Стовбурові клітини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стовбурові клітини

Стовбурові клітини

стовбур клітина кістковій мозок

Стовбурові клітини, також відомі як штамові клітини -- це первинні клітини, що зустрічаються в усіх багатоклітинних організмах. Ці клітини можуть самовідновлюватися шляхом поділу клітини, а також можуть дифференціюватися в досить велику кількість спеціалізованих типів клітин. Дослідження стовбурових клітин людини розпочалося з відкриття канадських учених Ернеста Мак Кулоха та Джеймса Тілла у 1960.

Пересадку кісткового мозку давним-давно застосовують при захворюваннях кровотворної системи і при променевій хворобі. Зараз стало зрозуміло, що головний сенс цього методу полягає в тому, що хворому пересаджують не просто донорський орган, а постійне джерело запчастин: у кістковому мозку особливо багато стовбурових клітин - більше, ніж у будь-якій іншій тканині дорослого організму.

Цей же метод - пересадку кісткового мозку від батьків - у середині 1990-х вперше застосували для лікування дітей з тяжким вродженим порушенням формування кісток, викликаним мутацією в гені, відповідальному за синтез колагену - білка сполучної тканини. На той час було відомо, що стовбурові клітини кісткового мозку здатні перетворюватися в багато клітини, в тому числі і остеоцити, з яких утворюються кістки. Не було тільки відпрацьованих методик їх виділення і розмноження.

Перший дослід лікування людини за допомогою його власних стовбурових клітин вдалося провести лише в 1994 році. Клітини, виділені з кісткового мозку пацієнта, розмножили в культурі і ввели в його ж колінний суглоб, зруйнований дегенеративним артритом. Клітини-універсали прижилися на новому місці, почали розмножуватися, перетворюватися на клітини хрящової тканини і відновлювати суглоб. А «великий вибух» в клітинній терапії почався в 1999 році, коли в США, в лабораторіях Джеймса Томпсона і Джона Герхарта, навчилися вирощувати культури стовбурових клітин, отриманих із зародка людини.

Зараз буквально кожного дня з'являються нові повідомлення про успішне застосування клітинної терапії для лікування все нових хвороб. Методики, відпрацьовані на тваринах, все сміливіше використовують для лікування людей, у тому числі у випадках, які до недавнього часу були безнадійними.

З будь-якої клітини зародка на ранніх стадіях розвитку, як гілка зі стовбура, може вирости будь-який з приблизно 350 типів клітин, які складають тканини нашого організму. Велика частина «дорослих» клітин не тільки ні в що не перетворюється, але й не можуть ділитися. Звичайні клітини живуть від кількох місяців до кількох років чи десятиліть, після чого мирно вмирають. Така природна смерть клітини називається апоптозом.

Оновлення тканин в нормі відбувається за рахунок регіональних, спеціалізованих стовбурових клітин. Вони можуть ділитися і утворювати один або кілька типів клітин тієї тканини, в якій знаходяться, і здатні переміщатися на кілька сантиметрів, розштовхуючи навколишні клітини.

При травмі або порушенні кровопостачання відбувається некроз - насильницька смерть клітин. Речовини, що виділяються при цьому, стимулюють поділ стовбурових клітин, але місцевих ресурсів на ремонт ушкодження може не вистачити. Замість повноцінних клітин тієї ж тканини діру заповнює сполучна тканина (її клітини - фібробласти - саме на такий випадок добре зберігають здатність ділитися), і на місці загиблих клітин утворюється рубець. Те ж відбувається при сильному отруєнні (клітини печінки, не впоравшись із знешкодженням отрути, гинуть і заміщуються клітинами жирової і сполучної тканини) і в інших випадках.

Центральним складом запчастин у дорослому організмі служать стовбурові клітини кісткового мозку. При їхньому розподілі половина дочірніх клітин залишається на місці і зберігає таку ж, як у клітин зародка, здатність перетворюватися в спеціалізовані клітини різних тканин. Друга частина клітин переміщається зі струменем крові по всьому організму. Там, де все гаразд, вони не затримуються. Сигналом до початку ремонтних робіт є речовини, які виділяють клітини, що гинуть. У відповідь на хімічні крики про допомогу стовбурові клітини протискуються крізь стінки капілярів і переміщуються в той бік, де більша концентрація сигнальних речовин.

Потрапивши на місце аварії, стовбурові клітини за складом оболонок визначають, які клітини їх оточують. Під впливом отриманої інформації їх хромосоми перебудовуються. Вимикаються одні гени, починають працювати інші, змінюється склад білків, і в результаті стовбурові клітини перетворюються в клітини навколишнього тканини.

Загоєння травм та відновлення після хвороб у дітей відбувається набагато краще, ніж у дорослих і тим більше у людей похилого віку. У кістковому мозку новонародженого одна універсальна стовбурова клітина припадає на 10 тисяч спеціалізованих, з яких утворюються тільки клітини крові. Років до п'ятнадцяти одна універсальна клітина припадає на сто тисяч кровотворних, до п'ятдесяти - одна на півмільйона, до сімдесяти - одна на мільйон. Спеціалізованих стовбурових клітин, в тому числі і кровотворних, з віком теж стає все менше, і їх активність падає. Так що до того часу, коли ремонт організму потрібен все частіше, запчастин в ньому вже не вистачає навіть на те, щоб просто підтримувати його на ходу, а тим більше - на капітальний ремонт.

При інфаркті, інсульті, важких переломах і далі за медичним словником від абсцесу до виразки, резервів організму вистачить у кращому випадку на те, щоб сяк-так залатати поломку, але працювати як новенький постраждалий орган не буде вже ніколи. А якщо додатково до наявних ввести у вену або безпосередньо в місце пошкодження десяток-другий мільйонів стовбурових клітин?

Говорячи коротко, майже все. Адже будь-яка хвороба - це в кінцевому підсумку загибель клітин. Найбільше результатів отримано при лікуванні захворювань серця - інфаркту, стенокардії, ішемічної хвороби серця, серцевої недостатності. У багатьох випадках клітинна терапія відновлює до цілком прийнятного стану пацієнтів, яких вже внесли в лист очікування на пересадку серця.

Те, що нервові клітини не відновлюються, нещодавно перестало бути прописною істиною. Стовбурові клітини є і в мозку, тільки там їх надто мало для того, щоб відновити хоч якісь серйозні ушкодження. Вперше клітинну терапію для лікування інсульту застосували в 1998 році лікарі Медичного центру Пітсбургського університету (США). Зараз не залишилося сумнівів у тому, що введення стовбурових клітин в місце загибелі клітин помітно поліпшує стан хворих у порівнянні з пацієнтами, яких лікували лише звичайними методами.

За допомогою стовбурових клітин можна лікувати дитячий церебральний параліч та інші захворювання центральної нервової системи, у тому числі хвороби Паркінсона і Альцгеймера (прогресуюче старече недоумство). При травмах спинного мозку один тільки метод трансплантації обкладальних нюхових клітин, отриманих з клітин зародка або за допомогою біопсії з нюхових часток головного мозку самих пацієнтів, зараз проходить I-II фазу клінічних випробувань в Китаї, Португалії, Австралії та Росії. За неофіційними даними, в декількох десятках попередніх випробувань цій процедурі піддалися близько 500 чоловік.

Онкологічні захворювання - третя причина смертності після інсультів і хвороб серцево-судинної системи. При лікуванні раку лікарі та їхні пацієнти часто змушені балансувати на лезі бритви: убити хворі клітини «хімією» або опроміненням не так важко, набагато складніше не вбити пацієнта під час лікування і відновити нормальну роботу організму після нього. Стовбуровими клітинами можна замінити клітини, випалені променевою терапією чи загиблі від дії хімічних препаратів.

При діабеті I типу зі стовбурових клітин можна виростити і вживити в підшлункову залозу клітини, які синтезують інсулін. Стовбурові клітини перетворюють і в клітини інших залоз внутрішньої секреції - цим методом лікуються багато хвороб ендокринної системи.

Стовбурові клітини можна застосовувати для лікування переломів - у тому числі кісток черепа, які чомусь не заростають (зараз місце травми закривають металевою пластинкою). Можна відновлювати хрящі при артрозі, лікувати рубці після операцій і травм, замінювати відмираючі м'язові волокна за різних форм міопатії. Зі стовбурових клітин можна виростити клітини кровотворних органів - кісткового мозку, селезінки і вилочкової залози - і вилікувати безліч захворювань кровотворної системи, від вроджених анемій і лейкозів до раку крові та СНІДу. Можна відновити клітини печінки замість зруйнованих гепатитом або цирозом, вилікувати розсіяний склероз, хворобу Крона та інші аутоімунні захворювання. Список хвороб, які вже зараз лікують за допомогою клітинної терапії, давно перевалив за сотню.

Клітини тварин застосовують для «оздоровлення і омолоджування» з 1960-х років. Офіційна медицина ставиться до цього вельми скептично. Якщо «ексклюзивний дилер зарубіжної фірми» запропонує вам полікуватися клітинами «великої новозеландської чорної вівці» або чим-небудь схожим - тримайтеся від нього подалі.

Культури фібробластів (клітин сполучної тканини, вирощених з ембріональних клітин) застосовують у косметології, зазвичай в складі комплексного лікування, так що, наскільки це дійсно омолоджує шкіру, сказати важко.

Фетальні клітини (від лат. fetus - зародок) отримують з людських зародків у віці декількох місяців. Проти їх застосування заперечують в першу чергу з етичних міркувань (хоча набагато етичніше використовувати «абортивний матеріал» для лікування хворих, ніж спускати в каналізацію). Головний їхній недолік - те, що хоча в оболонках клітин зародка ще не до кінця сформувалися білки, що відповідають за тканинну сумісність, в чужому організмі вони проживуть не довше декількох місяців. В одних випадках цього досить для відновлення функції хворого органа (наприклад, при лікуванні опіків), в інших - процедуру доводиться регулярно повторювати. Крім того, цей метод, як і два попередніх, в Україні занадто часто застосовують в підпільних умовах і не надто чистими руками. Якщо Вам чи вашим близьким запропонують полікуватися фетальними клітинами - можна погодитися, але тільки якщо це буде офіційним клінічним експериментом в солідній клініці.

Ембріональні клітини отримують або із зародків на ранніх стадіях розвитку, або з "відходів" штучного запліднення. Зараз у світі виділено більше сотні ліній таких клітин. Продають їх по 10-20 штучок за цент, партіями по 2-3 мільйони. Якщо злити поживний розчин, то вийде приблизно одна сота грама клітин за $ 2000. Ембріональні клітини частіше застосовують для експериментів, а не для лікування людей: окрім проблеми відторгнення, хоча і менш вираженої, ніж у фетальних, ембріональні клітини схильні перероджуватися в ракові. Якщо Вам (на території СНД) запропонують полікуватися ембріональними клітинами - Вас гарантовано обманюють і насправді мають на увазі в кращому випадку фетальні.

Клітини пуповинної крові. Тут особисто Ви вже спізнилися, але якщо збираєтеся завести дітей чи онуків - раджу здати їх пуповинну кров у кріобанк. Зараз стовбурові клітини пуповинної крові використовують тільки для лікування захворювань кровотворної системи, але до того часу, коли сьогоднішнім новонародженим знадобляться запчастини, майже гарантовано будуть розроблені методи їх застосування для лікування найрізноманітніших хвороб, а можливо - і для виготовлення штучних органів. Ці клітини можна використовувати і для лікування родичів і навіть сторонніх людей: підібрати дорослого донора приблизно в тисячу разів складніше, ніж сумісні з чужим організмом стовбурові клітини новонародженого.

Стовбурові клітини мають чудову можливість розвиватися в різні типи клітин організму. Вони є своєрідною системою ремонту тканин тіла. Теоретично, вони можуть продовжувати ділитися тривалий час і заміщати інші клітки організму протягом усього життя людини або тварини.

При діленні стовбурної клітини кожна нова клітина має дві можливості - або далі залишатися стовбуровою, або стати клітиною зі спеціалізованими функціями, наприклад м'язовою клітиною, клітиною крові чи нервовою клітиною.

Дослідження стовбурових клітин розширює наші знання про те, як цілий організм розвивається лише з одної клітини, і як нові, здорові клітини, вже в дорослому організмі, замінюють пошкодженні. Вивчення властивостей стовбурових клітин розкриває широкі можливості для майбутнього застосування клітинної терапії в лікуванні різних важких захворювань.

Стовбурові клітини мають дві важливі риси, які відрізняють їх від інших типів клітин. По-перше, вони є неспеціалізованими клітинами, і самі себе поновлюють протягом тривалого часу шляхом клітинного поділу. По-друге, при певних фізіологічних чи експериментальних умовах, вони можуть перетворюватися в спеціалізовані клітини, такі як скоротливі клітини серцевого м'язу, чи клітини підшлункової залози, які продукують інсулін.

Проте, як вже вказувалося раніше, людські ембріональні клітини вивчаються лише з 1998 року. Для того, щоб якнайшвидше розробити нові методи лікування, науковці інтенсивно вивчають фундаментальні властивості стовбурових клітин, найважливішими з яких є:

1. дізнатися як стовбурові клітини залишаються неспеціалізованими та відновлюють самі себе протягом багатьох років; та

2. визначити сигнали, які вказують клітин і стати спеціалізованою

Всі стовбурові клітини, незалежно від їхнього джерела, мають три загальні властивості: вони можуть ділитися і відновлювати себе протягом тривалого часу; вони є неспеціалізованими; і вони можуть перетворюватися в спеціалізовані типи клітин.

Стовбурові клітини є неспеціалізованими. Однією з основних властивостей стовбурових клітин є те, що вони не мають жодних специфічних структур, які давали би можливість виконувати специфічні функції. Стовбурові клітини не можуть працювати разом зі своїми сусідами щоб перекачувати кров по судинах тіла (як клітини серцевого м'язу), вони не можуть переносити молекули кисню по кров'яному руслі (як червоні кров'яні тільця - еритроцити); і вони не можуть передавати електрохімічні сигнали до інших клітин, що дає можливість тілу рухатися чи розмовляти (як нервові клітини). Проте неспеціалізовані стовбурові клітини можуть перетворюватися в спеціалізовані, включаючи клітини серцевого м'язу, клітини крові та нервові клітини.

Стовбурові клітини можуть ділитися та відновлювати себе протягом тривалого періоду. На відміну від м'язових клітин, клітин крові чи нервових клітин - як в нормі не можуть розмножуватися - стовбурові клітини можуть відтворювати себе багато разів. Коли клітини відтворюють себе багато разів це називається проліферація - розмноження. Популяція стовбурових клітин, яка розмножується в лабораторних умовах, може розростися до мільйонів клітин. Якщо ці клітини залишаються неспеціалізованими, як батьківські стовбурові клітини, то вважається, що ці клітини здатні до тривалого самовідновлення.

Стовбурові клітини дають початок спеціалізованим клітинам. Коли неспеціалізовані стовбурові клітини перетворюються в спеціалізовані, цей процес називається диференціацєю. Науковці тепер починають розуміти сигнали всередині та ззовні клітин, які запускають диференціацію стовбурових клітин.

Внутрішні сигнали контролюються генами клітини, які записані в довгих ланцюжках ДНК і зберігають закодовані інструкції для всіх структур та функцій клітини. Зовнішні сигнали до диференціації клітини включають хімічні сполуки, які виділяються іншими клітинами, фізичний контакт з сусідніми клітинами або певними молекулами в мікрооточенні.

Ембріональні стовбурові клітини, як можна зрозуміти з назви, виділяються з ембріону. Зокрема, ембріональні стовбурові клітини виділяються з ембріонів, які розвинулися з заплідненої in vitro яйцеклітини у спеціалізованих клініках штучного запліднення, і які передаються для наукових досліджень за згодою донорів. Вони не виділяються з яйцеклітин, які запліднені в тілі жінки. Ембріони, з яких виділяються людські ембріональні стовбурові клітини, переважно є трьох або п'ятиденного віку і вони є мікроскопічною порожнистою кулькою клітин, які називаються бластоциста. Бластоциста включає три структури: трофобласт, який є шаром клітин, які оточують бластоцисту, бластоцель, яка є порожниною всередині бластоцисти; та внутрішня клітинна маса, які є групою з приблизно 30 клітин, розташованих в одному кінці бластоцелі.

Дорослі стовбурові клітини це є недиференційовані клітини, які знаходяться поміж диференційованими клітинами в тканинах або органах і можуть диференціюватися в основні спеціалізовані типи клітин цієї тканини або органу.

Основною роллю дорослих стовбурових клітин в живому організмі є підтримання та ремонт тканин, в яких вони знаходяться.

Деякі вчені тепер використовують термін соматичні стовбурові клітини замість терміну дорослі стовбурові клітини.

На відміну від ембріональних стовбурових клітин, які походять з внутрішньої клітинної маси бластоцисти, походження дорослих стовбурових клітин в зрілих тканинах невідоме.

Останні результати досліджень дорослих стовбурових клітин викликали великий інтерес.

Науковці знайшли дорослі стовбурові клітини в значно більшій кількості в різних тканинах організму, ніж вважалося раніше. Це підняло питання, чи можуть дорослі стовбурові клітини використовуватися для трансплантації.

В дійсності, дорослі кровотворні клітини з кісткового мозку вже використовуються для трансплантації протягом 30 років. Певні типи дорослих стовбурових клітин імовірно спроможні при певних умовах диференціюватися в різні типи клітин.

Якщо ця диференціація дорослих стовбурових клітин може проводитися і контролюватися в лабораторних умовах, то ці клітини можуть бути основою лікування багатьох серйозних захворювань. Це підняло питання, чи можуть дорослі стовбурові клітини використовуватися для трансплантації.

В дійсності, дорослі кровотворні клітини з кісткового мозку вже використовуються для трансплантації протягом 30 років. Певні типи дорослих стовбурових клітин імовірно спроможні при певних умовах диференціюватися в різні типи клітин. Якщо ця диференціація дорослих стовбурових клітин може проводитися і контролюватися в лабораторних умовах, то ці клітини можуть бути основою лікування багатьох серйозних захворювань.

Размещено на Allbest.ru