Стовбурові клітини: на вістрі скандалу

Фото - Стовбурові клітини Стовбурові клітини - це недиференційовані клітини, які мають здатність розвиватися в клітини різних тканин і органів. У багатьох тканинах вони грають роль свого роду внутрішньої системи відновлення - вони можуть ділитися, доповнюючи і замінюючи інші клітини, практично безмежно, поки людина або тварина ще живі.

Коли стовбурова клітина ділиться, у кожної з нових утворилися клітин є потенціал або залишитися стовбурової клітиною, або стати клітиною з більш спеціалізованими функціями - наприклад, м'язової кліткою, червоні кров'яні клітини, або клітиною головного мозку.

Від клітин інших типів стовбурові клітини відрізняють дві важливі характеристики. Перше - вони є недиференційованими клітинами, здатними оновлюватися за допомогою клітинного поділу, іноді - після тривалих періодів бездіяльності.

Друге - в певних фізіологічних чи експериментальних умовах може бути індуковано їх перетворення в клітини тканин або органів, що володіють певними функціями. У деяких органах, наприклад, в кістковому мозку і в кишечнику, стовбурові клітини діляться постійно, щоб відновлювати і замінювати зношені або пошкоджені тканини.

В інших органах, проте, наприклад, в підшлунковій залозі Діабет і підшлункова залоза - речі, які необхідно знати і в серці, стовбурові клітини діляться тільки при особливих обставинах.

Види стовбурових клітин

Донедавна вчені працювали, переважно, з двома видами стовбурових клітин тварин і людини: ембріональними та дорослими, або соматичними, стовбуровими клітинами. Про функції і характеристиках цих клітин ми поговоримо нижче.

Вперше вчені змогли отримати ембріональні стовбурові клітини від ембріона миші більше 30 років тому, в 1981 році. Ретельне дослідження біології стовбурових клітин мишей призвело до того, що в 1998 році був відкритий метод отримання стовбурових клітин з ембріона людини і вирощування клітин в лабораторії.

Ембріони, що використовувалися для цих досліджень, були створені для репродуктивних цілей методом запліднення в пробірці. Ті ембріони, які не стали в нагоді для цих цілей, були, за згодою донора, передані для досліджень.



У 2006 році вчені зробили ще один прорив - вони виявили умови, за яких деякі спеціалізовані зрілі клітини можна генетично «перепрограмувати» так, щоб вони придбали характеристики стовбурових клітин.

Стовбурові клітини важливі для живих організмів з багатьох причин. У ембріона у віці від 3 до 5 днів - бластоцисти, вже є стовбурові клітини, з яких потім розвинеться весь організм - серце, легені, шкіра, кістки, і так далі.

У деяких тканинах дорослого організму стовбурові клітини компенсують природний знос органів і допомагають відновитися після ушкоджень і хвороб.

Унікальні регенерирующие здатності стовбурових клітин відкривають нові можливості для лікування таких хвороб, як діабет і серцево-судинні захворювання. Однак попереду ще багато роботи в лабораторних і клінічних умовах, перш ніж ми зрозуміємо, як саме лікувати хвороби з їх допомогою.

Лабораторні дослідження стовбурових клітин дозволяють вченим більше дізнатися про їх особливості та можливості. Вже зараз вчені використовують стовбурові клітини в лабораторіях, щоб розробляти і тестувати нові ліки, а також вивчати нормальний ріст і виявляти причини виникнення вроджених вад.

Вивчення стволових клітин - одне з найбільш багатообіцяючих і захоплюючих напрямків в сучасній біології та медицині і тут, очевидно, зроблені ще далеко не всі відкриття.



Унікальні властивості стовбурових клітин

У всіх стовбурових клітин, незалежно від того, як вони отримані, є три загальні властивості: вони здатні ділитися і оновлюватися протягом тривалих періодів: вони не є спеціалізірованнимі- вони можуть перетворюватися в спеціалізовані клітини.

На відміну від м'язових, кров'яних або нервових клітин, які в нормі не реплицируются, стовбурові клітини можуть реплицироваться безліч разів.

Сьогодні вчені намагаються відповісти на два найважливіші питання, пов'язаних зі стовбуровими клітинами:

  • Чому ембріональні клітини можуть розмножуватися в лабораторії протягом року і більше, не диференціюючись (не перетворюючись на спеціалізовані клітини тканин чи органів), а більшість неембріонального стовбурових клітин цього не можуть?
  • Які фактори в живих організмах у нормі регулюють проліферацію (розмноження шляхом клітинного поділу) і самовідновлення стовбурових клітин?

Відповіді на ці питання допомогли б зрозуміти, як регулюється проліферація клітин під час нормального ембріонального розвитку і під час аномального поділу клітин, що призводить до раку Рак грудей - вирок?. Ця інформація також допомогла б ученим більш ефективно вирощувати в лабораторіях ембріональні і дорослі стовбурові клітини.

Специфічні фактори та умови, які дозволяють стовбуровим клітинам залишатися недиференційованими, представляють для вчених великий інтерес. Фахівцям знадобилося багато років досліджень, проб і помилок, перш ніж вони змогли виділяти стовбурові клітини і підтримувати їх життєдіяльність в лабораторних умовах таким чином, щоб уникнути їх спонтанного перетворення в специфічні клітини.

Після того, як були отримані стовбурові клітини миші, пройшло два десятиліття, перш ніж вчені змогли виростити ембріональні стовбурові клітини людини. Тепер важливо зрозуміти, які сигнали зрілого організму стимулюють проліферацію стовбурових клітин, чому вони залишаються недиференційованими саме до того моменту, як з'явиться необхідність їх використовувати.

Ще одне фундаментальне властивість стовбурових клітин полягає в тому, що у них немає структур, характерних для клітин певних тканин або органів. Наприклад, стовбурові клітини не можуть взаємодіяти з сусідами і качати кров (як клітини серцевого м'яза), або транспортувати молекули кисню через кровотік (як червоні кров'яні тільця).

Однак вони можуть перетворитися на будь-які спеціалізовані клітини - це називається диференціацією. Коли клітина диференціюється, вона проходить через кілька етапів, на кожному з них стаючи все більш спеціалізованою.

Поки вчені тільки починають розуміти сигнали всередині і поза клітинами, які призводять до диференціації. Внутрішні сигнали контролюються генами клітин, які є частиною ланцюжка ДНК, і в яких закодовані інструкції щодо клітинних структур і функцій.

Зовнішніми сигналами для клітинної диференціації служать хімічні речовини, які виділяють інші клітини-фізичний контакт з сусідніми клітинами- а також активність деяких молекул.

Однак диференціація стовбурових клітин як і раніше залишає багато запитань. Наприклад, чи є внутрішні і зовнішні сигнали диференціації клітин однаковими для стовбурових клітин всіх типів?

Чи можна виділити специфічний набір сигналів, який призводить до перетворення стовбурових клітин в клітини певного типу? Якщо на ці питання вдасться відповісти, можливо, вчені зможуть знайти нові способи контролювати диференціацію стовбурових клітин в лабораторіях і вирощувати клітини і тканини, які потім можна буде використовувати, наприклад, для клітинної терапії.

Дорослі стовбурові клітини зазвичай генерують клітини тих тканин, в яких вони живуть. Наприклад, кровотворні (гемопоетичні) стовбурові клітини в кістковому мозку в нормі диференціюються в різні типи клітин крові.

Вважається, що з гемопоетичних стовбурових клітин не можуть сформуватися, наприклад, нервові клітини, або клітини головного мозку. В останні роки проводилося багато досліджень з метою показати, що стовбурові клітини з однієї тканини можуть формувати клітини абсолютно інших тканин, проте це досі не доведено і є предметом суперечок в науковому співтоваристві.





Увага, тільки СЬОГОДНІ!