния орган мигрират към увредената област, делят се и се диференцират, образувайки нова тъкан на това място, има и „централен склад за резервни части” - стромални клетки на костния мозък. Тези клетки са универсални. Те очевидно навлизат в увредения орган или тъкан чрез кръвообращението и там, под въздействието на различни сигнални вещества, произвеждат необходимите клетки за заместване на мъртвите.

По-специално, установено е, че инжектирането на стромални клетки от костен мозък в опитни животни в областта на увреждане на сърдечния мускул елиминира явленията на постинфарктна сърдечна недостатъчност. И стромалните клетки, инжектирани в прасета с експериментален инфаркт, след осем седмици се трансформират напълно в клетки на сърдечния мускул, възстановявайки неговата функция. Резултатите от това лечение на инфаркт са впечатляващи. Според Американското дружество по кардиология през 2000 г. при плъхове с изкуствено предизвикан инфаркт 90% от стромалните клетки на костния мозък, инжектирани в областта на сърцето, са били трансформирани в клетки на сърдечния мускул.

Японски биолози в лабораторни условия получиха сърдечни мускулни клетки от стромални клетки на костния мозък на мишки. 5-азацитидин беше добавен към културата на стромални клетки и те започнаха да се трансформират в клетки на сърдечния мускул. Тази клетъчна терапия е много обещаваща за възстановяване на сърдечния мускул след инфаркт, тъй като използва собствени стромални клетки. Те не се отхвърлят и освен това с въвеждането на възрастни стволови клетки се изключва вероятността от тяхното злокачествено израждане.

Терапията със стромални клетки се използва широко в ортопедията. Това се дължи на съществуването на специални протеини, така наречените BMP (костни морфогенетични протеини), които индуцират диференциацията на стромалните клетки в остеобласти (клетки на костната тъкан). Клиничните изпитвания в тази насока са дали обещаващи резултати. Например в САЩ на 91-годишен пациент с фрактура, която не е зараснала в продължение на 13 години, е имплантирана специална колагенова пластина с апликирани върху нея BMPs. Стромалните клетки, навлизащи в зоната на фрактурата, бяха „привлечени“ към плочата и под въздействието на BMP се трансформираха в остеобласти. Осем месеца след поставянето на такава пластина счупената кост на пациента е възстановена. Специални порести гъби, пълни както със стромални клетки, така и с необходимите индуктори, които насочват развитието на клетките по необходимия път, в момента се тестват в Съединените щати и скоро ще започнат да се използват в клиниката.

Голямо значение се отдава на стволовите клетки (по-специално на стромалните клетки) при лечението на различни невродегенеративни и неврологични заболявания - паркинсонизъм, болест на Алцхаймер, хорея на Хънтингтън, церебеларна атаксия, множествена склероза. Група невролози от Американския национален институт по неврологични заболявания и Станфордския университет откриха, че стромалните стволови клетки на костния мозък могат да се диференцират в неврална посока. Това означава, че човешкият костен мозък може да се използва като източник на стволови клетки за възстановяване на увредена тъкан в мозъка. В същото време, очевидно, е възможен не само заместващ, но и трофичен ефект на трансплантацията (това предположение се основава на факта, че положителният ефект от трансплантацията се проявява след две седмици, а заместващият ефект е възможен само след три месеца). Следователно пациентът може да стане свой собствен донор, което ще предотврати реакцията на имунологична тъканна несъвместимост.

Група американски учени, ръководени от Е. Мизеи, показаха, че стволовите клетки, където и да са имплантирани, могат да достигнат до увредената област, по-специално до мозъка, и да осигурят възстановителни процеси там. По този начин, след интравенозно инжектиране на стромални стволови клетки на възрастни мишки, различни неврални производни бяха открити в много области на мозъка (включително неокортекса, хипокампуса, таламуса, мозъчния ствол и малкия мозък). Литературните данни по този проблем обаче са много противоречиви. Въпреки това, ако ретиноевата киселина се добави към културата на стромални стволови клетки, в тях се откриват невронни маркери. Хирурзите от Харков успешно използваха такива клетъчни култури за лечение на болестта на Паркинсон, като ги въведоха в областта на стриатума.

Такива клетки са били използвани от харковски хирурзи за лечение на болестта на Паркинсон.

Опитите за използване на стволови клетки от пъпната връв и плацентата в клиниката също са много обещаващи. Като цяло, за успешна трансплантация на стволови клетки, независимо от областта на приложение, е много важно да се научите как да запазите тяхната жизнеспособност. Тя може да се увеличи, ако в генома на трансплантираните неврони се въведат гени за растежни невротрофични фактори, които служат като защита срещу апоптоза. Такива опити се правят в различни лаборатории в САЩ и Европа.

Местните изследователи също постигнаха голям успех в изучаването и практическото използване на стволови клетки. Специалисти от Института по акушерство, гинекология и перинатология на Руската академия на медицинските науки изолираха регионални неврални стволови клетки и за първи път получиха техните подробни имунохистохимични характеристики, включително с помощта на поточен флуориметър. Експериментите с трансплантация на човешки неврални стволови клетки в мозъка на плъхове показаха тяхното присаждане, миграция на доста големи разстояния (няколко милиметра) и способността им да се диференцират, което до голяма степен се определяше от микросредата на трансплантанта. Например, когато човешки нервни клетки се трансплантират в областта на малкия мозък на плъх, където се намират клетките на Пуркиние, те се развиват по посока на точно този тип клетки. Това се доказва от синтеза в тях на протеина калбиндин, специфичен продукт на клетките на Пуркиние.

Интересна съвместна работа осъществиха служители на три академични научни институции – Института по генна биология, Института по биология на развитието и Института по молекулярна биология. При трансплантиране на части от ембрионална нервна тъкан на Drosophila в мозъка на плъх беше забелязано, че около трансплантанта не се образува белег. Оставаше да разберем защо се случва това. Използвайки доста фини експерименти, беше възможно да се установи, че образуването на белег се предотвратява от протеини на топлинен шок, които се синтезират в клетките на Drosophila при телесната температура на бозайниците. Това означава, че добавянето на ксенотрансплант (тъкан на Drosophila) към ембрионалната нервна тъкан на плъх спасява алографта от нахлуването на белег. Така стана възможно използването на протеини от топлинен шок в клетъчна и генна терапия за различни заболявания.

Такива изследвания ще направят възможно създаването на генно инженерни конструкции за трансформация на стволови клетки, предназначени за трансплантация. Тези структури ще спомогнат за по-доброто присаждане на трансплантанта, ще повишат жизнеността му и специализацията на съставните му клетки.

Необходимо е да се сравнят и внимателно анализират резултатите от трансплантацията на стволови клетки под формата на цели или дисоциирани невросфери в клетки и да се разработи подходящ протокол за клинична употреба.

Въпреки това не може да не се каже, че от доста реномирани лаборатории има много скептични реакции към такава работа и предупреждения за необходимостта от внимателно тълкуване на получените данни. Представени са факти, които показват, че стволовите клетки не се диференцират след трансплантацията си, а се сливат със специализирани гостоприемни клетки, създавайки вид на собствена диференциация. Някои автори смятат, че стромалните клетки на костния мозък са способни да се трансформират само в хрущялни и костни клетки и когато се инжектират в реципиента, се установяват там, откъдето са „дошли“, т.е. в костния мозък, поради което се поставят под въпрос перспективите за използването им в клетъчната терапия. Очевидно са необходими допълнителни сериозни изследвания, за да се отговори на поставените въпроси и повдигнатите възражения.

Заключение

Един от откривателите на структурата на ДНК, Джеймс Уотсън, коментирайки откриването на стволови клетки, отбеляза, че структурата на стволовата клетка е уникална, тъй като под въздействието на външни инструкции тя може да се превърне в ембрион или в линия от специализирани соматични клетки.

Всъщност стволовите клетки са прародителите на всички видове клетки в тялото без изключение. Те са способни на самообновяване и най-важното е, че в процеса на делене образуват специализирани клетки от различни тъкани. Така всички клетки в нашето тяло възникват от стволови клетки.

Стволовите клетки обновяват и заместват клетки, загубени в резултат на всякакви увреждания във всички органи и тъкани. Те са предназначени да възстановяват и регенерират човешкото тяло от момента на неговото раждане.

Потенциалът на стволовите клетки тепърва започва да се използва от науката. Учените се надяват в близко бъдеще да създадат от тях тъкани и цели органи, от които пациентите се нуждаят за трансплантация вместо донорски органи. Предимството им е, че могат да се отглеждат от собствените клетки на пациента и няма да предизвикат отхвърляне.

Медицинските нужди от такъв материал са практически неограничени. Само 10-20 процента от хората се излекуват чрез успешна трансплантация на органи. 70–80 процента от пациентите умират без лечение, докато са в списъка на чакащите за операция.

Така стволовите клетки в известен смисъл наистина могат да станат „резервни части“ за нашето тяло. Но за това изобщо не е необходимо да се отглеждат изкуствени ембриони - стволовите клетки се съдържат в тялото на всеки възрастен.

Човек може да се надява, че сега няма да се налага да се използват човешки ембриони за получаване на плурипотентни клетки, което ще премахне много етични проблеми, свързани с практическото използване на ембрионални стволови клетки.

През следващите 20 години биологията ще дешифрира как телесният план на един организъм е опакован в една клетка. Сега правим първите стъпки за преосмисляне на нашите биологични възможности и резерви.

Още днес стволовите клетки се използват успешно при лечението на тежки наследствени и придобити заболявания, заболявания на сърцето, ендокринната система, неврологични заболявания, заболявания на черния дроб, стомашно-чревния тракт и белите дробове, заболявания на пикочно-половата и опорно-двигателния апарат, кожни заболявания .

Списък на източниците

1. Корочкин Л.И. Биология на индивидуалното развитие: Учебник. Ръководство – М., 2002. – 375 с.

2. Репин V.S. Ембрионални стволови клетки: фундаментална биология и медицина / V.S. Репин, А.А. Ржанинова, Д.А. Шаменков. – М., 2002. – 247 с.

3. Репин V.S. Медицинска клетъчна биология / V.S. Репин, Г.Т. Сухих – М., 1998. – 280 с.

4. Глик Б. Молекулярна биотехнология / Б. Глик, Й. Пастернак - М., 2001. - 255 с.

5. Белоконева О.В. Майката на всички клетки // Наука и живот. – 2001. – бр.10. - С. 6–7

6. Гриневич В.Н. Нервните клетки се възстановяват // Наука и живот. – 2004. – №4. - С. 22–25