На рубеже XXI века, журналы Science, Nature и PNAS включили стволовые клетки в свой топ-10 главных открытий мира, занимая 4 позиции. Это не удивительно, ведь жизнь начинается с этих недифференцированных клеток и она напрямую зависит от них.
Что такое стволовые клетки?
Стволовые клетки - это незрелые клетки, которые присутствуют у многих видов многоклеточных организмов. В организме человека существует более 240 типов клеток, и все они происходят от одной стволовой клетки, называемой зиготой, которая образуется сразу после оплодотворения.
Когда о стволовых клетках узнали?
Термин "стволовая клетка" был введен в 1908 году российским ученым Александром Максимовым. Он написал: "Существует специальная кроветворная клетка, которая является родоначальницей всех элементов крови и может быть названа стволовой".
Почему стволовые клетки так важны?
Задача стволовых клеток - постоянное обновление организма. По сути, мы живы до тех пор, пока у нас есть пул самообновляющихся стволовых клеток. Если иссякает пул клеток волосяного фоликула, наступает облысение.
Если исчезает пул клеток лангерганца, синтезирующих инсулин, то возникает диабет первого типа. И так далее.
Раньше ученые считали, что стволовые клетки есть только в пуповинной крови, однако в последнее время было доказано, что стволовые клетки есть практически во всех органах. Даже в мозге.
Расширение знаний о стволовых клетках позволило разобраться с заблуждением о том, что нервные клетки не восстанавливаются. Они восстанавливаются, но не за счет нейронов, поскольку они не могут делиться, а за счет стволовых клеток, которые сохраняются в мозгу у взрослого человека.
Пластичность клетки
В течение пяти дней после слияния спермотозоида с яйцеклеткой стволовые клетки обладают очень высокой пластичностью. Из них может развиться любой тип клеток. Их в это время можно сравнить с мощнейшим биологическим компьютером, в который заложены полные программы. По мере дальнейшей специализации клеток и их роста процент стволовых клеток в организме уменьшается и возможность их пластичности снижается. Однако полностью не пропадает.
Бессмертие стволовых клеток
Если стволовые клетки культивируются не в условиях организма, то к ним неприложимо правило Хайклика, согласно которому клетка должна пройти опредленный период циклов размножения, после чего она прекращает размножаться.
В стволовых клетках не происходит укорачивания кончиков хромосом, которое приводит к потере клеткой способности к размножению. Стволовые клетки делятся ассимитрично. При этом делении одна часть идет в сторону специализации, то есть становится постепенно специализированной клеткой и теряет со сременем кончики хромосом. Вторая часть стволовой клетки сохраняет свои свойства.
Универсальные клетки
На стволовые клетки можно воздействовать определенными веществами. В зависимости от того, какими веществами воздействовать, можно направить развитие культуры стволовых клеток в определенном направлении. Если добавить ретиноивую кислоту, то культура будет двигаться в нейральном направлении, будут появляться глиальные клетки и будущие нейроны. Клетки станут размножаться, образуя ассоциации. В случае нервных клеток - нейросферы. Нейросферы можно использовать в медицинской практике.
Клетки-лекари
Стволовые клетки обладают уникальными возможностями. Когда они трансплантируются в организм, то начинают мигрировать к пораженным местам.
Российский Центр акушерства и гинекологии совместно с Институтом биологии развития и Институтом гена РАМН провели исследование, в котором культивировали клетки плода человека, пометили метками и трансплантировали в различные участки мозга. За шесть суток стволовые клетки проходили расстояние в 3-4 миллиметра, целенаправленно идя в область повреждения.
В зависимости от места, куда они трансплантировались, под влиянием локальных команд (микроокружения) шла специализация стволовых клеток в нужном направлении. Придя на место, обладая пластичностью как минимум трех видов клеток, под влияние локальных сигналов, они разворчивали ту генетическую программу и развивались по типу тех типов клеток, которые в данном месте и в данное время необходимы.
Кроветворные стволовые клетки
Из всех стволовых клеток человека самые изученные кроветворные. Они есть в пуповинной крови новорожденного, в костном мозге и в циркулирующей в организме крови. В медицине этот тип стволовых клеток применяются с конца 1960-х годов. Именно с помощью кроветворных стволовых клеток лечат онкологические заболевания крови.
Донорская кровь для трансплантации в сепараторе под действием центробежной силы делится на слои, слой, где есть стволовые клетки забирается, вся остальная кровь возвращается назад. Выбранные сепаратором стволовые клетки собираются в коллекционный мешок. Затем в лаборатории клетки готовят к трансплантации - пакеты запаивают и помещают в цетрифугу, скорость вращения которой 2000 оборотов в минуту. Через 12 минут плазма отделяется от стволовых клеток и плазма удаляется из мешка, а стволовые клетки продолжают готовить к трансплантации, смешивая с гормонами и химиопрепаратами, чтобы снизить риски при трансплантации.
Где и как хранятся стволовые клетки?
Стволовые клетки хранятся в криобанках при температуре 196 градусов по Цельсию. Их замораживание происходит постепенно, по 1 градусу в минуту. После разморозки клетки полностью сохраняют свои свойства. Перед транспланацией их достают из резервуара и помещают в переносной термос, затем пакет помещают между двумя емкостями с теплой жидкостью в устройстве, работающем по принципу водяной бани.
Стволовые клетки вводят в орагнизм с помощью капельницы через катетер Кровь их сама доставляет в костный мозг, поскольку срабатывает так называемый «эффект хоуминга».
Приживление стволовых клеток - трудный этап лечения. Вирусы и бактерии особенно опасны в первый месяц, поэтому больной содержится в стерильном помещении.
В чем опасность?
Стволовые клетки - будущее биотехнологии и медицины, однако их изучение только начинается. Некоторые из рекламируемых видов лечения стволовыми клетками пока не дказали свою эффективность и безопасность. Известны случаи в которых пациенты погибли от такого лечения.
Эмбриональные стволовые клетки при трансплантациях могут вызывать опухоли, хромосомные мутации и вызывать гибель соседних клеток, поэтому на сегодняшний день отношение научного сообщества к непроверенным видам лечения стволовыми клеткам крайне настороженное.
© Русская Семерка
Свежие комментарии