Медицинские надежды на стволовые клетки: результаты скромные

https://ria.ru/20190309/1551627354.html

Медицинские надежды на стволовые клетки: результаты скромные

Медицинские надежды на стволовые клетки: результаты скромные — РИА Новости, 09.03.2019

Медицинские надежды на стволовые клетки: результаты скромные

Стволовые клетки исследуют уже больше полувека. Ученые создают их из обычных взрослых клеток, моделируют с их помощью различные болезни, выращивают органоиды… РИА Новости, 09.03.2019

2019-03-09T08:00

2019-03-09T08:00

2019-03-09T07:56

клетки

наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn25.img.ria.ru/images/155159/83/1551598383_0:319:3072:2047_1920x0_80_0_0_ea67ef115b9d82f17c8005e922b28fc0.jpg

МОСКВА, 9 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Стволовые клетки исследуют уже больше полувека. Ученые создают их из обычных взрослых клеток, моделируют с их помощью различные болезни, выращивают органоиды для трансплантации. Однако терапевтические методы использования стволовых клеток в большинстве случаев не выходят за рамки лабораторий и клинических испытаний.Клеточные яслиВ конце января мир облетела новость: в Японии после успешных клинических испытаний одобрили лечение травм спинного мозга с помощью стволовых клеток. Учитывая, что еще несколько лет назад этот метод отрабатывали исключительно на лабораторных грызунах, прогресс по медицинским меркам стремительный. До сих пор широко практиковали только одну технологию лечения стволовыми клетками — пересадку костного мозга больным лейкемией.Стволовые клетки есть у всех растений и животных, включая человека. Это недозрелые структуры, способные превратиться в любой тип специальных клеток: кровеносные тельца, нейроны, клетки кожи, кости, мышцы, зуба. С их помощью ткани организма постоянно в течение жизни обновляются. Например, клетки слизистой кишечника меняются каждую неделю.Стволовые клетки в теории описывали в начале XX века. Впервые предположение об их существовании высказал биолог из Санкт-Петербурга Александр Максимов. Экспериментально это подтвердили в 1960-е годы канадские ученые Эрнест Маккалох и Джеймс Тилл.Они подвергали мышей смертельной дозе рентгеновского излучения, убивая таким образом систему кроветворения, затем пересаживали им разные типы клеток от здоровых особей. Так исследователи увидели, что крови помогают восстановиться клетки костного мозга, причем, чтобы запустить процесс обновления, достаточно всего одной здоровой клетки, но она должна быть незрелой. Сейчас пересадка костного мозга используется для лечения болезней крови по всему миру.Божественная глина для организмаЛюбой многоклеточный организм вырастает из небольшой колонии стволовых клеток. Если ее разделить, к примеру, на две части, то из каждой сформируется полноценный зародыш. Эмбриональные стволовые клетки могут бесконечно делиться в пробирке. Это свойство используют, чтобы создавать клеточные культуры для лабораторных экспериментов и тестирования будущих лекарств. В отличие от стволовых клеток во взрослом организме, служащих для обновления определенного органа, эмбриональные стволовые клетки способны превратиться в любой тип клеток. За это их стали называть плюрипотентными, то есть клетками с многочисленными возможностями.Технически можно получить эмбриональные стволовые клетки даже взрослого человека. Для этого нужна донорская яйцеклетка. Из нее удаляют ядро, где хранится ДНК, и помещают туда ядро клетки другого человека. Затем яйцеклетку заставляют делиться и получают эмбрион, развитие которого прекращают на самой ранней стадии. Впервые это продемонстрировал в 2018 году американский генетик Шухрат Миталипов.Пока эти достижения не имеют практического применения, поскольку опыты с эмбриональными клеточными культурами разрешены исключительно в исследовательских целях.Омоложение взрослых клетокСтволовые клетки в сложившемся организме отличаются от эмбриональных тем, что они уже слегка «повзрослели», то есть расположились в каких-либо органах и готовы превращаться в нужный тип ткани. Процесс этот необратим. Если клетка стала, к примеру, эпидермальной клеткой кожи, то обратно стволовой ей не быть. Так считали до 2006 года, пока японский ученый Синъя Яманака не открыл способ генетического перепрограммирования зрелых (соматических) клеток в стволовые. Из нескольких десятков генов, запускающих развитие эмбриона и впоследствии перестающих работать, он выделил четыре ключевых. Ученый попробовал включить их в зрелых клетках мыши, и это сработало — они приобрели способности незрелых.Белки, вырабатываемые этими четырьмя генами, — Oct4, Sox2, Klf4 и с-Myc — называют теперь «коктейлем Яманаки». В 2012 году за это достижение ученый удостоился Нобелевской премии.Открытие Яманаки буквально развязало руки ученым по всему миру и породило волну исследований с этими новообращенными объектами (их называют индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками). Биологами овладела идея пересадки плюрипотентных стволовых клеток в любой поврежденный или состарившийся орган, чтобы его восстановить. Однако реальность оказалась сложнее. Подсаженные стволовые клетки не приживались, погибали, вызывали побочные эффекты либо просто не оказывали никакого действия. Авторы Кокрейновского систематического обзора (эта организация исследует научные доказательства медицинских манипуляций) в 2015 году проанализировали данные о добавлении стволовых к собственным жировым клеткам пациента при трансплантации молочных желез. Рекламирующие эту процедуру клиники заявляют о том, что приживление в таком случае проходит лучше. Однако аналитики не нашли никаких подтверждений положительного эффекта процедуры — наоборот, указывали на ее возможную опасность.В то же время в систематическом обзоре Кокрейна в 2014 году отмечался положительный эффект в результате лечения травм позвоночника мезенхимальными стволовыми клетками, после которого двигательные функции восстанавливались быстрее. Эти эксперименты в те годы делали исключительно на грызунах и, как показала практика, их результаты применимы для лечения людей. В мире сохраняется колоссальный интерес к стволовым клеткам, потому что они открывают путь к терапии многих заболеваний: нейродегенеративных, сердечно-сосудистых, сахарного диабета, повреждений сетчатки глаза, наследственных. Ученые изучают возможность выращивать из стволовых клеток новые зубы, восстанавливать суставы.

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/155159/83/1551598383_540:299:2872:2048_1920x0_80_0_0_de241265c1c09412b6d841daeb559217.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

клетки

МОСКВА, 9 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Стволовые клетки исследуют уже больше полувека. Ученые создают их из обычных взрослых клеток, моделируют с их помощью различные болезни, выращивают органоиды для трансплантации. Однако терапевтические методы использования стволовых клеток в большинстве случаев не выходят за рамки лабораторий и клинических испытаний.

Клеточные ясли

В конце января мир облетела новость: в Японии после успешных клинических испытаний одобрили лечение травм спинного мозга с помощью стволовых клеток. Учитывая, что еще несколько лет назад этот метод отрабатывали исключительно на лабораторных грызунах, прогресс по медицинским меркам стремительный. До сих пор широко практиковали только одну технологию лечения стволовыми клетками — пересадку костного мозга больным лейкемией.

Стволовые клетки есть у всех растений и животных, включая человека. Это недозрелые структуры, способные превратиться в любой тип специальных клеток: кровеносные тельца, нейроны, клетки кожи, кости, мышцы, зуба. С их помощью ткани организма постоянно в течение жизни обновляются. Например, клетки слизистой кишечника меняются каждую неделю.

Стволовые клетки в теории описывали в начале XX века. Впервые предположение об их существовании высказал биолог из Санкт-Петербурга Александр Максимов. Экспериментально это подтвердили в 1960-е годы канадские ученые Эрнест Маккалох и Джеймс Тилл.

Они подвергали мышей смертельной дозе рентгеновского излучения, убивая таким образом систему кроветворения, затем пересаживали им разные типы клеток от здоровых особей. Так исследователи увидели, что крови помогают восстановиться клетки костного мозга, причем, чтобы запустить процесс обновления, достаточно всего одной здоровой клетки, но она должна быть незрелой. Сейчас пересадка костного мозга используется для лечения болезней крови по всему миру.

Божественная глина для организма

Любой многоклеточный организм вырастает из небольшой колонии стволовых клеток. Если ее разделить, к примеру, на две части, то из каждой сформируется полноценный зародыш.

Эмбриональные стволовые клетки могут бесконечно делиться в пробирке. Это свойство используют, чтобы создавать клеточные культуры для лабораторных экспериментов и тестирования будущих лекарств. В отличие от стволовых клеток во взрослом организме, служащих для обновления определенного органа, эмбриональные стволовые клетки способны превратиться в любой тип клеток. За это их стали называть плюрипотентными, то есть клетками с многочисленными возможностями.

Технически можно получить эмбриональные стволовые клетки даже взрослого человека. Для этого нужна донорская яйцеклетка. Из нее удаляют ядро, где хранится ДНК, и помещают туда ядро клетки другого человека. Затем яйцеклетку заставляют делиться и получают эмбрион, развитие которого прекращают на самой ранней стадии. Впервые это продемонстрировал в 2018 году американский генетик Шухрат Миталипов.

Пока эти достижения не имеют практического применения, поскольку опыты с эмбриональными клеточными культурами разрешены исключительно в исследовательских целях.

Омоложение взрослых клеток

Стволовые клетки в сложившемся организме отличаются от эмбриональных тем, что они уже слегка «повзрослели», то есть расположились в каких-либо органах и готовы превращаться в нужный тип ткани. Процесс этот необратим. Если клетка стала, к примеру, эпидермальной клеткой кожи, то обратно стволовой ей не быть.

Так считали до 2006 года, пока японский ученый Синъя Яманака не открыл способ генетического перепрограммирования зрелых (соматических) клеток в стволовые. Из нескольких десятков генов, запускающих развитие эмбриона и впоследствии перестающих работать, он выделил четыре ключевых. Ученый попробовал включить их в зрелых клетках мыши, и это сработало — они приобрели способности незрелых.

Белки, вырабатываемые этими четырьмя генами, — Oct4, Sox2, Klf4 и с-Myc — называют теперь «коктейлем Яманаки». В 2012 году за это достижение ученый удостоился Нобелевской премии.

Открытие Яманаки буквально развязало руки ученым по всему миру и породило волну исследований с этими новообращенными объектами (их называют индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками). Биологами овладела идея пересадки плюрипотентных стволовых клеток в любой поврежденный или состарившийся орган, чтобы его восстановить. Однако реальность оказалась сложнее. Подсаженные стволовые клетки не приживались, погибали, вызывали побочные эффекты либо просто не оказывали никакого действия.

Авторы Кокрейновского систематического обзора (эта организация исследует научные доказательства медицинских манипуляций) в 2015 году проанализировали данные о добавлении стволовых к собственным жировым клеткам пациента при трансплантации молочных желез. Рекламирующие эту процедуру клиники заявляют о том, что приживление в таком случае проходит лучше. Однако аналитики не нашли никаких подтверждений положительного эффекта процедуры — наоборот, указывали на ее возможную опасность.В то же время в систематическом обзоре Кокрейна в 2014 году отмечался положительный эффект в результате лечения травм позвоночника мезенхимальными стволовыми клетками, после которого двигательные функции восстанавливались быстрее. Эти эксперименты в те годы делали исключительно на грызунах и, как показала практика, их результаты применимы для лечения людей.

В мире сохраняется колоссальный интерес к стволовым клеткам, потому что они открывают путь к терапии многих заболеваний: нейродегенеративных, сердечно-сосудистых, сахарного диабета, повреждений сетчатки глаза, наследственных. Ученые изучают возможность выращивать из стволовых клеток новые зубы, восстанавливать суставы.

Эмбриональные стволовые клетки — это… Что такое Эмбриональные стволовые клетки?

Данные в этой статье приведены по состоянию на 2010. Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) — тип плюрипотентных клеток млекопитающих, поддерживаемых в культуре. Получают из внутренней клеточной массы бластоцисты на ранней стадии развития зародыша. Зародыш человека достигает стадии бластоцисты спустя 5-6 дней после оплодотворения, бластоциста человека состоит из 50-150 клеток.

Эмбриональные стволовые клетки являются плюрипотентными. Это означает, что они могут дифференцироваться во все три первичных зародышевых листка: эктодерму, энтодерму и мезодерму. Таким образом образуются более 220 видов клеток. Свойство плюрипотентности отличает эмбриональные стволовые клетки от полипотентных клеток, которые могут дать начало лишь ограниченному количеству типов клеток. В отсутствие стимулов к дифференциации in vitro эмбриональные стволовые клетки могут поддерживать плюрипотентность в течение многих клеточных делений. Наличие плюрипотентных клеток у взрослого организма остается объектом научных дискуссий, хотя исследования показали, что существует возможность образования плюрипотентных клеток из фибробластов взрослого человека.

[1]

Ввиду пластичности и потенциально неограниченного потенциала самообновления эмбриональные стволовые клетки имеют перспективы применения в регенеративной медицине и замещении поврежденных тканей. Однако в настоящий момент не существует никакого медицинского применения эмбриональных стволовых клеток. Стволовые клетки взрослых организмов и стволовые клетки спинного мозга используются для терапии различных заболеваний. Некоторые заболевания крови и иммунной системы (в том числе генетические) могут быть излечены стволовыми клетками неэмбрионального происхождения.^{[источник не указан 93 дня]} Разрабатываются методы лечения с помощью стволовых клеток таких патологий, как онкологические заболевания, юношеский диабет, синдром Паркинсона, слепота и нарушения работы спинного мозга

[источник не указан 93 дня]

Существуют как этические, так и технические затруднения, связанные с трансплантацией гематопоэтических стволовых клеток. Эти проблемы связаны, в том числе, с гистосовместимостью. Такие проблемы могут быть разрешены при использовании собственных стволовых клеток или путем терапевтического клонирования.

Для дифференциации эмбриональных стволовых клеток достаточно подействовать на них факторами роста. Например, эмбриональные стволовые клетки мыши, дифференцированные in vitro в нейральные клетки, были использованы для восстановления повреждённого спинного мозга крысы. Для получения гепатоцитов был использован бутират натрия, а для получения гемопоэтических стволовых клеток трансдуцировали эмбриональные СК генами Cdx, HoxB4.

История исследований и разработок

Выделение и культура

in vitro

Стволовые клетки были выделены при анализе тератокарциномы. В 1964 году исследователи показали, что клетки тератокарциномы остаются недифференцированными в культуре клеток. Такие стволовые клетки называют эмбриональными клетками карциномы.

[2] Исследователи показали, что первичные эмбриональные зародышевые клетки могут размножаться в культуре и могут образовывать разные типы клеток.

Эмбриональные стволовые клетки выделили из мышиных эмбрионов в 1981 году Мартин Эванс и Мэтью Кауфман, а также независимо от них Гэйл Мартин^[3][4]. Прорыв в исследовании эмбриональных стволовых клеток человека произошел в ноябре 1998 года в группе Джеймса Томсона в Университете Висконсина. Ученые выделили такие клетки из бластоцисты человека^[5].

Загрязнения веществами, которые используют для поддержания клеточных культур

Сетевая версия журнала Nature Medicine опубликовало в январе 2005 года материал, согласно которому стволовые клетки человека, которые доступны для исследований, финансируемых федеральными грантами, загрязнены молекулами сред для культивирования клеток животного происхождения

[6]. Для поддержания плюрипотентности активно делящихся клеток часто используют клетки животного происхождения (обычно это клетки мышей). Выяснилось, что это порождает ряд проблем; в частности, оказалось, что сиаловая кислота животного происхождения сужает возможности применения эмбриональных стволовых клеток для терапевтических целей^[7]

В работе, опубликованной в журнале Lancet Medical Journal 7 марта 2005 года^[8], детально описана методика культивирования новой линии стволовых клеток в среде, полностью свободной от клеток и сыворотки животного происхождения. После более чем шестимесячного периода культивирования в недифференцированном состоянии эти клетки могли дифференцироваться в клетки всех трех зародышевых листков как в составе тератом, так и в культуре.

Терапевтические применения

23 января 2009 года началась первая фаза клинических испытаний по трансплантации популяции человеческих эмбриональных стволовых клеток пациентам с травмами спинного мозга

[9]. Данное исследование было основано на результатах, полученных группой Ханса Кейрстеда с соавт. в университете города Ирвин, Калифорния, США, финансируемых Корпорацией Geron (Menlo Park, Калифорния, США). Результаты данного эксперимента показали улучшение локомоторной проводимости у крыс с травмами спинного мозга. На седьмой день после трансплантации, эмбриональные стволовые клетки человека дифференцировались в олигодендроциты.^[10]

В Российской Федерации терапевтическое применение эмбриональных клеток станет возможным после принятия закона «О применении биомедицинских технологий в медицинской практике»^[11], который должен был рассматриваться Госдумой РФ в 2011 году.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSC или iPS) удалось получить из клеток различных тканей (в первую очередь фибробластов) с помощью их перепрограммирования методами генетической инженерии.

В ранних работах iPS пытались получить путём слияния «взрослых» клеток с ЭСК

[12]. В 2006 г были получены iPS из сперматогониев мышей и людей^[13].

В 2008 г были разработаны методы перепрограммирования клеток путем введения в них «эмбриональных» генов (в первую очередь генов транскрипционных факторов Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc и Nanog) с помощью аденовирусов и других векторов»^[14][15] При этом выяснилось, что перепрограммирование может индуцироваться временной экспрессией введённых генов, без их встраивания в геном клеток. Перепрограммирование клеток с целью превращения их в iPS было признано журналом Science главным научным прорывом 2008 г^[16]

В 2009 году была опубликована работа, в которой с помощью метода тетраплоидной комплементации впервые было показано, что iPS могут давать полноценный организм, в том числе и его клетки зародышевого пути^[17]. iPS, полученные из фибробластов кожи мышей с помощью трансформации с использованием ретровирусного вектора, в некотором проценте случаев дали здоровых взрослых мышей, которые были способны нормально размножаться. Таким образом, впервые были получены клонированные животные без примеси генетического материала яйцеклеток (при стандартной процедуре клонирования митохондриальная ДНК передается потомству от яйцеклетки реципиента).

Можно надеяться, что теперь для получения плюрипотентных клеток не придется использовать человеческие эмбрионы, что снимает многие этические проблемы, связанные с практическим применением стволовых клеток.

См. также

Примечания

1. ↑ Department of Stem Cell Biology, Institute for Frontier Medical Sciences, Kyoto University, Kyoto (August 25, 2006). «Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors». Cell.
2. ↑ Andrews P, Matin M, Bahrami A, Damjanov I, Gokhale P, Draper J (2005). «Embryonic stem (ES) cells and embryonal carcinoma (EC) cells: opposite sides of the same coin».
   Biochem Soc Trans 33 (Pt 6): 1526–30. DOI:10.1042/BST20051526. PMID 16246161.
3. ↑ Evans M, Kaufman M (1981). «Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos». Nature 292 (5819): 154–6. DOI:10.1038/292154a0. PMID 7242681.
4. ↑ Martin G (1981). «Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells». Proc Natl Acad Sci U S A 78 (12): 7634–8. DOI:10.1073/pnas.78.12.7634. PMID 6950406.
5. ↑ Thomson J, Itskovitz-Eldor J, Shapiro S, Waknitz M, Swiergiel J, Marshall V, Jones J (1998). «Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts». Science 282 (5391): 1145–7. DOI:10.1126/science.282.5391.1145. PMID 9804556.
6. ↑ Ebert, Jessica (24 January 2005). «Human stem cells trigger immune attack». News from «Nature» (Nature Publishing Group). DOI:»10.1038/news050124-1 «. Проверено 2009-02-27.
7. ↑ Access to articles : Nature Medicine
8. ↑ Human embryonic stem cells derived without feeder cells, Irina Klimanskaya, The Lancet, Volume 365, Issue 9471, Pages 1636—1641, 7 May 2005. doi:10.1016/S0140-6736(05)66473-2
9. ↑ FDA approves human embryonic stem cell study — CNN.com. Архивировано из первоисточника 28 марта 2012.
10. ↑ Keirstead HS, Nistor G, Bernal G, et al (May 2005). «Human embryonic stem cell-derived oligodendrocyte progenitor cell transplants remyelinate and restore locomotion after spinal cord injury». J. Neurosci. 25 (19): 4694–705. DOI:10.1523/JNEUROSCI.0311-05.2005. PMID 15888645.
11. ↑ Приказ минздрава о формировании рабочей группы по проекту ФЗ «О применении биомедицинских технологий в медицинской практике» (ПРИКАЗ от 26 февраля 2009 года N 80)
12. ↑ http://elementy.ru/news/164751 Источником эмбриональных стволовых клеток может стать человеческая кожа
13. ↑ http://elementy.ru/news/430176 Получены «этичные» эмбриональные стволовые клетки. Александр Сергеев.
14. ↑ http://elementy.ru/news/430912 Ученые разработали новый метод получения стволовых клеток Елена Наймарк
15. ↑ Matthias Stadtfeld, Masaki Nagaya, Jochen Utikal, Gordon Weir, Konrad Hochedlinger. Induced Pluripotent Stem Cells Generated Without Viral Integration // Science. V. 322. P. 945—949 (7 November 2008). DOI: 10.1126/science.1162494.
16. ↑ http://elementy.ru/news/430958 Год перепрограммированных клеток. П. Петров
17. ↑ Xiao-yang Zhao1, Wei Li1, Zhuo Lv1,, Lei Liu1, Man Tong1, Tang Hai1, Jie Hao1, Chang-long Guo1, Qing-wen Ma, Liu Wang, Fanyi Zeng, Qi Zhou. iPS cells produce viable mice through tetraploid complementation. Nature 461, (3 September 2009), 86-90

Ссылки

Стволовые клетки и их источники

Сегодня о стволовых клетках слышали многие, в том числе далекие от науки люди. Однако далеко не все понимают, что такое стволовые клетки, откуда берутся и где «обитают» стволовые клетки. Стволовыми называют клетки, не имеющие «специализации» и способные делиться, превращаясь в любой вид ткани — скелетные мышцы, нейроны, кровь, ткань печени и так далее. Стволовые клетки играют роль универсальных «запасных частей», которые используются организмом для починки или восстановления разных тканей. Еще в 60-70-е годы советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков впервые обнаружили, что «центральным складом» стволовых клеток в нашем организме является костный мозг. Проблема лишь в том, что с возрастом содержание стволовых клеток в костном мозге, а также способность организма их вырабатывать резко падают. Выход нашли во введении стволовых клеток извне. Но откуда же их взять? Наиболее изученным источником стволовых клеток является донорский костный мозг. Но донорского костного мозга не хватает даже для больных, страдающих заболеваниями крови. Есть и другой источник стволовых клеток — эмбрион ранней стадии развития. Из материала, полученного во время абортов или в результате искусственного оплодотворения «в пробирке», можно получить эмбриональные стволовые клетки. Эмбриональные стволовые клетки значительно более универсальны, чем более «узкоспециализированные» стволовые клетки из взрослого организма. Однако вопрос применения эмбриональных стволовых клеток в медицине еще недостаточно хорошо изучен. Не переродятся ли они в безудержно размножающиеся раковые клетки? Безопаснее использовать взрослые, или, как их называют, постнатальные (полученные после рождения) стволовые клетки. А получить их вполне реально, поскольку существует достаточно безопасный и дешевый источник. Это кровь пуповины новорожденных, которая очень «богата» стволовыми клетками. Источник практически неиссякаемый. Кроме того, сбор пуповинной крови не вызывает ни этических, ни серьезных технологических проблем. Если создать банк образцов такой крови, то он сможет полностью заменить всю систему сбора костного мозга для пересадки! Стволовые клетки, полученные из пуповины, практически универсальны и могут быть использованы для лечения многих людей, страдающих, как уже говорилось, самыми разными недугами.

Стволовые клетки ? наша новая Вавилонская башня?

Библейская притча о Вавилонской башне имеет много общего, ассоциативного и аллегоричного не только с современной цивилизацией, но и с новейшими достижениями науки, в том числе в области биологии, генетики, медицины. Эволюция, бурное развитие науки, в частности медицинской, не только расширяют наши возможности и позволяют человечеству укрепить свое здоровье, увеличить продолжительность и качество жизни, но и ставят множество новых трудноразрешимых задач, которые с каждым разом становятся все более и более запутанными и многогранными. Параллельно со своим развитием медицина сталкивается со все бо льшим числом не только сугубо специализированных, но и сложных смежных проблем этического и юридического плана. Вопрос получения и использования эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) ? один из таких.

Как 20 лет тому назад вопрос клонирования или искусственного оплодотворения, тема ЭСК сегодня ? одна из наиболее обсуждаемых и полемических. В некоторых странах блокируют всяческую возможность исследования подобных тем, в других пытаются законодательно регулировать их, в третьих существуют различные предпосылки к спекулированию данной темой. Безусловно, этим материалом мы не сможем расставить все по углам. Скорее, даже наоборот ? зародим множество сомнений, что, возможно, подтолкнет многих к более внимательному и критичному отношению к этой теме: всё знают, когда ничего не знают, ? со знанием приходит сомнение…

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки — это клетки, обнаруженные у большинства многоклеточных организмов, для которых характерной особенностью является их способность к самовоспроизведению с дальнейшей дифференциацией в различные типы специализированных клеток. Стволовые клетки, считают исследователи, могут помочь восполнить недостаток других клеток, которые были повреждены в результате заболевания, травмы или естественного износа. При делении стволовой клетки каждая новая клетка получает возможность либо остаться стволовой, либо же превратиться в клетку другого типа, обладающую более специализированными функциями, как, например, нервные клетки, клетки кожи или красные кровяные тельца…

Сам термин «стволовая клетка» был введен в научный обиход русским гистологом Александром Максимовым (1874–1928), который постулировал существование стволовой кроветворной клетки. На заседании Общества гематологов в Берлине 1 июня 1909 г. он ввел понятие «stammzelle» (нем.), подразумевая под этим определением лимфоцит в более широком значении слова как клетку, способную быть стволовой в современном понимании (Maximow A., 1909). Исследования же в области изучения стволовых клеток возникли как следствие работ канадских ученых — Эрнеста МакКуллоха (Ernest A. McCulloch) и Джеймса Тилла (James E. Till) в 1960-х годах, а затем и Дональда Меткалфа (Donald Metcalf) с сотрудниками в 1970-х годах (Becker A.J., McCulloch E.A., Till J.E., 1963rel=»nofollow»> ; Siminovitch L., McCulloch E.A., Till J.E., 1963rel=»nofollow»> ; Metcalf D., Moore M.A.S., 1971). В результате этих исследований были обнаружены два типа стволовых клеток млекопитающих: эмбриональные стволовые клетки (еmbryonic stem cells — ES cells), которые были выделены из внутренней клеточной массы на ранней стадии развития зародыша — бластоциста, и взрослые стволовые клетки (adult stem cells), которые найдены во взрослых тканях. В развивающемся эмбрионе стволовые клетки могут дифференцироваться во все специализированные эмбриональные ткани. Во взрослых организмах стволовые клетки и клетки-предшественники (progenitor cells) выступают в качестве регенеративной системы, пополняя количество специализированных клеток, а также поддерживая нормальный обмен регенеративных органов, таких как кровь, кожа или ткани кишечника. Позже была получена третья разновидность стволовых клеток — индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells — iPSC или iPS), которые удалось получить из клеток различных тканей (в первую очередь фибробластов) с помощью их перепрограммирования методами генной инженерии. В 1981 г. ЭСК впервые были независимо получены из эмбрионов мыши двумя группами ученых, возглавляемыми Мартином Эвансом (Martin Evans) и Мэтью Коуфманом (Matthew Kaufman) из отдела генетики Кембриджского университета (Department of Genetics, University of Cambridge), которые впервые опубликовали результаты своих исследований в июле 1981 г. в журнале «Nature» (Evans M., Kaufman M., 1981rel=»nofollow»>). Гэйл Мартин (Gail R. Martin) из отдела анатомии Университета Калифорнии (University of California; Сан-Франциско) опубликовала свою работу в декабре того же года и ввела термин «эмбриональная стволовая клетка» (Martin G., 1981rel=»nofollow»> ). Она показала, что эмбрионы могут быть культивированы in vitro и что ЭСК могут быть получены из этих эмбрионов. Почти 20 лет спустя, в 1998 г., произошел прорыв, когда исследователи во главе с Джеймсом Томсоном (James Thomson) из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) первыми разработали технику по выделению и культивированию человеческих ЭСК (human embryonic stem cells — h-ES cells) в клеточной культуре (Thomson J., Itskovitz-Eldor J., Shapiro S. et al., 1998rel=»nofollow»>).

Все эти разновидности стволовых клеток обладают такими свойствами, как способность к продолжительному выживанию, делению и само­воспроизведению, а также отсутствие у них какой-либо специализации («tabula rasa») и способность впоследствии развиваться в специализированные типы клеток (Friedenstein A.J. et al., 1974; Friedenstein A.J., Gorskaja J.F., Kulagina N.N., 1976; www.fda.govrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>).

ЭСК являются плюрипотентными стволовыми клетками, то есть способными дифференцироваться во все типы (все три типа зародышевых листков — эктодерму, эндодерму и мезодерму) (Ying Q.L., Nichols J., Chambers I. et al., 2003rel=»nofollow»>). Их получают из внутренней клеточной массы бластоциста, или эмбриона на самой ранней стадии его развития (Thomson et. аl., 1998rel=»nofollow»>). Человеческие эмбрионы достигают стадии бластоциста на 4–5-е сутки после оплодотворения и состоят из 50–150 ячеек. Плюрипотентность отличает ЭСК от взрослых стволовых клеток; в то время как ЭСК могут генерировать все типы клеток в теле, взрослые стволовые клетки являются мультипотентными и могут генерировать только ограниченное количество типов клеток. Дополнительно, при определенных условиях, ЭСК способны делиться бесконечное число раз. Это позволяет ЭСК использовать в качестве полезных инструментов как для исследований, так и в регенеративной медицине, потому как они способны генерировать безграничное количество себе подобных клеток с целью продолжительного исследования или применения в клинике, о чем речь пойдет немного ниже.

Вместе с тем с обнаружением и выделением стволовых клеток возник ряд вопросов этического характера. Отчасти причиной этого является то, что большинство известных способов извлечения стволовых клеток сопровождается деструктивными действиями. Правда, к настоящему времени было разработано еще несколько источников их получения. Так, 23 августа 2006 г. в онлайн-выпуске журнала «Nature» было опубликовано письмо д-ра Роберта Лэнза (Robert Lanza), медицинского директора компании «Advanced Cell Technology Inc.» (Вустер, Массачусетс), в котором он заявил, что его команда нашла способ извлечения ЭСК, позволяющий избежать деструкции эмбриона (Klimanskaya I., Chung Y., Becker S. et al., 2006rel=»nofollow»>). Отчасти это может снять некоторые этические вопросы, равно как и вопросы получения стволовых клеток из костного мозга, пуповинной крови, кожи и пр. Например, 16 января 2008 г. калифорнийская биотехнологическая компания «Stemagen Corp.» объявила о создании первых нескольких эмбрионов, выросших до стадии бластоциста из единичных клеток кожи, взятых у взрослых индивидов (www.stemagen.comrel=»nofollow»>; news.bbc.co.ukrel=»nofollow»>; www.geneticsandsociety.orgrel=»nofollow»>). Кроме этого, в настоящее время большое внимание уделяется извлечению ЭСК из так называемых лишних бластоцистов, по тем или иным причинам невостребованным, но приготовленным с целью экстракорпорального оплодотворения.

В то же время с использованием стволовых клеток в терапии заболеваний, кроме этических, существует еще и ряд технических проблем, как, например, реакция «трансплантат против хозяина» (graft-versus-host disease — GVHD), связанная с аллогенной трансплантацией стволовых клеток (allogeneic stem cell transplantation). Однако эти вопросы, связанные с тканевой совместимостью, могут быть решены путем использования стволовых клеток, взятых у той же самой взрослой особи (аутоло­гическое донорство), путем терапевтического клонирования, хранения стволовых клеток пуповинной крови в специальных криобанках или же перепрограммирования соматических клеток (например получение iPSC).

Питер Брейгель Старший, «Вавилонская башня», 1563 г. (Музей истории искусств; Вена, Австрия)

В настоящее время продолжаются также исследования по снижению вероятности отторжения дифференцированных клеток, полученных из ЭСК. Одна из возможностей предотвратить такое отторжение — это создать ЭСК, генетически идентичные пациенту, которому их подсаживают. Это возможно посредством терапевтического клонирования — пересадки ядер соматических клеток, при которой из яйцеклетки (ооцита) изымают ядро и заменяют ядром с ДНК реципиента. После многих митотических делений культуры данная клетка образует бластоцист (раннюю стадию эмбриона, состоящую из приблизительно 100 клеток) с ДНК, почти идентичной таковой у реципиента. В ноябре 2008 г. в журнале «Science» группа американских ученых из Гарвардского института стволовых клеток (Harvard Stem Cell Institute) во главе с Конрадом Хохедлингером (Konrad Hochedlinger) разработала новый метод получения стволовых клеток, который предполагает преобразование соматической клетки в стволовую с помощью аденовирусных векторов (Stadtfeld M., Nagaya M., Utikal J. et al., 2008rel=»nofollow»>). Несмотря на то что аденовирусные векторы имеют очень низкую эффективность перепрограммирования клеток (при ретровирусном переносе 0,01–0,1%, при аденовирусном — 0,0001–0,001%), у метода есть несколько важнейших преимуществ: отсутствие раковых новообразований (как в случае применения ретровирусного вектора), отсутствие вирусных вставок и потому идентичность геному эмбриональной клетки.

Это позволяет проводить исследование эффективности терапии с помощью стволовых клеток, например, возрастной макулопатии, при которой погибшие клетки макулы (колбочки, ответственные за цветное зрение и различение мелких деталей) планируется заменять в ходе хирургической операции новыми клетками, выращенными из ЭСК. По мнению исследователей из Института офтальмологии Университетского колледжа Лондона (Institute of Ophthalmology University College London) и лондонской офтальмологической больницы Мурфилдс (Moorfields eye hospital), через 6–7 лет подобная операция может стать рутинной и будет продолжаться около часа (www.timesonline.co.uk rel=»nofollow»>).

Использование стволовых клеток вне эксперимента, кроме отторжения, может быть связано с еще одной проблемой — загрязнением этих клеток реактивами, используемыми для их выращивания в клеточной культуре. Так, в онлайн-выпуске журнала «Nature Medicine», опубликованном 24 января 2005 г., появилась статья, в которой отмечалось, что человеческие ЭСК из Центра научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (Federally Funded Research and Development Centers — FFRDCs) контаминированны частицами молекул животного происхождения, попавшими из среды, применяемой для культивирования клеток, которые используются для поддержания плюрипотентности активно делящихся клеток. Это порождает ряд проблем; в частности, оказалось, что сиаловая кислота животного происхождения, как считают ученые из Калифорнийского университета (University of California, Сан-Диего), сужает возможности применения ЭСК с терапевтической целью (www.nature.comrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>; Ebert J., 2005rel=»nofollow»>; Martin M.J., Muotri A., Gage F. et al., 2005rel=»nofollow»>). Однако результаты исследования, опубликованные 8 марта 2005 г. в онлайн-версии журнала «The Lancet», продемонстрировали возможность создания новой линии стволовых клеток, полученных из человеческих эмбрионов в условиях, лишенных клеток или сыворотки животного происхождения. После более чем 6 мес недифференцированной пролиферации эти клетки продемонстрировали способность к формированию производных всех трех зародышевых листков как in vitro, так и в тератоме. Эти свойства были также успешно закреплены (для более чем 30 пассажей) в линиях стволовых клеток (Klimanskaya I., Chung Y., Meisner L. et al., 2005rel=»nofollow»>).

Перемен, мы ждем перемен

Однако кроме этических и биологических проблем, перед исследователями возникает также ряд юридических вопросов. Так, в Японии, Сингапуре, Израиле и Корее разрешены исследования в области клонирования стволовых клеток; в Великобритании терапевтическое клонирование разрешено в научно-исследовательских целях и включено в Акт об оплодотворении и клонировании человека (Human Fertilization and Embryology Actrel=»nofollow»>) в 2001 г. (Andy Coghlan, 2001; 2006rel=»nofollow»>; www.hfea.gov.ukrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>; www.opsi.gov.ukrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>). Во многих странах Европейского Союза законов по поводу стволовых клеток нет вообще, там же, где они есть, их диапазон — от абсолютного запрета исследований (Франция, Германия, Ирландия) до разрешения создавать эмбрионы в исследовательских целях (Великобритания). Бельгия и Нидерланды проводят исследования на эмбрионах при отсутствии законодательных рамок. Исследования запрещены в Австрии, Германии и во Франции, но последняя позволяет «изучение эмбрионов без нанесения ущерба их целостности» и преимплантационную диагностику. Испанская конституция предлагает защиту только для жизнеспособных эмбрионов in vitro, причем критерии жизнеспособности не распространяются на лишние эмбрионы, образующиеся при оплодотворении in vitro. Исследования на эмбрионах при тех же условиях допустимы в Финляндии, Испании и Швеции. Еще в девяти европейских странах законодательство либо пересматривается, либо исправляется. Европейский парламент проголосовал против как терапевтического клонирования, так и создания лишних эмбрионов. Европейская группа по этике в науке и новых технологиях, действующая при Европейской комиссии, высказалась за выделение средств из бюджета Сообщества для проведения исследований на лишних эмбрионах, однако подтвердила, что считает создание эмбрионов из донорских гамет для исследований этически неприемлемым, а терапевтическое клонирование — преждевременным (ec.europa.eu).

Что касается США, то лишь в марте 2009 г. президентом Бараком Обамой был снят запрет на государственное финансирование исследований стволовых клеток (US scientists relieved as Obama lifts ban on stem cell research, 2009; www.guardian.co.ukrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>).

На международном уровне в декабре 2003 г. в ООН от Коста-Рики поступило заявление, в котором представители страны обратились к государствам-членам с предложением «запретить все формы человеческого клонирования, поскольку они не соответствуют принципам человеческого достоинства и защиты жизни человека» (www.un.orgrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>), однако оно не нашло поддержки у большинства стран-участниц (в основном из-за путанности формулировок и наличия у некоторых стран собственного законодательства относительно данного вопроса).

FDA одобряет…

Благодаря таким свойствам ЭСК, как пластичность и потенциально неограниченная способность к самовоспроизведению, они все чаще рассматриваются как объекты для применения в регенеративной медицине, где с их помощью можно было бы проводить замену изношенных тканей либо восстанавливать потерю таковых. Заболевания, при которых потенциально может быть использовано свойство плюрипотентности, включают гематологические, иммунологические, генетические заболевания, злокачественные новообразования, юношеский диабет, болезнь Паркинсона, слепоту и повреждения спинного мозга. 23 января 2009 г. клинические исследования I фазы по трансплантации популяции клеток — предшественников человеческой стволовой клетки (human-ES-derived) у больных с травмами позвоночника и спинного мозга получило одобрение Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами США (Food and Drug Administration — FDA) (www.cnn.comrel=»nofollow»>; www.apteka.ua). Таким образом, это исследование стало первым клиническим испытанием подобного рода с участием человека. Эксперимент, предшествовавший данному прогрессу, проводился Гансом Кеирстидом (Hans Keirstead) с коллегами из Калифорнийского университета (University of California; Ирвайн) при поддержке компании «Geron Corp.» (Менло Парк, Калифорния). Результаты проведенного доклинического исследования предполагали восстановление двигательной активности у крыс с пораженным спинным мозгом. На седьмой день после трансплантации ЭСК человека дифференцировались в олигодендроциты (Keirstead H.S., Nistor G., Bernal G. et al.,rel=»nofollow»> 2005rel=»nofollow»>). В предложенное клиническое исследование I фазы вовлечены 8–10 пациен­тов с параличом нижних конечностей, который развился не позже чем за 2 нед до исследования. Однако исследователи подчеркивают, что инъекцион­ное введение ЭСК не сможет полностью восстановить двигательную активность пациентов. Основываясь на результатах исследований, проведенных в эксперименте, ученые говорят, что вероятно лишь некоторое восстановление миелиновой оболочки и увеличение подвижности. В данном исследовании в первую очередь будет изучена безопасность подобной процедуры и лишь в случае успеха возможно продолжение в будущем исследований с участием пациентов с более тяжелыми нарушениями (www.washingtonpost.comrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>; FDA OKs 1st Embryonic Stem Cell Trial, 2009rel=»nofollow»>). Однако с августа 2009 г. исследование было приостановлено — в нескольких экспериментальных образцах FDA было обнаружено небольшое количество микроскопических кист. Если последующие результаты эксперимента будут позитивными, клиническое исследование сможет возобновиться к концу 2010 г. (Geron comments on FDA hold on spinal cord injury trial, 2009; www.geron.comrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>).

Неголословным и наглядным примером важности исследования безопасности подобных методов терапии стал случай, описанный сотрудниками Исследовательского онкологического центра медицинского центра им. Хаима Шиба (Cancer Research Center, Sheba Medical Center; Рамат-Гане, Израиль) и Медицинской школы Саклера (Sackler School of Medicine) Тель-Авивского университета (Tel Aviv University; Тель-Авив, Израиль). Израильский мальчик, страдающий редкой наследственной болезнью атаксия-телеангиэктазия (ataxia-telangiectasia; синдром Луи-Бар), в 2001, 2002 и 2004 г. в возрасте 9, 10, 12 лет соответственно получал в Москве лечение стволовыми клетками, вводимыми инъекционно. Спустя 2 года после терапии, в 14-летнем возрасте, при томографическом исследовании были обнаружены опухоли в спинном и головном мозгу. В ходе анализа генов клеток опухоли обнаружился ее химерный характер — опухоль составляли не только клетки пациен­та, но и клетки по крайней мере двух разных доноров стволовых нервных клеток. О данном случае в феврале 2009 г. в медицинском журнале «PLOS Medicine» была опубликована статья, авторы которой подчеркивают, что это первый случай доказанного образования опухоли из клеток донора при трансплантации нервных клеток. Однако авторы статьи не утверждают, что именно трансплантация вызвала развитие опухоли. Они отмечают, что болезнь, которой страдает пациент, часто сопровождается появлением опухолей в спинном и головном мозгу. Другое дело, что в данном случае трансплантация могла так или иначе обусловить этот процесс. В заключении авторы статьи подчеркивают: «наше исследование не предполагает запрещения работ, связанных с лечением стволовыми клетками. Оно, однако, настоятельно рекомендует проведение широких исследований биологических основ эмбриональной терапии, глубокого и детального доклинического анализа в каждом случае, в особенности в отношении безопасности пациента. Это должно максимизировать пользу и минимизировать риски» (www.plosmedicine.orgrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>; Amariglio N., Hirshberg A., Scheithauer B.W. et al., 2009rel=»nofollow»>).

Несмотря на теоретически многообещающие выгоды, эффективность терапии с использование­м стволовых клеток даже в эксперименте оказывается еще менее успешной. Так, независимо от того, какие стволовые клетки использовались — нервного ряда, гематопоэтические, стромы костного мозга, эмбриональные или индуцированные плюрипотентные, — результат оказывался один: значительную часть этих клеток ждала быстрая гибель вскоре после трансплантации.

Анализ трех методик доставки клеток к спинному мозгу (люмбальной пункции, внутривенной инъекции и непосредственного введения в спинной мозг), проведенный специалистами из медицинского колледжа Университете Дрекселя (Drexel University College of Medicine; Филадельфия, США), показал, что через три недели после манипуляции приживление стромальных костномозговых клеток в спинном мозгу было неэффективным во всех трех случая­х (Scudellari М., 2009). Аналогичные результаты были получены сотрудниками Университета Калгари (University of Calgary) — 95% подсаживаемых стволовых клеток попросту гибнут, хотя добавление коктейля из факторов роста, противо­воспалительных средств и иммуносупрессантов позволило в одном из исследований добиться 40% выживаемости стволовых клеток (Karimi-Abdolrezaee S. et al., 2006rel=»nofollow»>; Scudellari М., 2009rel=»nofollow»>).

В поисках лучших методик доставки стволовых клеток исследователи стали выходить за рамки обычных инъекций. Так, одним из новых подходов является помещение клеток в инертную матрицу из гидрогелей, натуральных или синтетических не растворимых в воде полимеров. Они могут быть использованы как своеобразные леса вокруг спинного мозга, на которых стволовые клетки могут быть зафиксированы и откуда начать свой рост (Zahir T., Nomura H., Guo X.D. et al., 2008). Эта методика улучшила выживаемость клеток in vivo, но не повлияла на восстановление функций у животных. Кроме того, фиксация трубки к спинному мозгу является высокоинвазивным вмешательством, возможные риски при котором могут перевешивать возможные благоприятные эффекты. Также опасно и непосредственное введение клеток в спинной мозг. Таким образом, в экспериментах на животных получены очень скромные результаты эффективности использования стволовых клеток, отмечает Меган Скуделлари в опубликованной в конце 2009 г. в журнале «Nature» статье (Scudellari М., 2009).

Несколько исследований по изучению эффективности стволовых клеток с участием человека было проведено в России, Бразилии и Японии. В них преимущественно использовались стволовые клетки, полученные из крови или костного мозга самого пациента, однако организация большинства из них не соответствует стандартам FDA в плане контроля, точности документации и длительности наблюдения. Кроме того, повреждения спинного мозга характеризуются крайне высокой вариабельностью самостоятельного восстановления в течение первых трех месяцев, что для получения достоверных результатов требует вовлечения в исследование нескольких сотен пациентов.

Исследования эффективности стволовых клеток в лечении заболеваний сердца, в отличие от таковых спинного мозга, ведутся в Европе и Северной Америке. В первых исследованиях клеток костного мозга и миобластов, введенных в ткань сердца, ученые ожидали увидеть их дифференциацию в кардиомиоциты, однако этого так и не произошло. Единственными клетками, продемонстрировавшими способность превращаться в кардиомиоциты, оказались ЭСК и индуцированные клетки-предшественники. Так же, как и в ситуации со спинным мозгом, большая часть введенных стволовых клеток обычно почти сразу же погибает. Во время II фазы рандомизированного двойного слепого клинического исследования, проводившегося в 21 академическом госпитале Европы в 2002–2006 гг., было показано, что прямое их введение в сердце является плохо воспроизводимым, а кластеры прижившихся стволовых клеток повышают риск развития сердечной аритмии (Menasch? P., Alfieri O., Janssens S., 2008rel=»nofollow»>).

Вместе с тем, несмотря на многочисленные поражения, ученых это не останавливает: по состоянию на 14 мая 2010 г. по запросу «stem cells» в регистре клинических исследований Национального института здоровья США (National Institute of Health) www.clinicaltrial.govrel=»nofollow»>всего зарегистрировано 3025 исследований, из них 1434 — на стадии регистрации и набора пациентов; бо льшая часть (2022) таких исследований проводится в США, 673 — в ЕС, 193 — в Канаде, 129 — Китае, 107 — Австралии (www.clinicaltrial.govrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>).

Пока же развитые страны проводят исследования эффективности и безопасности применения стволовых клеток, в ряде неевропейских стран «медицина» стволовых клеток бурно развивается: существующее множество клиник в Китае, Индии, Южной Корее и Бразилии предлагает всем желающим пройти лечение стволовыми клетками, в том числе и эмбриональными. Так, в Индии некто доктор Гита Шрофф (Geeta Shroff) предлагает пройти лечение ЭСК; один курс лечения обходится пациенту в 30 тыс. фунтов стерлингов (www.timesonline.co.ukrel=»nofollow»>; Stem cell experts sceptical of Dr Geeta Shroff’s miracle cure claims, 2009). Данные практики международными научными организациями оцениваются скептически и критически. Так, Стивен Мингер (Stephen Minger), директор Королевской биологической лаборатории стволовых клеток (King’s stem cell biology laboratory), критически высказался относительно существующих клиник в Индии, Китае, Украине и других странах, проводящих лечение стволовыми клетками. Он отметил, что «пациенты чаще всего не имеют понятия, что им вводится, откуда берутся эти стволовые клетки, как они хранятся и проверяются ли они на отсутствие патогенной микрофлоры» (www.timesonline.co.ukrel=»nofollow»>). Ученые предупреждают, что важно извлечь уроки из таких катастроф, как, например, ВИЧ-инфицирование пациентов с гемофилией, которые были заражены СПИДом при переливании непроверенной крови (news.bbc.co.ukrel=»nofollow»>rel=»nofollow»>). Несмотря на всю увлекательную перспективность стволовых клеток, степень их изученности и уровень технологий тем не менее еще не достигли той степени, когда стволовые клетки можно было бы применять как лекарственные средства, предназначенные для человека, — науке лишь предстоит на протяжении многих лет преодолеть их интенсивные исследования.

Валерий Юдин по материалам

Цікава інформація для Вас:

Исследователи доказали, что индуцированные стволовые клетки похожи на эмбриональные — Наука

МОСКВА, 9 июня. /ТАСС/. Российские ученые доказали, что стволовые клетки, полученные из обычных клеток организма с помощью репрограммирования, почти не отличаются от эталонных. Об этом пишет научно-популярный портал ТАСС «Чердак» со ссылкой на пресс-службу Московского физико- технического института (МФТИ).

В статье отмечается, что эта работа может приблизить нас к созданию искусственных органов в пробирке. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Cycle. «Ученые сделали вывод, что процесс репрограммирования не оставляет каких-либо конкретных следов в индуцированных стволовых клетках. Все небольшие наблюдавшиеся отличия таких клеток от стволовых эмбриональных клеток исследователи связали с воздействием случайных факторов», — говорится в пресс- релизе.

Что такое стволовые эмбриональные клетки и стволовые индуцированные клетки?

Плюрипотентные стволовые клетки могут неограниченно делиться и превращаться в клетки других типов. Они отвечают за восстановление тканей организма, и теоретически из них можно получить практически любой орган. Но во взрослом организме плюрипотентных стволовых клеток нет — это состояние характерно только для клеток первых дней эмбрионального развития. Поэтому стволовые клетки для медицины предлагают брать из ранних эмбрионов человека, но этот способ имеет очевидные ограничения как этического, так и технического характера.

Альтернативой эмбриональных стволовым клеткам стали индуцированные стволовые клетки. В 2007 году японские ученые показали, что обычные клетки организма можно обратно превратить в стволовые с помощью нескольких операций, выключающих гены, ответственные за клеточную специализацию, и, наоборот, включающих гены, активные в стволовой клетке. Однако до сих пор непонятно, насколько такие индуцированные или, репрограмированные стволовые клетки отличаются от эмбриональных стволовых клеток.

Новое исследование

Российские ученые из Института общей генетики, Федерального научного центра физико-химической медицины (ФНКЦ ФХМ), МФТИ и Казанского федерального университета в своей работе сравнивали эмбриональные стволовые клетки, три типа полученных из них обычных клеток (это были нейроны, фибробласты — клетки соединительной ткани и клетки эпителия сетчатки глаза), а также три типа индуцированных стволовых клеток, репрограммированных обратно из обычных клеток. Все эти клетки содержали один и тот же набор генов, и отличия между ними объяснялись только различными активностями генов.

Они определили транскриптом клеток, перечислив все активно синтезируемые по ДНК клетке продукты, а также определили какие участки клеточных ДНК метилированы, то есть химически модифицированы метильными группами ( метилирование снижает активность генов). В результате ученые показали, что индуцированные стволовые клетки всех трех типов (из нейронов, фибробластов и эпителия) глобально почти не отличаются от исходных эмбриональных, а все тонкие отличия в механизме регуляции активности их генов могут быть объяснены случайными факторами.

«В ходе исследования мы также сформулировали концепцию наилучшей линии индуцированных плюрипотентных клеток, — рассказывает Дмитрий Ищенко, аспирант МФТИ и научный сотрудник ФНКЦ ФХМ. — Если сначала взять эмбриональную стволовую клетку, потом дать ей превратиться в пять разных специализированных, а потом их их репрограммировать в стволовые, то с вероятностью 95% в этих пяти линиях хотя бы одна окажется такой же, как исходные эмбриональные».

Релиз отмечает, что такую сложную схему будут использовать на практике, но доказанное сходство эмбриональных и индуцированных стволовых клеток делает последние перспективным инструментом для клеточной терапии. Кроме того, знания механизмов регуляции клеточного роста вкупе с тонкой настройкой клеточной специализации важны и для изучения развития организма, и, возможно, для исследования превращения обычных клеток в раковые.

Эффективность лечения стволовыми клетками в Германии

Особенность стволовых клеток, обуславливающая их ценность – это способность к самообновлению, делению и превращению в клетки различных органов и тканей в человеческом теле. Стволовые клетки давно оценили медики, в частности в Германии они стали основой уникального метода лечения. Список заболеваний, при которых назначается такая терапия, весьма широк. Это хронические и неврологические болезни, аутоимунные заболевания.

Благодаря своей уникальной особенности стволовые клетки могут замещать собой разрушающиеся и отмирающие клетки органов, пострадавших от заболевания или травмы. Запущенный процесс самообновления способен прекратить развитие болезни, а также предотвратить старение организма. Направление медицины, в котором практикуется лечение стволовыми клетками, получил название ренегеративной медицины. Немецкие врачи прибегают к такой терапии все чаще. Универсальность стволовых клеток заключается в том, что у них в отличие от клеток органов нет специализированной формы.

Выделяют следующие виды терапии:

• Получение эмбриональных стволовых клеток из эмбриона, находящегося на раннем этапе развития. Клетки с повышенной чувствительностью получают и размножают в лаборатории. Результативность процесса зависит от наличия осложнений. При их отсутствии клетки делятся быстро, активно и легко;
• Уже не эмбриональные, но еще не взрослые стволовые клетки получают из плода со сформировавшимися внутренними органами. Они получили название фетальные. При замедленном процессе изменения они отличаются повышенной выносливостью и ускоренным самообновлением.
• Процесс выделения взрослых стволовых клеток уже усложнен за счет их значительной схожести с другими клетками организма. Эти клетки могут производить себе подобных всю жизнь, а еще умеют копировать свойства только каких-то одних конкретных клеток организма;
• Собственные взрослые стволовые клетки организма называют аутологичными. Их использование позволяет отказаться от помощи донора. Терапия этой разновидностью стволовых клеток показана в Германии, как правило, при лечении гематологических болезней. Отделив клетки, их пересаживают пациенту, они осядут в костном мозге, где будут создавать новые клетки.

Этапы проведения терапии стволовыми клетками

• Первая стадия – подготовка. Пациент проходит диагностику, получает разъяснения от врача относительно того, как пройдет трансплантация.
• На второй стадии у пациента берут кровь, из которой в лаборатории выделяют стволовые клетки – их выращивают, размножают, после чего примерно через 8-10 дней снова отправляют в клинику врачам. Тем временем пациент уже прошел дополнительные процедуры, назначенные специалистом – целью становится укрепление организма, так эффект от терапии станет сильнее.
• На последней стадии клетки трансплантируются пациенту, оставляя его в клинике, где за ним наблюдают врачи. Обычно пациент может отправиться домой уже в тот же день, предварительно пройдя медицинское обследование.

В качестве сопровождающей терапии при назначении лечения стволовыми клетками применяются такие лечебные мероприятия как терапия Регенерезеном, лечение куркумой, химиотерапия, тимус-, резонансно-частотная и озоновая терапия, назначаются витамин С внутривенно и витамин B17. Также врачи дают пациенту индивидуальную консультацию относительно питания.

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Исследователям из Орегонского университета науки и здоровья вместе с коллегами из школы медицины при университете Бостона и университета Махидола в Бангкоке (Таиланд) удалось воплотить в жизнь некогда популярную в генетике идею: вместо того, чтобы перепрограммировать зрелые клетки в стволовые или просто извлекать их из эмбрионов, ученые сначала клонировали взрослого человека из фибробласта, а затем из клона получили стволовые клетки.

Под «эмбрионом» в статье исследователей для журнала Cell подразумеваются вовсе не плод со сформировавшейся нервной системой, а бластоцисты. Их получают из донорских яйцеклеток и при этом даже не оплодотворяют: ни о каком «абортивном материале» речь не идет.

Ученые подчеркивают, что при помощи эмбриональных стволовых клеток предполагается лечить угрожающие жизни заболевания, с их помощью можно восстанавливать утраченные органы, а донорские яйцеклетки получены от добровольцев, которым выплачивается несколько тысяч долларов. Донорство в научных целях даже проще медицинского, так как не требует синхронизации менструальных циклов донора и рецепиента, а безопасность процедуры сопоставима с донорством костного мозга.

Полученные из бластоцист клетки отличались всеми признаками стволовых, и ранее аналогичные обезьяньи клетки удалось превратить в клетки поджелудочной железы, костного мозга, гепатоциты (клетки печени), нейроны и даже клетки сердечной мышцы, которые могли синхронно сокращаться друг с другом. Первая линия стволовых клеток была получена из клонов, созданных на основе клеток кожи человеческого плода (снова поясним: лаборатория заказала стандартную культуру клеток, а не работала непосредственно с абортивным материалом), а вторую линию исследователи получили при помощи генетического материала 8-месячного ребенка с редким врожденным заболеванием, синдромом Лея. Это крайне редкое расстройство вызывается дефектом митохондрий и сопровождается нарушениями в работе нервной системы, а получение стволовых клеток могло бы помочь исследователям в поиске возможных методов лечения.

Терапевтическое клонирование имеет перед альтернативными методиками два преимущества. В отличие от перепрограммированных клеток, клонированными эмбриональные могут иметь больший потенциал к превращению в любые нужные ткани, а в сравнении с обычными эмбрионами они не требуют уникального генетического материала: клонированные эмбрионы генетически не отличимы от клеток самого пациента.

источников эмбриональных стволовых клеток для исследований | Журнал этики

Юенгст Э., Фоссель М. Этика эмбриональных стволовых клеток: отныне и навсегда, клетки без конца. JAMA. 2000; 284 (24): 3180-3184.

Некоторые клетки раннего эмбриона (стадия бластоцисты) плюрипотентны; они обладают способностью образовывать практически любую соматическую клетку в организме человека. Эти эмбриональные стволовые клетки высоко ценятся исследователями, которые предполагают, что они могут «направлять» стволовые клетки к дифференцировке в специализированные типы тканей тела, такие как мышцы, нервы и кровь, и, таким образом, заменять больные или дисфункциональные ткани тела ¹ .

Стволовые клетки сейчас собирают из человеческих эмбрионов. В большинстве случаев используемые эмбрионы были абортированы или остались после процедуры экстракорпорального оплодотворения. Хотя это технически невозможно в настоящее время, исследователи ожидают, что можно клонировать стволовые клетки из собственных соматических клеток пациента. Если бы они могли сделать это и вырастить замещающую ткань, эта ткань была бы совместима с собственной тканью пациента и не была бы отторгнута. Вот как будет работать этот процесс. Ядро соматических клеток патента должно быть помещено в энуклеированную человеческую яйцеклетку, технически создавая эмбрион.Затем стволовые клетки собираются у эмбриона на стадии бластоцисты, а оставшаяся часть эмбриона растворяется. Процедура, называемая «терапевтическое клонирование», позволит получить генетически совместимые стволовые клетки и, в конечном итоге, генетически совместимые ткани или органы для трансплантации обратно пациенту.

В статье «Этика эмбриональных стволовых клеток: сейчас и навсегда, клетки без конца» авторы рассматривают технические, этические и социальные вопросы политики, связанные с терапевтическим клонированием.Они утверждают, что исследования эмбриональных стволовых клеток имеют большой потенциал, но также поднимают серьезные вопросы об уважении к человеческой жизни, моральном статусе эмбрионов и политике государственного финансирования. (Другие исследовали этическую обоснованность терапевтического клонирования для получения ткани для трансплантации.) Простой запрет эмбриональных исследований не позволит обществу обойти эти этические проблемы. Как отмечают авторы, за отказ от исследования эмбриональных стволовых клеток человека придется заплатить моральную цену.В настоящее время многие пациенты умирают из-за отторжения органов и отсутствия органов для трансплантации. Многие другие страдают от болезни Альцгеймера или Паркинсона из-за того, что ткань, выращенная из стволовых клеток, может улучшиться. Исследования эмбриональных стволовых клеток человека могут в конечном итоге это изменить. (См. Мнения AMA об исследованиях плода: мнение 2.10, мнение 2.161 и о клонировании человека 2.147.)

Вопросы к обсуждению

1. Считаете ли вы, что исследование эмбриональных стволовых клеток человека, полученных из абортированных эмбрионов или эмбрионов, созданных in vitro, этично? Следует ли финансировать исследования этих эмбриональных стволовых клеток человека из федерального бюджета?
2. Следует ли создавать эмбрионы (терапевтическое клонирование) в качестве источника стволовых клеток для исследований? Должно ли создание стволовых клеток таким образом финансироваться из федерального бюджета?
3. Проявляет ли терапевтическое клонирование меньшее уважение к человеческой жизни, чем рождение ребенка (как это было сделано), чтобы обеспечить его костным мозгом брата или сестру будущего ребенка, больного лейкемией?

Список литературы

1. Ланза Р.П., Каплан А.Л., Сильвер Л.М., Сибелли Дж. Б., Западный Мэриленд, Грин РМ.Этическая обоснованность использования ядерного переноса при трансплантации человека. JAMA . 2000; 284 (24): 3175-3179.

Цитата

Виртуальный наставник. 2001; 3 (2): 35-36.

DOI

10.1001 / virtualmentor.2001.3.2.jdsc1-0102.

Точки зрения, выраженные в этой статье, принадлежат авторам и не обязательно отражают взгляды и политику AMA.

Информация об авторе

• Фейт Лагай, доктор философии , является управляющим редактором Virtual Mentor.

Эмбриональные стволовые клетки человека | Inserm

Использование эмбриональных стволовых клеток в клеточной терапии уже послужило поводом для нескольких клинических испытаний. Этот подход включает получение здоровых и функциональных специализированных клеток из эмбриональных стволовых клеток с последующим введением их пациенту для регенерации органа или восстановления функции органа .Клетки, используемые в контексте этих испытаний, должны соответствовать строгим стандартам качества , необходимым для терапевтического использования, и должны быть одобрены органами здравоохранения . Это клеток клинического уровня .

Таким образом, американская биотехнологическая фирма (Ocata Therapeutics) использует человеческих эмбриональных стволовых клеток, дифференцированных в клетки сетчатки, для лечения AMD, и , дифференцированных в пигментные эпителиальные клетки сетчатки, для лечения болезни Штаргардта. В обоих случаях в настоящее время проводятся испытания фазы I и II для оценки безопасности и терапевтического эффекта этого подхода. Еще одно испытание в настоящее время планируется в AMD, возглавляемое Лондонским проектом по лечению слепоты в партнерстве с фармацевтической компанией (Pfizer). Концепция та же: разработать клетки сетчатки из эмбриональных стволовых клеток для введения их пациентам старше 50 лет, страдающим пониженной остротой зрения.

В кампусе Génopole d’Evry исследователи из лаборатории I-Stem (Inserm Unit 861) работают в тесном сотрудничестве с Институтом зрения (Inserm Unit 968) и AFM-Téléthon над другими приложениями клеточной терапии, основанными на использовании эмбриональных стволовых клеток человека.Эта лаборатория активно развивает применение человеческих эмбриональных стволовых клеток, дифференцированных в кератиноциты, для лечения кожных язв, связанных с генетическим заболеванием, серповидноклеточной анемией .

В области кардиологии команда из Hôpital Européen Georges Pompidou (Inserm Unit 970) провела трансплантацию сердечных клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека, в октябре 2014 года в соответствии с процессом, разработанным исследователями из Hôpital Saint Луи (Inserm Unit 1160).Десять недель спустя 68-летняя пациентка, страдающая тяжелой сердечной недостаточностью, показала явное улучшение своего состояния без каких-либо видимых осложнений.

Еще одно заболевание, на которое распространяется этот подход: сахарный диабет 1 типа. Другая американская биотехнологическая фирма (ViaCyte) планирует клинические испытания, основанные на использовании продуцирующих инсулин клеток поджелудочной железы, полученных из эмбриональных стволовых клеток . Клетки для трансплантации заключены в сложный диск : это устройство обеспечивает диффузию инсулина и глюкозы, но защищает трансплантат от иммунной реакции хозяина.Доклинические результаты многообещающие. Цель — долгосрочное восстановление функции инсулина у пациентов.

эмбриональных стволовых клеток человека | Энциклопедия проекта Embryo

Эмбриональные стволовые клетки человека

Стволовые клетки — это недифференцированные клетки, которые способны делиться в течение длительных периодов времени и могут дать начало специализированным клеткам при определенных условиях. Эмбриональные стволовые клетки — это особый тип стволовых клеток, полученных из эмбрионы. По данным Национального института здоровья США (NIH), у людей термин «эмбрион» применяется к оплодотворенной яйцеклетке с начала деления до конца восьмой недели беременности, когда эмбрион становится плодом.Между оплодотворением и восьмой неделей беременности эмбрион претерпевает множественные деления клеток. На стадии восьми клеток, примерно на третий день деления, все восемь клеток считаются тотипотентными, что означает, что клетка способна стать полностью развитым человеком. К четвертому дню клетки начинают разделяться и образовывать сферический слой, который в конечном итоге становится плацентой и тканью, поддерживающей развитие будущего плода. Масса примерно из тридцати клеток, называемая внутренней клеточной массой, образуется на одном конце сферы и в конечном итоге становится телом.Когда сфера и внутренняя клеточная масса полностью сформированы, примерно на 5-й день, предимплантационный эмбрион называют эмбрионом. бластоциста. На данный момент клетки внутренней клеточной массы еще не дифференцировались, но обладают способностью развиваться в любой специализированный тип клеток, составляющий тело. Это свойство известно как плюрипотентность. По состоянию на 2009 год, эмбриональные стволовые клетки относятся к плюрипотентным клеткам, которые обычно происходят из внутренней клеточной массы бластоцист.

В ноябре 1998 года две независимые публикации объявили о первом успешном выделении и культивировании плюрипотентных стволовых клеток человека.Во время работы в Висконсинский национальный исследовательский центр приматов, расположенный в Университете Висконсин-Мэдисон, Джеймс А. Томсон и его группа исследователей культивировали человеческие эмбриональные стволовые клетки из внутренней клеточной массы донорских эмбрионов, изначально созданных для оплодотворения in vitro. Характеристики культивируемых клеток соответствовали ранее идентифицированным характеристикам стволовых клеток животных. Они были способны к долгосрочному самообновлению и, таким образом, могли оставаться недифференцированными в течение долгих периодов времени; у них были особые маркеры поверхности; и они смогли сохранить нормальный и стабильный кариотип.Команда Томсона также наблюдала производные всех трех зародышевых листков — энтодермы, мезодермы и эктодермы. Поскольку три зародышевых листка предшествуют дифференцировке во все типы клеток в организме, это наблюдение предполагает, что культивируемые клетки были плюрипотентными. Команда опубликовала «Линии эмбриональных стволовых клеток, полученные из бластоцист человека», в научном выпуске от 6 ноября. Вскоре после этого исследовательская группа во главе с Джон Д. Гирхарт в Школа медицины Джона Хопкинса, опубликовано «Получение плюрипотентных стволовых клеток из культивируемых первичных зародышевых клеток человека» в Трудах Национальной академии наук .В статье подробно описан процесс, с помощью которого плюрипотентные стволовые клетки были получены из гребней гонад и брыжейки, извлеченных из абортированных человеческих эмбрионов возрастом от пяти до девяти недель. Геархарт и его команда отметили те же наблюдения, что и команда Томсона. Несмотря на то, что они поступают из разных источников, по данным NIH, полученные клетки кажутся одинаковыми.

Самый крупный источник бластоцист для исследования стволовых клеток — in vitro клиники по оплодотворению (ЭКО). Используемое в репродуктивных целях, ЭКО обычно дает большое количество жизнеспособных бластоцист.Избыточные бластоцисты иногда передаются для исследовательских целей после получения информированное согласие доноров. Еще один потенциальный метод получения эмбриональных стволовых клеток — это перенос ядра соматических клеток (SCNT). Это было успешно сделано с использованием клеток животных. Ядро дифференцированной взрослой клетки, такой как клетка кожи, удаляется и сливается с яйцеклеткой без ядра, яйцеклеткой с удаленным ядром. Яйцо, теперь содержащее генетический материал из клетки кожи, считается тотипотентным и в конечном итоге развивается в бластоцисту.По состоянию на середину 2006 года попытки получить человеческие эмбриональные стволовые клетки с помощью SCNT были безуспешными. Тем не менее, ученые продолжают использовать этот метод из-за медицинских и научных последствий использования линий эмбриональных стволовых клеток с идентичным генетическим составом для конкретных пациентов. Одна проблема, с которой сталкиваются при трансплантации тканей, — это иммунное отторжение, когда организм-хозяин атакует внедренную ткань. SCNT может помочь преодолеть проблему несовместимости за счет использования собственных соматических клеток пациента.

Недавние открытия в культивировании эмбриональных стволовых клеток человека могут потенциально привести к значительным достижениям в понимании эмбриогенеза человека и лечения. Ранее ограничения в доступе и экологический контроль тормозили исследовательские инициативы, направленные на определение процесса развития. Понимание факторов дифференциации может привести к лечению таких областей, как врожденные дефекты. Манипуляции с процессом дифференцировки могут затем привести к большим запасам стволовых клеток для например, клеточная терапия для пациентов с болезнью Паркинсона.Теоретически взрослые стволовые клетки также можно культивировать для таких целей, но выделение и идентификация взрослых стволовых клеток было трудным, а перспективы лечения более ограничены, чем использование эмбриональных стволовых клеток.

Несмотря на потенциальную пользу, которую может принести исследование эмбриональных стволовых клеток человека, не все в обществе его принимают. Эту недавно развивающуюся область исследований окружает несколько этических дебатов. Многие споры возникают из-за различных мнений о том, как мы должны рассматривать эмбрионы: является ли эмбрион человеком? Следует ли считать эмбрион собственностью? Этические проблемы исследования эмбриональных стволовых клеток включают уничтожение бластоцист человека, законы, касающиеся информированного согласия, и, в частности, для SCNT, неправильное применение методов для репродуктивное клонирование.Что касается последнего вопроса, SCNT действительно производит бластоцист, который содержит «клоны» стволовых клеток взрослой клетки, но желательное применение находится в выращивании замещающих тканей. Тем не менее, часть общественности опасается гипотетического «одного дня», когда кто-то решит использовать SCNT для разработки и выращивания человеческого клона.

Общественные дебаты продолжаются, развиваясь вместе с изменениями в этой области. По состоянию на 2006 год опросы общественного мнения показали, что большинство религиозных и нерелигиозных американцев теперь поддерживают исследования эмбриональных стволовых клеток, но мнения по-прежнему расходятся по вопросу о том, законно ли создавать или использовать человеческие бластоцисты исключительно для исследований.

Источники

1. Майеншайн, Джейн. Чей взгляд на жизнь?: Эмбрионы, клонирование и стволовые клетки . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета, 2003.
2. Основы стволовых клеток. Бетесда, Мэриленд: Национальные институты здравоохранения, Министерство здравоохранения и социальных служб США. http://stemcells.nih.gov/info/basics/defaultpage (по состоянию на 3 февраля 2009 г.).
3. Понимание стволовых клеток: обзор науки и проблем национальных академий.Национальная академия наук, Национальная инженерная академия, Институт медицины и Национальный исследовательский совет. http://dels.nas.edu/bls/stemcells/basics.shtml (по состоянию на 9 марта 2009 г.).

Ву Кэ, «Стволовые клетки эмбриона человека».

(13 сентября 2010 г.). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/2055.

Государственный университет Аризоны. Школа наук о жизни. Центр биологии и общества. Энциклопедия проекта эмбриона.

© Правление Аризоны под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-Share Alike 3.0 Непортированный (CC BY-NC-SA 3.0) http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/

Что это такое и как они работают?

Стволовые клетки: что это такое и как они работают?

Что такое стволовые клетки и как они работают?

Есть три типа стволовых клеток. У каждого из них есть потенциал для медицинских исследований и клинического применения, основанный на его уникальных свойствах.

Питер Хоуи, Special To The Chronicle

Стволовые клетки — это строительные блоки человеческого тела.В начале жизни они снова и снова делятся, чтобы из зародыша создать полноценного человека. С возрастом они пополняют клетки нашей крови, костей, кожи и органов. Стволовые клетки могут быть мощным инструментом при лечении травм и болезней.

Эмбриональные стволовые клетки

Первые клетки, образующиеся после того, как сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку.

Клетки «с чистого листа»: могут стать клетками любого другого типа в организме.

Можно бесконечно делить и умножать.

Противоречиво в медицине, потому что для получения стволовых клеток необходимо уничтожить эмбрионы.

Стволовые клетки для взрослых

Зрелые стволовые клетки, пополняющие кровь, кожу, кишечник и некоторые другие клетки.

В некоторых случаях может заменить клетки, поврежденные в результате болезни или травмы.

Ограниченная способность превращаться в другие типы клеток.

Ограниченная способность делить и умножать.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Взрослые клетки, которые перепрограммированы, чтобы выглядеть и действовать как эмбриональные стволовые клетки.

Может быть получен из кожи, крови и других взрослых клеток.

Из своего эмбрионоподобного состояния может быть изменен, чтобы стать любым другим типом клетки.

Хороший потенциал для использования в медицине, но все же новая область исследований.

Эмбриональный

Какие они?

Эмбриональные стволовые клетки — это стартовые клетки человеческого тела. Они недифференцированные, что означает, что они не созрели и не специализировались, и они могут стать клеткой любого другого типа в теле.

У эмбрионов эти клетки размножаются и дифференцируются, превращаясь в органы, кости и мышцы.В лаборатории их можно размножать для создания линий стволовых клеток для изучения или лечения.

Ученые собирают эмбриональные стволовые клетки из трех-пятидневных эмбрионов, пожертвованных людьми, прошедшими экстракорпоральное оплодотворение. Ученые выделили первые эмбриональные стволовые клетки человека в 1998 году.

Чем они отличаются от других стволовых клеток?

Это единственные стволовые клетки, которые естественным образом способны превращаться в клетки любого другого типа и бесконечно размножаться.При определенных обстоятельствах в лаборатории их можно подтолкнуть к превращению в клетки определенного типа.

Почему эти характеристики придают этим клеткам лечебный потенциал?

Из-за их способности дифференцироваться и размножаться, эмбриональные стволовые клетки долгое время считались самыми мощными и, следовательно, имели наибольший потенциал для лечения травм и болезней. Если ученые смогут контролировать, как они дифференцируются и как часто, эмбриональные стволовые клетки можно было бы использовать для замены любой поврежденной части тела — от недостающих инсулин-продуцирующих клеток у людей с диабетом 1 типа до клеток головного мозга, потерянных при болезни Паркинсона или клеток кожи. рубцы от ожогов.

Каковы ограничения этих методов лечения?

Многие люди имеют этические проблемы, используя человеческие эмбрионы для научных исследований. Кроме того, способность эмбриональных стволовых клеток к бесконечной репликации означает, что в них могут развиваться мутации, которые могут препятствовать их росту или позволять им продолжать делиться до такой степени, что они могут причинить вред. Найти подходящее медицинское применение для эмбриональных стволовых клеток непросто.

Взрослый

Какие они?

Взрослые стволовые клетки названы так потому, что они более зрелые, чем эмбриональные стволовые клетки, хотя они не обязательно должны происходить от взрослых.Их зрелость означает, что они ограничены в способности различать. Карманы взрослых стволовых клеток находятся во многих наших органах, и они пополняют запасы клеток в органах, в которых они находятся. Типы взрослых стволовых клеток включают:

Кроветворная

Обнаруженные в костном мозге и пуповинной крови, они становятся кровью и иммунными клетками. Это единственные стволовые клетки, одобренные FDA для лечения некоторых видов рака крови.

Мезенхимальный

Эти клетки встречаются по всему телу, в том числе в костном мозге, жировой ткани и органах. Они превращаются в соединительную ткань по всему телу, хотя конкретная клетка, в которую они превращаются, связана с органом, в котором они расположены. Эти стволовые клетки могут уменьшить воспаление.

Плод

Стволовые клетки плода более зрелые и, следовательно, менее способны к дифференцировке, чем эмбриональные стволовые клетки, но они могут быть более универсальными, чем другие взрослые стволовые клетки.Например, нервные стволовые клетки из ткани мозга плода могут стать несколькими видами нейронов, но нервные стволовые клетки из мозга взрослого человека встречаются редко и имеют очень ограниченную способность к дифференцировке.

Чем они отличаются от других стволовых клеток?

Взрослые стволовые клетки ограничены в своих возможностях. Они могут стать только определенными типами клеток — по этой причине их называют мультипотентными, а не плюрипотентными — и есть предел тому, как часто они могут делиться.

Почему эти характеристики придают этим клеткам лечебный потенциал?

Взрослые стволовые клетки менее мощны, чем эмбриональные, но их проще использовать, поскольку у всех людей есть собственные запасы этих клеток. Они могут быть полезны для уменьшения воспаления.

Каковы ограничения этих методов лечения?

Неясно, насколько полезны эти стволовые клетки, учитывая их ограниченные возможности.Хотя идея подключиться к собственному источнику взрослых стволовых клеток человека и использовать их для лечения является привлекательной, эти клетки не могут исправить серьезные повреждения или заменить клетки, утраченные в результате болезни, такие как нейроны или клетки, продуцирующие инсулин.

Индуцированный плюрипотент

Какие они?

Индуцированные плюрипотентные стволовые (IPS) клетки — это взрослые клетки, часто клетки кожи или крови, которые были взяты у человека и перепрограммированы в лаборатории, чтобы стать подобными эмбриональным стволовым клеткам.Затем, как и эмбриональные стволовые клетки, они могут быть преобразованы в клетки любого другого типа. Таким образом, клетка кожи может быть превращена в клетку, подобную эмбриону, а затем превращена в клетку сердца.

Чем они отличаются от других стволовых клеток?

Как эмбриональные стволовые клетки, за исключением того, что они производятся в лаборатории. И поскольку они исходят от человека, они точно соответствуют этому человеку. Ученые все еще изучают, можно ли использовать клетки IPS взаимозаменяемо с эмбриональными стволовыми клетками.

Почему эти характеристики придают этим клеткам лечебный потенциал?

Их можно использовать для замены типов клеток, потерянных в результате болезни или травмы. Кроме того, клетки IPS можно использовать для изучения болезней человека в чашках Петри или на животных. Ученые могут взять клетки кожи человека с генетической мутацией, преобразовать эти клетки в клетки IPS, а затем изучить эти клетки как живую модель функционирования мутации.

Каковы ограничения этих методов лечения?

Создание ячеек IPS может занять много времени и ресурсов.Но в большинстве случаев IPS-клетки имеют те же ограничения, что и эмбриональные стволовые клетки.

Глава 7 — Исследование стволовых клеток эмбриона человека

Предыдущий раздел | Предыдущая страница | Следующая страница> | Следующий раздел >> Исследования человеческих эмбриональных стволовых клеток Введение Считается, что исследования человеческих эмбриональных стволовых клеток (hESC) имеют большой потенциал при заболеваниях, при которых, как известно, происходит потеря клеток. К ним относятся сахарный диабет 1 типа, болезнь Паркинсона и сердце после инфаркта миокарда.Тем не менее, некоторые считают, что доимплантационные эмбрионы — это потенциальные человеческие существа с душой, что делает исследования ЭСК аморальными. Исследования человеческих эмбриональных стволовых клеток поднимают и другие важные этические дилеммы. В результате этих этических и моральных дилемм правительство ограничило федеральное финансирование исследований hESC тем, что оказалось 19 ранее существовавшими «зарегистрированными» клеточными линиями (сентябрь 2005 г.). Частным источникам и штатам было предоставлено право определять степень к которому они готовы поддержать дополнительные исследования чЭСК.Ряд штатов, в первую очередь Калифорния, решили поддержать исследования в этой области. Что такое эмбриональные стволовые клетки и как их производить? Цель состоит в том, чтобы получить линии стволовых клеток, полученные из эмбриональных стволовых клеток. Клетки из этих линий являются «тотипотенциальными», потому что теоретически они могут быть преобразованы в любой вид ткани с помощью соответствующих биологических и химических манипуляций. Не вдаваясь в подробности и не вдаваясь в подробности всех ограничений и предостережений, можно сказать, что линии эмбриональных стволовых клеток могут быть созданы тремя способами. Яйца и сперму можно получить от доноров, смешать в чашке Петри и оплодотворить яйцеклетку с целью получения линии стволовых клеток для исследований. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) делится на многоклеточный зародыш. При дальнейшей инкубации образуется бластоциста, полый шар из примерно 256 клеток. Бластоциста имеет два типа групп клеток: группу на поверхности, которая способна инициировать имплантацию в матку и стать плацентой, и внутреннюю клеточную массу, способную стать плодом.Внутреннюю клеточную массу можно удалить и стимулировать деление в культуральной среде. В тщательно определенных условиях они могут стать клеточной линией, делящейся до бесконечности. Теоретически стволовые клетки при правильной химической обработке могут превратиться в любую ткань. Ежегодно многие тысячи бесплодных пар создают эмбрионы для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), смешивая их яйцеклетки и сперму и оплодотворяя их в чашке Петри. Обычно потенциальная мать стимулируется гормонами и дает несколько яйцеклеток.Точно так же потенциальный отец имеет миллионы сперматозоидов в эякулированной сперме. Обычно все яйцеклетки подвергаются воздействию сперматозоидов, а некоторые из них оплодотворяются и становятся эмбрионами. Самые красивые эмбрионы инкубируются достаточно долго, чтобы стать бластоцистами. Обычно в матку потенциальной матери имплантируют три. Оставшиеся эмбрионы хранятся в жидком азоте в случае прерывания беременности или для последующего использования, если семья хочет еще одного ребенка. Эти эмбрионы хранятся в криобанках. Многие из них со временем становятся доступными для исследования.С информированного согласия донора от обоих родителей эти замороженные эмбрионы могут предоставить большую часть необходимого сырья для исследования стволовых клеток. Перенос ядра соматических клеток (SCNT или просто NT) был ответственен за создание клона овцы Долли. В этом процессе молодые женщины жертвуют яйцеклетки, проходя процесс «суперовуляции», как и бесплодные женщины. Яйцо удалено из ядра, содержащего генетический материал. Ядро взрослой клетки, представляющей интерес для исследований, помещается в энуклеированное яйцо.Путем примечательного процесса ядро ​​взрослого человека дедифференцируется в яйцеклетке, скажем, от клетки кожи, в тотипотенциальное состояние, и яйцеклетка начинает делиться и становится бластоцистой. Его внутренняя клеточная масса может быть превращена в линию стволовых клеток. Этот процесс имеет теоретическое преимущество в том, что теоретически стволовые клетки могут быть получены с любым интересующим генетическим заболеванием путем введения ядра от человека с этим заболеванием. Основным недостатком NT является то, что для проведения исследования требуется запас неоплодотворенных яйцеклеток человека.До тех пор, пока надежный источник человеческих яйцеклеток не будет получен без значительного вознаграждения или принуждения, этот процесс вряд ли станет основным источником эмбриональных стволовых клеток. Однако вполне возможно, что матери людей с серьезным заболеванием, таким как сахарный диабет 1 типа, захотят пожертвовать яйцеклетки для дальнейшего прогресса исследований. Основной этической дилеммой, которая только что поставила в основу очень успешного Корейского института стволовых клеток, была поставка яйцеклеток лабораторными работниками, которые были зависимы от исследователей и поэтому были подвержены принуждению. Этические вопросы Основной проблемой, связанной с исследованиями чЭСК, является состояние раннего эмбриона. Это человек с душой, которую необходимо защищать, или это совокупность клеток, которые не станут частью человечества до более позднего времени. Этот вопрос не может быть решен на научной основе, он скорее играет центральную роль в религиозных и политических разногласиях внутри Америки. В отличие от использования зигот, содержащих комбинированный генетический материал от мужчины и женщины, как в ЭКО, NT приводит к «клону» донора взрослой клетки.Имплантация такой бластоцисты женщине, названная «репродуктивным клонированием», приведет к получению человека с точным генетическим составом донора ядра. Было достигнуто соглашение о том, что репродуктивное клонирование человека неэтично и не должно допускаться. NT, который на сегодняшний день является очень неэффективным процессом, требует большого количества донорских яйцеклеток от добровольцев. В других условиях исследования волонтерам могут заплатить за их труды, но их нельзя принуждать к волонтерской деятельности либо из-за того, что они находятся в зависимости от исследователей, либо путем соблазнения их компенсацией.Эти же критерии, вероятно, будут соблюдаться и для доноров яйцеклеток, хотя донорам яйцеклеток для лечения бесплодия платят большие суммы денег за их усилия. Донорство яйцеклеток не является доброкачественной процедурой. Образец формы согласия на донорство яйцеклетки для исследовательских целей ЭСК приведен ниже. Предыдущий раздел | Предыдущая страница | Следующая страница> | Следующий раздел >>

Глава 7 Ссылки Генетика и исследования стволовых клеток Генетика Исследование стволовых клеток человека Библиография Глава 7 Скачать (PDF)

Информационный бюллетень об эмбриональных стволовых клетках

Что такое эмбриональные стволовые клетки?
Все эмбриональные стволовые клетки являются недифференцированными клетками, которые не похожи ни на какие специфические взрослые клетки.Однако они способны образовывать любую взрослую клетку. Поскольку недифференцированные эмбриональные стволовые клетки могут неограниченно размножаться в культуре, они потенциально могут служить неограниченным источником конкретных, клинически важных взрослых клеток, таких как клетки костей, мышц, печени или крови.

Откуда берутся эмбриональные стволовые клетки?
Эмбриональные стволовые клетки человека получают из эмбрионов, оплодотворенных in vitro, возрастом менее недели. Эти эмбрионы были произведены для клинических целей, но пожертвовавшие их пары больше не хотели их имплантировать.Они были пожертвованы специально для этого проекта с осознанного согласия доноров. Практически в каждой клинике экстракорпорального оплодотворения в мире излишки эмбрионов выбрасываются, если они не были переданы в дар другим бесплодным парам или для исследований. Протоколы исследования были рассмотрены и одобрены Экспертным советом UW – Madison Institutional Review Board, группой ученых и специалистов по медицинской этике, которые наблюдают за такой работой.

Почему они важны?
Эмбриональные стволовые клетки представляют большой интерес для медицины и науки из-за их способности развиваться практически в любую другую клетку, созданную человеческим телом.Теоретически, если стволовые клетки можно выращивать и направлять их развитие в культуре, можно будет вырастить клетки, имеющие важное медицинское значение, такие как костный мозг, нервная ткань или мышцы.

Чего именно достигла команда UW?
Ученые пытались выделить и культивировать эмбриональные стволовые клетки человека более десяти лет. Используя 14 бластоцист, полученных из пожертвованных избыточных эмбрионов, полученных путем оплодотворения in vitro, группа из Висконсина создала пять независимых клеточных линий.Клеточные линии, полученные из эмбрионов на доимплантационной стадии, были способны к длительной недифференцированной пролиферации в культуре и при этом сохраняли способность развиваться в различные специфические типы клеток, включая нервные, кишечные, мышечные, костные и хрящевые клетки.

Как их можно использовать для лечения болезней?
Способность выращивать человеческие ткани всех видов открывает двери для лечения ряда заболеваний, связанных с клетками, и для выращивания важных с медицинской точки зрения тканей, которые можно использовать для трансплантации.Например, такие заболевания, как сахарный диабет у подростков и болезнь Паркинсона, возникают из-за дефектов одного из нескольких типов клеток. Замена дефектных клеток здоровыми дает надежду на пожизненное лечение. Точно так же больные сердца и другие органы теоретически можно поддержать путем инъекции здоровых клеток для замены поврежденных или больных клеток.

Есть ли другие потенциальные применения этих ячеек?
Первые потенциальные применения технологии эмбриональных стволовых клеток человека могут быть в области открытия лекарств.Способность выращивать чистые популяции определенных типов клеток является испытательной площадкой для химических соединений, которые могут иметь медицинское значение. Обработка определенных типов клеток химическими веществами и измерение их реакции предлагает кратчайший путь для сортировки химикатов, которые можно использовать для лечения заболеваний, связанных с этими конкретными типами клеток. Усовершенствованная технология стволовых клеток позволит проводить быстрый скрининг сотен тысяч химических веществ, которые теперь необходимо тестировать с помощью гораздо более трудоемких процессов.

Что эти клетки могут рассказать нам о развитии?
Ранние стадии человеческого развития было трудно или невозможно изучить. Эмбриональные стволовые клетки человека дадут представление о событиях развития, которые нельзя изучить непосредственно у человека в утробе матери или полностью понять с помощью моделей на животных. Понимание событий, происходящих на первых этапах развития, имеет потенциальное клиническое значение для предотвращения или лечения врожденных дефектов, бесплодия и невынашивания беременности.Тщательное знание нормального развития может в конечном итоге позволить предотвратить или лечить отклонения в развитии человека. Например, скрининг лекарств путем тестирования их на культивируемых эмбриональных стволовых клетках человека может помочь снизить риск врожденных дефектов, связанных с приемом лекарств.

Если кластер этих клеток был передан женщине, могла ли наступить беременность?
Нет. Эти клетки не эквивалентны интактному эмбриону. Если кластер этих клеток был перенесен в матку, они не смогли бы имплантироваться и не смогли бы развиться в плод.

Исследования стволовых клеток — это то же самое, что клонирование?
№. Исследование стволовых клеток направлено на разработку новых методов лечения, спасающих жизнь, и не может быть использовано для развития человека. Эмбриональные стволовые клетки, полученные из внутренней клеточной массы зародыша на ранней стадии, не могут дать начало плаценте, поэтому человеческое существо не может развиваться, даже если стволовые клетки были имплантированы в матку женщины.

Почему бы не получить стволовые клетки от взрослых?
В настоящее время в клинических испытаниях на людях проводится несколько подходов, в которых используются зрелые стволовые клетки (такие как кроветворные клетки, нейронообразующие клетки и хрящевидные клетки).Однако, поскольку взрослые клетки уже специализированы, их потенциал к регенерации поврежденной ткани очень ограничен: клетки кожи станут только кожей, а клетки хряща станут только хрящами. У взрослых нет стволовых клеток во многих жизненно важных органах, поэтому при повреждении этих тканей образуется рубцовая ткань. Только эмбриональные стволовые клетки, которые могут стать любой тканью человека, могут восстанавливать жизненно важные органы.

Исследования взрослых стволовых клеток важны и дадут ценную информацию об использовании стволовых клеток в процедурах трансплантации.Однако только изучив все виды исследований стволовых клеток, ученые найдут наиболее действенные и действенные способы лечения болезней.

Каковы преимущества изучения стволовых клеток?
Плюрипотентные стволовые клетки — это надежда для миллионов американцев. Они могут лечить или вылечить множество заболеваний, включая болезнь Паркинсона, Альцгеймера, диабет, болезни сердца, инсульт, травмы спинного мозга и ожоги.

Это выдающееся исследование все еще находится в зачаточном состоянии, и его практическое применение станет возможным только после дополнительного изучения.Ученым необходимо понять, что приводит клетки к специализации, чтобы клетки превращались в определенные типы тканей. Например, островковые клетки контролируют выработку инсулина в поджелудочной железе, которая нарушена у людей с диабетом. Если необходимо вылечить человека с диабетом, стволовые клетки, используемые для лечения, должны развиться в новые продуцирующие инсулин островковые клетки, а не в ткань сердца или другие клетки. Требуются исследования, чтобы определить, как контролировать дифференцировку стволовых клеток, чтобы они были терапевтически эффективными.Также необходимы исследования для изучения потенциала иммунного отторжения клеток и способов преодоления этой проблемы.

2 Научные основы исследования стволовых клеток эмбриона человека | Руководство по исследованию эмбриональных стволовых клеток человека

для выращивания клеток hES in vitro (Amit et al., 2000; Itskovitz-Eldor et al., 2000; Klimanskaya, McMahon, 2004; Reubinoff et al., 2000). В совокупности исследования показывают, что теперь возможно выращивать кариотипически нормальные hES-клетки (то есть с правильным числом хромосом) более года в бессывороточной среде на питающих слоях фибробластов мыши.Были созданы линии клеток hES как XX (женские), так и XY (мужские). Клетки экспрессируют маркеры, характерные для плюрипотентных и пролиферирующих клеток. Работа с клетками hEG также показала плюрипотентность и расширенное самообновление, но более обширная работа была проделана с hES, чем с клетками hEG.

Существуют различия между ES клетками мыши и человека (Pera and Trounson, 2004). Например, клетки mES растут как округлые колонии с нечеткими границами клеток, в то время как колонии клеток hES более плоские и имеют более четкие границы клеток.Два типа клеток также демонстрируют различия в регуляции роста. В общем, как mES, так и hES-клетки требуют поддержки фибробластов. Текущие попытки заменить эту поддержку потребовали разных подходов к этим двум видам. Растворимый фактор роста, LIF, может заменять слой питающих клеток при поддержании клеток mES, но клетки hES нуждаются в твердом внеклеточном матриксе (Matrigel) вместо фибробластов (Xu et al., 2005). Эти примеры межвидовых различий показывают, что если нужно идентифицировать сигналы, которые заставляют стволовые клетки дифференцироваться в специализированные клетки, необходимо продолжить работу как с hES, так и с mES-клетками.

Эмбриональные стволовые клетки обладают тремя важными характеристиками, которые отличают их от других типов клеток. Во-первых, клетки hES экспрессируют факторы, такие как Oct4, Sox2, Tert, Utf1 и Rex, которые связаны с плюрипотентными клетками (Carpenter and Bhatia, 2004). Во-вторых, это неспециализированные клетки, которые обновляются посредством множества клеточных делений. Начальная популяция стволовых клеток, которая размножается в течение многих месяцев в лаборатории, может дать миллионы клеток. Важной исследовательской задачей является понимание сигналов, которые заставляют популяцию стволовых клеток оставаться неспециализированной и продолжать размножаться до тех пор, пока они не потребуются для восстановления конкретной ткани.

Третьей характеристикой hES-клеток является то, что при некоторых физиологических или экспериментальных условиях в культуре ткани они могут быть индуцированы, чтобы стать клетками с особыми функциями, такими как кардиомиоциты (бьющиеся клетки сердца), клетки печени, предшественники нервных клеток, эндотелиальные клетки. , кроветворные клетки и клетки, секретирующие инсулин (Assady et al., 2001; Chadwick et al., 2003; Kaufman et al., 2001; Kehat et al., 2001; Levenberg et al., 2002; Mummery et al., 2002; Reubinoff et al., 2001; Reubinoff et al., 2000; Сюй и др., 2002; Zhang et al., 2001). Однако, поскольку клетки hES еще не использовались в исследованиях химер бластоцист, исследователи смогли оценить дифференцировку in vivo только после инъекции клеток hES иммунодефицитным мышам. Там клетки создают тератомы, в которых обнаруживаются ткани трех зародышевых листков эмбриона (Thomson et al., 1998). Примерами являются костная и хрящевая ткань, поперечнополосатая мышца, кишечноподобные структуры, нервные розетки и клубочкообразные структуры.Также формируются более организованные структуры, такие как волосяные фолликулы, слюнные железы и зубные зачатки. Клетки hES также будут создавать эмбриоидные тельца и дифференцировать in vitro (Itskovitz-Eldor et al., 2000). Однако эти типы анализов дифференцировки не предоставляют убедительных доказательств того, что полученные типы клеток функционируют

.