Стволовые клетки и их медицинское значение. 3
СРС по генетике
на тему: «Стволовые клетки и их медицинское значение».
Выполнила: Лагода А. А.
Группа: ОМ-13-036-2
Проверила: Нуртаева К. С.
Алматы 2013
План:
I Введение.
II Стволовые клетки.
- Определение.
- История изучения стволовых клеток.
- Классификация:
- Эмбриональные стволовые клетки;
- Фетальные стволовые клетки;
- Постнатальные стволовые клетки;
- Гемопоэтические стволовые клетки;
- Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки;
- Тканеспецифичные прогениторные клетки.
III Использование стволовых клеток в медицине: проблемы и перспективы.
IV Заключение.
Введение.
Все
живые существа (как животные, так
и растения) состоят из клеток,
образующих такни различных
Подобно любому живому существу, клетка способна питаться, расти и размножаться, вследствие чего её можно считать живым организмом. Отдельные её элементы лишены жизненных функций. Клетки, выделенные из различных тканей живых организмов и помещенные в специальную питательную среду, могут расти и размножаться, что широко используется в исследовательских прикладных целях.
Термин
«клетка» впервые предложил в
1665 г. английский естествоиспытатель
Роберт Гук для описания
Несмотря
на большое разнообразие и
существенные различия во
Не все
клетки организма
Принято считать, что главная причина старения организма – утеря генетической информации. Молекулы ДНК постепенно подвергаются мутациям, что приводит к гибели клеток и всего организма. Повреждённые участки молекулы ДНК способны восстанавливаться благодаря репаративным ферментам. Хотя их возможности ограничены, но они играют важную роль в продлении жизни организма.
Ежедневно мы встречаем множество разных людей, но даже не задумываемся, что каждый из нас произошел из одной единственной оплодотворенной яйцеклетки. Она содержит не только информацию об организме, но и схему его последовательного будущего развития. В течение первых пяти дней после зачатия в результате деления этой самой клетки образуется шарик из совершенно одинаковых неспециализированных клеток. Примерно через шесть — семь дней он образует бластоцисту, которая делясь, формирует за считанные недели все органы и ткани человека. А недавно стало известно, что стволовые клетки могут продлить жизнь.
Конец ХХ-го века ознаменовался рядом крупнейших достижений молекулярной и клеточной биологии, открывающих широкие перспективы для создания принципиально новых и эффективных биомедицинских технологий, которые дадут возможность решить проблему лечения ряда тяжелейших заболеваний человека. Технология стволовых клеток - это своеобразный ящик Пандоры, который скрывает многие тайны жизни, - но какова цена таких открытий? В научном аспекте применение этой технологии кажется безграничным, но этические соображения и нормы уже сейчас ставят барьеры на пути ее развития. Отношение научного сообщества к замене или регенерации вышедших из строя органов с использованием стволовых клеток весьма неоднозначно: одни связывают с новым направлением большие надежды, другие относятся к нему с подозрением. Прежде чем методы терапии, основанные на применении стволовых клеток, войдут в медицинскую практику, придется преодолеть множество преград, как научных, так и общественно-политических. Необходимо рассматривать стволовые клетки с научной, этической и юридической точек зрения. Выражение «неполное знание хуже полного невежества» как нельзя более уместна в биотехнологии, где особенно необходимо досконально разобраться в вопросе, прежде чем высказываться «за» или «против».
Стволовы́е кле́тки — недифференцированные
(незрелые) клетки, имеющиеся во всех многоклеточных
организмах. Стволовые клетки способны
самообновляться, образуя новые стволовые
клетки, делиться посредством митоза и
Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. В человеческом организме таких видов клеток более 220. Стволовые клетки сохраняются и функционируют и во взрослом организме, благодаря им может осуществляться обновление и восстановление тканей и органов. Тем не менее, в процессе старения организма их количество уменьшается.
История изучения стволовых клеток
Первое предположение о существовании стволовых клеток было высказан русским ученым Максимовым А. А. (04.02.1874 – 04.12.1928). Максимов А. А. во многом предопределил направление развития мировой науки в области клеточной биологии. Его труды стали мировой научной классикой и до настоящего времени остаются одними из наиболее часто цитируемых среди работ отечественных исследователей.
Термин "стволовая клетка" Максимов А. А. предложил еще в 1908 году, чтобы объяснить механизм быстрого самообновления клеток крови. Он выступил с новой теорией кроветворения в Берлине на съезде гематологов. Именно этот год можно по праву считать началом истории развития исследований стволовых клеток.
Каждые сутки в крови погибают несколько миллиардов клеток, а им на смену приходят новые популяции эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов. Максимов А. А. первый догадался, что обновление клеток крови — это особая технология, отличная от простых клеточных делений. Если бы клетки крови самообновлялись простым клеточным делением, это потребовало бы гигантских размеров костного мозга.
Несколько позже профессор московского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи А.Я. Фриденштейн подтвердил предположение коллеги и, изучая возможности этих особых клеток, стал разрабатывать сферу их применения. Первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток были начаты еще в начале 1950-х годов. Именно тогда было доказано, что с помощью трансплантации костного мозга (основного источника стволовых клеток) можно спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного облучения.
Понадобилось почти 20 лет, чтобы трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Только в конце 60-х были получены убедительные данные о возможности применения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.
В начале века ученые уже подозревали, что во многих тканях существуют клетки, способствующие регенерации (восстановлению) этих тканей и активизирующие деление обычных клеток. В 60-х годах советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков заложили основы науки о стволовых клетках костного мозга, доказав, что именно там главным образом и находится своеобразное депо замечательных клеток. Потом стало известно, что часть стволовых клеток мигрирует в крови, есть они и в различных тканях, в частности в кожной и жировой.
1970 год - Первые трансплантации аутологичных (своих собственных) стволовых клеток. Есть сведения, что в 70-х годах в бывшем СССР делали «прививки молодости» пожилым членам Политбюро КПСС, вводя им 2-3 раза в год препараты стволовых клеток.
1988 год - Стволовые
клетки были впервые
1992 год - Первая
именная коллекция стволовых
клеток. Профессор Дэвид Харрис "на
всякий случай" заморозил стволовые
клетки пуповинной крови
1996 год - За период с 1996 года по 2004 год были выполнены 392 трансплантации аутологичных (собственных стволовых клеток человека) стволовых клеток. Так в 1996 году преимущественно осуществлялась трансплантация костного мозга.
1996 год – Доказано, что облучение уничтожает раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга донора стволовые клетки. С начала 1996 года в РФ действует Закон "О радиоактивной безопасности населения".
1997 год - За предшествующие 10 лет в 45 медицинских центрах мира проведено 143 трансплантации пуповинной крови. В России проведена первая операция онкологическому больному по пересадке стволовых клеток из пуповинной крови младенцев.
1998 год - Первая в мире трансплантация "именных" стволовых клеток пуповинной крови девочке с нейробластомой (опухоль мозга). Биологическая страховка сработала – ребенок спасен. Общее число проведенных трансплантаций пуповинной крови превышает 600.
В этом же году американскими учеными Джеймсом Томсоном и Джоном Беккером удалось выделить человеческие эмбриональные стволовые клетки и получить их первые линии.
В 1998 г. ученые нашли способ выращивать стволовые клетки в питательной среде.
1999 год - Журнал
«Science» признал открытие
В 1999 году между Санкт-Петербургским Государственным Медицинским Университетом имени академика И. П. Павлова и Европейским институтом поддержки и развития трансплантологии был заключен договор, согласно которому в Университете создается отделение трансплантации костного мозга, соответствующее всем международным требованиям. Открытие отделения произошло в июне 2000 года. Основная цель - выполнение трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, в том числе и от неродственных доноров.
2000 год - В мире проведено 1.200 трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови, из них двести родственных. Шестилетний ребенок с анемией Фанкони вылечен с помощью стволовых клеток пуповинной крови своего новорожденного брата. В этой истории интересно то, что второй ребенок был рожден после искусственного оплодотворения (ЭКО). Среди полученных эмбрионов был выбран один наиболее совместимый с реципиентом и не содержащий признаков болезни.
2001 год - Опубликованы
первые официальные данные о
возможности применения
В этом же году показана способность взрослых гемопоэтических и стромальных клеток костного мозга человека дифференцироваться в кардиомиоциты и гладкомышечные клетки, эта способность используется в регенеративной кардиологии.
2003 год - Журнал Национальной Академии Наук США (PNAS USA) опубликовал сообщение о том, что через 15 лет хранения в жидком азоте стволовые клетки пуповинной крови полностью сохраняют свои биологические свойства. С этого момента криогенное хранение стволовых клеток стало рассматриваться, как "биологическая страховка". Мировая коллекция стволовых клеток, хранящихся в банках, достигла 72.000 образцов. По данным на сентябрь 2003 г. в мире произведено уже 2.592 трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови, из них 1.012 – взрослым пациентам.
В выпуске The Lancet от 4 января 2003 г. опубликовано два сообщения о результатах инъекции аутологичных (собственных) стволовых клеток костного мозга больным, страдающим тяжелой стенокардией или перенесшим инфаркт миокарда. Источником культивированных мононуклеарных клеток служил костный мозг, взятый из гребня подвздошной кости больного. Через несколько месяцев отмечено заметное улучшение перфузии миокарда и функции левого желудочка.
2004 год - Общая
мировая коллекция стволовых
клеток пуповинной крови
2005 год - Перечень
заболеваний, при лечении которых
может быть успешно применена
трансплантация стволовых
Исследования, как эмбриональных стволовых клеток, так и стволовых клеток взрослого организма ведутся чрезвычайно активно, в мировой научной прессе что ни день появляются все новые сообщения о достижениях ученых: одним удалось получить из стволовых клеток нейроны, другим - кожную или хрящевую ткань, третьим - вырастить сосуды, кость или даже челюсть.
Следующие 20 лет биология будет расшифровывать, как план строения организма упаковывается в одну клетку.
Классификация
Стволовые клетки можно разделить на три основные группы в зависимости от источника их получения: эмбриональные, фетальные и постнатальные (стволовые клетки взрослого организма).
Эмбриональные стволовые клетки
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК)
образуют внутреннюю клеточную массу (ВКМ), или эмбриобласт, на ранней стадии
развития эмбриона. Они являются плюрипотентными.
Важный плюс ЭСК состоит в том, что они
не экспрессируют HLA (human leucocyte antigens), то есть не вырабатывают антигены тканевой совместимости. Каждый человек
обладает уникальным набором этих антигенов,
и их несовпадение у донора и реципиента является важнейшей причиной несовместимости
при трансплантации. Соответственно, шанс того, что донорские
эмбриональные клетки будут отторгнуты
организмом реципиента очень невысок.
При пересадке иммунодефицитным жив
Клинические исследования с использованием ЭСК подвергаются особой этической экспертизе. Во многих странах исследования ЭСК ограничены законодательством.
Одним из главных недостатков ЭСК является невозможность использования аутогенного, то есть собственного материала, при трансплантации, поскольку выделение ЭСК из эмбриона несовместимо с его дальнейшим развитием.
Характеристики эмбриональных стволовых клеток
- Плюрипотентность — способность образовывать любой из примерно 350 типов клеток взрослого организма (у млекопитающих)
- Хоуминг — способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию;
- Тотипотентность — способность дифференцироваться в целостный организм (11 дней после оплодотворения);
- Факторы, которые определяют уникальность
- стволовых клеток, находятся не в ядре, а в цитоплазме. Это избыток мРНК всех 3 тысяч генов, которые отвечают за раннее развитие зародыша;
- Теломеразная активность. При каждой репликации часть теломер утрачивается. В стволовых, половых и опухолевых клетках есть теломеразная активность, концы их хромосом надстраиваются, то есть эти клетки способны проходить потенциально бесконечное количество клеточных делений, они бессмертны.
Фетальные стволовые клетки
Фетальные стволовые клетки получают из плодного материала после аборта (обычно срок гестации, то есть внутриутробного развития плода, составляет 9—12 недель). Естественно, изучение и использование такого биоматериала также порождает этические проблемы. В некоторых странах, например, на Украине и в Великобритании, продолжаются работы по их изучению и клиническому применению. К примеру, британская компания ReNeuron исследует возможности использования фетальных стволовых клеток для терапии инсульта. Эти клетки уже начали дифференцировку, и, следовательно, каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное число делений, и, во-вторых, дать начало не любым, а достаточно определенным видам специализированных клеток. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки.
Постнатальные стволовые клетки
Несмотря на то, что стволовые
клетки зрелого организма обладают меньшей потентностью в сравнении
с эмбриональными и фетальными стволовыми
клетками, то есть могут порождать меньшее
количество различных типов клеток, этический
аспект их исследования и применения не
вызывает серьёзной полемики. Кроме того,
возможность использования аутогенного
материала обеспечивает эффективность
и безопасность лечения. Стволовые клетки
взрослого организма можно подразделить
на три основных группы: гемопоэтические (
Иногда в отдельную группу
выделяют клетки пуповинной крови, поскольку
они являются наименее
Гемопоэтические стволовые клетки
Гемопоэтические стволовые
клетки (ГСК) — мультипотентные стволовые
клетки, дающие начало всем клеткам крови
миелоидного (моноциты, макрофаги,
Популяция ГСК формируется
во время эмбриогенеза, то есть эмбрионального
развития. Доказано, что у млекопитающих первые
ГСК обнаруживаются в областях мезодермы,
называемых аорта, гонада и
Основным источником ГСК является костный
мозг. Этот источник и сегодня наиболее
широко используется в трансплантологии (см.
Вторым, наиболее важным и перспективным источником ГСК является пуповинная кровь. Концентрация ГСК в пуповинной крови в десять раз выше, чем в костном мозге. Кроме того, у этого источника есть ряд преимуществ. Важнейшие из них: * Возраст. Пуповинная кровь собирается на самом раннем этапе жизни организма. ГСК пуповинной крови максимально активны, поскольку не подвергались негативному воздействию внешней среды (инфекционные заболевания, нездоровое питание и т. д.). ГСК пуповинной крови способны создать большую клеточную популяцию в короткий срок. Совместимость. Использование аутологичного материала, то есть собственной пуповинной крови гарантирует 100%-ную совместимость. Совместимость с братьями и сёстрами составляет до 25 %, как правило, возможно также использование пуповинной крови ребёнка для лечения других близких родственников. Для сравнения, вероятность нахождения подходящего донора стволовых клеток — от 1:1000 до 1:1000 000.
Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки
Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) — мультипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в остеобласты (клетки костной ткани),хондроциты (хрящевые клетки) и адипоциты (жировые клетки).
Предшественниками ММСК в эмбриогенный период развития являются мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Они могут быть обнаружены в местах распространения мезенхимы, то есть зародышевой соединительной ткани.
Основным источником ММСК
является костный мозг. Кроме того, они
обнаружены в жировой ткани и ряде других
тканей с хорошим кровоснабжением. Существует
ряд доказательств того, что естественная
тканевая ниша ММСК расположена периваскулярно —
вокруг кровеносных сосудов. Кроме того,
ММСК были обнаружены в пульпе молочных
зубов,амниотической (околоплодной) жидкости,
пуповинной крови и вартоновом студне.
Эти источники исследуются, но редко применяются
на практике. Например, выделение молодых
ММСК из вартонова студня представляет
собой крайне трудоёмкий процесс, поскольку
клетки в нём также располагаются периваскулярно.
В 2005—2006 годах специалисты по ММСК официально
определили ряд параметров, которым должны
соответствовать клетки, чтобы отнести
их к популяции ММСК. Были опубликованы
статьи, в которых представлен иммунофенотип ММСК
и направления ортодоксальной дифференцировки.
К ним относится дифференцировка в клетки
костной, жировой и хрящевой тканей. Был
проведён ряд экспериментов по дифференцировке
ММСК в нейроноподобные клетки, но исследователи
по-прежнему сомневаются, что полученные нейроны являются
функциональными.Эксперименты
МСК могут быть активированы в случае необходимости. Однако эффективность их использования относительно низка. Так, к примеру, повреждение мышц даже при трансплантации МСК заживает очень медленно. В настоящее время проводятся исследования по активации МСК. Ранее проведённые исследования по внутривенной трансплантации МСК показали, что этот способ трансплантации часто приводит к кризу отторжения и сепсису. Сегодня признано, что заболевания периферических тканей, например, воспаление кишечника лучше лечить не трансплантацией, а методами, повышающими локальную концентрацию МСК.
Тканеспецифичные прогениторные клетки
Тканеспецифичные прогениторные
клетки (клетки-
Использование стволовых клеток в медицине: проблемы и перспективы
Перспективы применения клеточных технологий во многих областях медицины, включая трансплантацию органов, испытание лекарственных препаратов, лечение и восстановление поврежденных тканей и т.д., очень заманчивы и близки, но до начала полного использования потенциала клеточных технологий необходимо разрешить проблемы:
- стволовые клетки должны быть доступны в достаточных количествах;

- Стволовые клетки и их медицинское значение
- Стволовые клетки и их применение в медицине
- Стволовые клетки и их применение в медицине
- Стволовые клетки и старение
- Стволовые клетки: чудеса или обман?
- Стволовые отделы головного мозга
- Створенная розвивального середовища в дошкiльних навчальних закладах
- Стволовая часть мозга человека
- Стволовые клетки
- Стволовые клетки
- Стволовые клетки
- Стволовые клетки
- Стволовые клетки
- Стволовые клетки и их медицинское значение