![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Что такое стволовые клетки |
Что такое стволовые клетки Л.И. Корочкин, доктор медицинских наук, член-корреспондент РАН Понятие «стволовые клетки» впервые появилось в России еще в начале прошлого века. Тогда великий российский гистолог А.А.Максимов, изучая процесс кроветворения, пришел к выводу об их существовании. Что же это за клетки и каковы их отличительные свойства? Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма — и кожным, и нервным, и клеткам крови. Сначала полагали, что во взрослом организме таких клеток нет и существуют они лишь в самом раннем периоде эмбрионального развития. Однако в 70-е годы А.Я.Фриденштейн с соавторами обнаружили стволовые клетки в мезенхиме (строме) «взрослого» костного мозга, в; дальнейшем их стали называть стромальными клетками. Тогда же появились работы, доказывающие наличие стволовых клеток практически во всех органах взрослых животных и человека. В связи с этим принято разделять стволовые клетки на эмбриональные стволовые клетки (выделяют из эмбрионов на стадии бластоцисты — очень ранней стадии развития, когда еще нет ни тканей, ни закладок органов) и региональные стволовые клетки (выделяют из органов взрослых особей или из органов эмбрионов более поздних стадий), которые сохраняют свойства эмбриональных клеток, о чем свидетельствуют обнаруженные в них эмбриональные белковые маркеры (рис.1). Стволовые клетки можно выделять и растить в культуре ткани. При этом образуются шарообразные клеточные ассоциаты: скопления эмбриональных клеток называют эмбриоидными телами, а нейральных — нейросферами. Рис.1. Островки клеток, сохранивших эмбриональные белки (светлые клетки, выявленные с помощью иммунофлюоресцентной техники), в печени взрослой мыши. Препарат получен в 1971 г. в лаборатории Л.И.Корочкина в Новосибирском институте цитологии и генетики СО АН СССР. Способность давать множество разнообразных клеточных типов (плюрипотентность) делает стволовые клетки важнейшим восстановительным резервом в организме, который используется для замещения дефектов, возникающих в силу тех или иных обстоятельств. Особое удивление биологов вызвало присутствие стволовых клеток в центральной нервной системе. Как известно, сами нервные клетки утрачивают способность к размножению уже на самой ранней стадии нейральной дифференцировки (стадии нейробласта). А стволовые клетки в ответ на различные поражения нервной ткани начинают делиться с последующей дифференцировкой в нервные и глиальные клетки. Изолированные нейральные стволовые клетки могут превращаться и в другие производные. Обнаружить стволовые клетки можно с помощью специальных методов. Дело в том, что в «нативных» стволовых клетках и их производных синтезируются специфические белки, которые выявляются с помощью иммуногистохимической техники. На каждый белок получают антитела, которые метят флюоресцирующим красителем. Такой реагент выявляет белки, присутствующие в стволовых клетках на разных стадиях развития. Так, нейральные стволовые клетки содержат белок нестин (рис.2). Когда они вступают на путь специализации, в них появляется новый белок — виментин. Если клетки развиваются в нейральном направлении, то синтезируются соответствующие маркирующие белки — нейрофиламентные, b3-тубулин, энолаза и др.
Когда клетки специализируются как вспомогательные, глиальные, появляются другие маркеры, например глиальный фибриллярный кислый белок, белок S-100 и др. Рис.2. Культура стромальных стволовых клеток человека. Зеленым флюоресцирует цитоплазма, содержащая нестин, синим — ядерный материал. Модель для анализа роли генов в дифференцировке Способность любых стволовых клеток давать разные клеточные типы делает их весьма удобной системой для изучения молекулярно-генетических событий, обусловливающих специфическую дифференцировку клеток. Действительно, изолировав стволовые клетки в чистом виде, можно затем анализировать функции генов, ответственных за последовательные этапы дифференцировки. Оказалось, в частности, что время последовательного включения генов, контролирующих развитие, совпадает и в постимплантационных зародышах, и в культуре эмбриоидных тел. Значит, стволовые клетки — действительно хорошая экспериментальная модель для изучения молекулярных механизмов клеточной специализации. Анализ культур стволовых клеток с помощью молекулярно-генетического микроэррэй-метода (microarray), оценивающего количество функционально активных генов, показал, что в одном клоне мезенхимных стволовых клеток синтезируется по крайней мере 1200 матричных РНК (мРНК). В разных стволовых клетках присутствует сходный набор заранее синтезированных мРНК (копий многих генов), но есть и специфические РНК. При этом удалось выяснить, что в стромальных стволовых клетках взрослой гематогенной (кровеобразующей) ткани содержится практически весь набор мРНК, которые функционируют в зародышевых листках и на стадии органогенеза. Идентифицированы также мРНК ключевых генов, регулирующих созревание клеток всех зародышевых листков: мезенхимального и мезодермального происхождения, а также энто- и эктодермы. Большинство мРНК регуляторных генов присутствует уже в яйцеклетке и зародышевых клетках. Следовательно, в стволовых клетках проявляется общий принцип онтогенеза — работа генов с «опережением», т.е. синтез тех мРНК, которые понадобятся на значительно более поздних стадиях развития. Гены-господа, проблема дифференцировки и стволовые клетки Многочисленные данные, полученные в ходе изучения стволовых клеток, позволили уточнить организацию соответствующих генных сетей (в условиях целостного организма это иногда не так-то просто). В частности, можно выявить пути взаимодействия так называемых генов-господ и генов-рабов. Господами называют ключевые гены, от которых зависит специфика развития данной ткани или органа, рабами — каскады структурных генов (запускаемые генами-господами), обеспечивающих синтез тканеспецифических белков и соответственно формирование того или иного органа или ткани. Использование стволовых клеток в биологии развития позволило подтвердить существование генов-господ, запускающих каскады генов, от которых зависит специализация целых органов, зародышевых листков и отдельных типов клеток. Эта универсальная закономерность присуща всем животным. Так, у дрозофилы есть ген eyeless (безглазости), который обусловливает развитие глаза. Если его заставить работать в необычном месте, то глаза могут появиться на брюхе, на лапках, на крыле и в любом другом месте (рис.3
). Сходный ген Pax6 есть и у млекопитающих. Введенный в геном дрозофилы, он дает тот же эффект, что и собственный ген хозяина. Все это свидетельствует об универсальности эффекта генов-господ. Рис.3. Развитие глаза в необычных местах на теле дрозофилы: а, б — на лапке, в, г — на антенне. Ген pdf-1 выполняет роль триггера, запускающего развитие поджелудочной железы; ген НОХ-11 отвечает за развитие селезенки, ген Cryp o — за развитие сердца, мутации гена НОХD13 приводят к полидактилии верхних и нижних конечностей у человека. Известны гены-господа и для отдельных зародышевых листков. Так, мутация гена casa ova блокирует развитие всей энтодермы, а генов Brachiury и ze a-globi — мезодермы. Наконец, по сигналу соответствующих генов-господ формируются специализированные ткани и типы клеток. Например, ген W 17 инициирует созревание альвеолярного эпителия. В нашей лаборатории совместно с лабораторией В.Тарабыкина (университет Геттингена) открыта новая группа нейрогенов, необходимых для образования нейронов пятого-шестого слоев коры головного мозга. Возможно, определенную регулирующую роль в дифференцировке стволовых клеток играют короткие повторяющиеся последовательности, микро- или минисателлитные. Так, О.В.Подгорная (Санкт-Петербург) обнаружила наличие белков, специфическое связывание которых с тандемными повторами определяет особенности трехмерной организации хроматина. Как известно, от этой организации зависит специфика работы генов. Значит, состояние системы повторяющихся последовательностей (их недорепликация, диминуция или гиперрепликация) может играть важную роль в дифференцировке стволовых клеток. Сегодня очевидно, что индивидуальное развитие регулируется иерархически организованной системой генных ансамблей (сетей). Понять особенности такой регуляции помогают стволовые клетки. В связи с этим большой интерес представляет реконструкция органных структур i vi ro на основе стволовых клеток. Так, М.Томоока с соавторами получили из стволовых нервных клеток структуры, подобные нервной трубке; сходные опыты с диссоциированными клетками гиппокампа поставил в Институте мозга РАМН И.В.Викторов. Предпринимаются также попытки выращивать клетки в специальных колонках для получения органоподобных структур и использования их в клинике. Такие исследования весьма перспективны и для решения фундаментальных задач, и для практического использования в генной и клеточной терапии. Стволовые и камбиальные клетки Давно известно, что почти каждая ткань в организме имеет запас так называемых камбиальных клеток, которые пополняют ее клеточный состав, постоянно тающий от функциональных перегрузок или болезней. При столь пристальном внимании к стволовым клеткам немудрено, что камбиальные клетки преданы забвению. О них вообще как-то стали забывать. А между тем камбиальные клетки — непосредственный участник восстановительных процессов в тканях. Наглядный тому пример — клетки росткового слоя кожи, пополняющие постоянно расходуемый запас зрелых, уже не делящихся клеток кожного покрова. Более того, до открытия стволовых клеток речь шла только о таком способе репарации.
Разве что появилась надежда: ежели петух клюнет, вылечат эффективнее авось в таком случае коллеги-доктора не побоятся нарушить букву закона. Тонкость в том, что ни в России, ни в остальном мире еще не утверждены правила применения стволовых клеток как метода лечения, хотя в тысячах экспериментов с их помощью вылечили, наверное, десятки тысяч больных, в том числе совершенно безнадежных, а инфаркт-инсульт подкрадываются незаметно не успеешь с формальностями. А от тех полуподпольных фирм, которые предлагают «полечиться клеточками», лучше держаться подальше. Сама же процедура такова: в первые дни после травмы или болезни в зону поражения вводятся предварительно размороженные стволовые клетки. Погибшие клетки пораженных органов от этого не оживают, но их заменяют новые. Ну, а обычными способами спорт, закалка вы себя оздоравливаете? PХа! Сижу за компьютером по двенадцать часов в день, о здоровом образе жизни даже не мечтаю. Увы. Марина Еленина, Леонид Левкович-Маслюк Чем болеют и от чего умирают в России Авторы: Александр Чубенко, Евгения Рябцева БОЛЕЗНИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Среди причин смерти в России, как и в других развитых странах, на первом месте (56%) сердечно-сосудистые заболевания, от которых ежегодно умирает около 1 300 000 человек
1. Механизм получения стволовых клеток, проблемы и перспективы использования их в медицине
2. История открытия и применение стволовых клеток
3. Использование телеконференций в медицине
4. Христианская католическая мораль и современные биоэтические проблемы
5. Ветеринарная медицина: основные проблемы и этика научных исследований
9. Об использовании лекарственных растений в фармации и медицине
10. Глобальные проблемы человечества. Использование Мирового океана
11. Проблемы использования и пути развития интернет-компьютерных технологий в России
12. Анализ имущества предприятия и проблемы его эффективного использования
13. Проблемы семейной медицины
14. Почему “организм” этики отторгает эмбриональные стволовые клетки?
17. Социальная медицина (проблемы медицинского страхования)
18. К проблеме нормы в спортивной медицине
20. Зарубежный опыт социальной работы: проблемы и возможности использования в России
21. Водные ресурсы и проблемы их рационального использования
25. Эмбриональные стволовые клетки человека
26. Черноземные почвы и проблемы их хозяйственного использования на Восточно-Европейской равнине
27. Проблема рационального использования земель Нечерноземья
28. Брусника и ее использование в медицине
29. Проводниковая (стволовая) и плексусная анестезия
30. Стволовые клетки
31. Вариативные учебные методические комплекты в начальной школе. Проблемы их использования
32. Бюджет субъекта РФ: проблемы формирования и использования финансовых средств
33. Проблемы формирования и использования финансовых средств регионального бюджета в условиях кризиса
34. Проблемы использования водных ресурсов
35. Использование водных ресурсов и гидролого-экологические проблемы водных объектов суши
36. Ограниченность ресурсов и проблемы их использования
37. Проблема ансамбля в архитектуре XVII века (барокко)
42. Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме
43. Проблема происхождения и эволюции человека
44. Нобелевские премии по медицине и физиологии
45. Проблемы обеспечения продовольствием и перенаселение Земли
47. Великобритания (расширенный вариант реферата 9490)
48. Демографические проблемы России
49. Пищевая промышленность Украины. Проблемы и перспективы развития
50. Проблема применения моделей устойчивого развития на региональном уровне
51. Проблемы добычи алмазов в Якутии
52. Проблемы формирования промышленности европейского севера России
53. Сырьевая и энергетическая проблема мира
57. Угольная промышленность мира. Проблемы и перспективы
58. Рост населения, проблема продовольствия
59. Деятельность международных организаций ООН в решении глобальной продовольственной проблемы
60. Бюджетный дефицит и государственный долг: теория проблемы и ее проявление в российской экономике
61. Использование ассимиляционного региона /в экономике Курганской области/
62. Платежи за использование природных ресурсов
63. Проблеми формування i виконання мiсцевих бюджетiв
64. Проблемы налогооблажения в странах переходного периода
65. Проблемы пенсионного обеспечения в РФ
66. Проблемы финансирования расходов на управление в Российской Федерации
67. Проблемы формирования доходной части бюджета Ханты-Мансийского Автономного Округа
68. Государственный долг России: проблемы и решения
69. Проблемы связанные с правами, свободами и обязанностями иностранных граждан и лиц без гражданства
73. Проблемы защиты авторского права в сфере web-журналистики Рунета
74. Особенности и проблемы правового регулирования договора строительного подряда
76. Проблема отношений всей России с Кавказом
77. Проблема Курильских островов в отношениях СССР/России и Японии во второй половине XX-нач. XXI вв.
78. Бюджетный дефицит и профицит. Проблемы балансирования государственного бюджета на Украине
79. Актуальные проблемы Украины в 2003-2004годах
80. Выборы: декларации и действительность (Некоторые проблемы избирательного права в современной России)
82. Приватизация муниципального жилищного фонда: Проблемы и правовые последствия
83. Налоговая система России: сущность, проблемы, перспективы развития
84. Актуальные проблемы возмещения налога на добавленную стоимость при экспорте товаров за пределы РФ
89. Проблемы страхования автотранспорта в России
90. Проблемы сочетания представительного и прямого правления
91. Проблемы законности в Российской Федерации
92. Договоры в сфере найма труда: проблемы отраслевого разграничения
93. Земля как объект использования и охраны в Республике Молдова
94. Свинец и проблемы экологии
95. Глобальные проблемы современности
97. Способы перевода просторечия, использованного в романе А. Силлитоу "Ключ от двери", на русский язык
98. Использование видео на уроках английского языка
99. Художественные средства и их использование в творчестве живописцев авангарда начала XX века