Стволовые клетки и их применение в медицине

  
 
 
 
 

                  
 
 
 
 
 
 

«Стволовые клетки и их применение в медицине» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Янков Павел Витальевич

Ученик 10 «А» класса МАОУ «Гимназии №1» 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Аннотация................................................................................................................3

Введение...................................................................................................................4

Историческая

справка......................................................................................................................5

Описание стволовых

клеток........................................................................................................................5

Характеристики  эмбриональных стволовых

клеток........................................................................................................................6

Проблемы генной и клеточной

терапии......................................................................................................................8

Выделение и  культура in vitro……………………………………………………10

Индуцированные  эмбриональные стволовые клетки…………………………..10

Лечение стволовыми клетками…………………………………………………..11

Заключение..............................................................................................................12

Источники

информации.............................................................................................................13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аннотация 

     В данной работе будет рассмотрено  использование и применение

стволовых клеток в медицине. Поскольку в современном обществе очень

остро стоит  проблема лечения сложных заболеваний, я читаю, что

применение стволовых  клеток в медицине, а так же инновации в области

лечения сложных  заболеваний стволовыми клетками –  это не просто решение

этих проблем, но и перспективное направление, которое уже в ближайшем

будущем позволит решить огромный ряд задач, связанных с жизнью и

здоровьем человека. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3

Введение 

    Стволовы́е кле́тки — иерархия особых клеток живых организмов,

каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться)

особым образом (то есть получать специализацию и  далее развиваться как

обычная клетка). Стволовые клетки способны асимметрично делиться, из-за

чего при делении  образуется клетка, подобная материнской

(самовоспроизведение), а также новая клетка, которая  способна

дифференцироваться. Стволовые клетки являются предшественниками

клеток всех органов и тканей человека, из которых  формируются клетки всех

других типов  – кроветворной, нервной и сердечно–сосудистой системы,

эндокринных органов, костной, хрящевой и мышечной тканей. Миллиарды

клеток растущего  организма происходят всего–навсего из одной клетки

(зиготы), которая  образуется в результате слияния  мужской (сперматозоид) и

женской (яйцеклетка) половых клеток (гамет). Эта единственная клетка

содержит не только информацию об организме, но и  схему его

последовательного развития. В течение нескольких первых дней деления

этой клетки образуется шарик из совершенно одинаковых

неспециализированных  клеток. Примерно через шесть–семь дней этот шарик

образует бластоцисту, которая состоит из наружного слоя клеток

(эктодермы), окружающего  полость, наполненную жидкостью  и стволовыми

клетками (мезодермы), которые и дадут начало всем остальным  клеткам

организма. Именно поэтому такие стволовые клетки называют

тотипотентными или всемогущими.

    Стволовые клетки в организме взрослого  человека вырабатывает

костный мозг. Это  основной их источник, но далеко не единственный. Также

стволовые клетки обнаружены и в жировой ткани, коже, мышцах, печени,

легких, сетчатке глаза, практически во всех органах  и тканях организма. Они

обеспечивают  восстановление поврежденных участков органов и тканей.

Стволовые клетки, получив от регулирующих систем организма  сигналы о

какой–либо  «неполадке», по кровяному руслу устремляются к пораженному

органу, восстанавливая практически любое повреждение, преобразовываясь

на месте в  необходимые организму клетки (костные  – остеобласты,

мышечные –  миобласты, печеночные – мезенхимальные, сердечной мышцы –

кардиомиобласты и даже клетки мозга – нейроны). По своей сути стволовые

клетки –  это своеобразная «ремонтная бригада» организма, которая

устремляется  в проблемную зону и заменяет собой  больные, поврежденные

клетки того или иного органа. Благодаря своей  способности превратиться в

любую ткань, стволовые  клетки могут применяться для  лечения огромного

количества заболеваний.

    Цель  данной работы – изучение особенностей стволовых клеток и их

значения в  лечении сложных заболеваний. 
 

4

Историческая  справка 

    Термин  «стволовая клетка» был введён в научный обиход русским

гистологом Александром  Максимовым (1874—1928). Он постулировал

существование стволовой кроветворной клетки. На заседании Общества

Гематологов в  Берлине 1 июня 1909 года он ввел понятие  «Stammzelle»,

подразумевая  под этим определением лимфоцит в  более широком значении

этого слова, как  клетку, способную быть стволовой  в современном

понимании этого слова.

    В 60-е годы прошлого столетия Тил и Маккулох , а также Меткаф и его

сотрудники показали, что внутривенное введение костномозговых клеток от

здоровой сингенной к летально облученной мыши приводит к образованию

колоний из клеток всех направлений гемопоэтической  дифференцировки в

селезенке. С  разработкой клонального метода для выявления клеток

предшественников  in-vitro, так называемых колониеобразующих единиц

(КОЕ), стало возможным  проследить за дифференцировкой  всех миелоидных

ростков.

    Фриденштейн А. Я. и его сотрудники впервые показали, что в костном

мозге, помимо гемопоэтических имеются стромальные стволовые клетки,

которые при  культивировании формировали колонии

фибробластноподобных клеток. Пересадка таких колоний под капсулу почки

мыши в диффузионной камере приводило к формированию костной или

адипозной ткани.

    В 1981 году американский биолог Мартин Эванс  впервые выделил

недифференцированные  плюрипотентные линии стволовых клеток —

бластоцисты мыши.

    В 1998 году Д. Томпсон и Д. Герхарт выявили бессмертную линию

эмбриональных стволовых клеток (ЭСК).

    В 1999 году журнал Science признал открытие эмбриональных

стволовых клеток третьим по значимости событием в  биологии после

расшифровки двойной  спирали ДНК и программы «Геном человека». 

Описание  стволовых клеток 

    Корнем  иерархии стволовых клеток является тотипотентная зигота.

Первые несколько  делений зиготы сохраняют тотипотентность и при потере

целостности зародыша это может приводить к появлению  монозиготных

близнецов. К  ветвям иерархии относятся плюрипотентные (омнипотентные)

и мультипотентные (бластные) стволовые клетки. Листьями (конечными

элементами) иерархии являются зрелые унипотентные клетки тканей

организма.

    Нишами  стволовых клеток называются места  в ткани, где постоянно

залегают стволовые  клетки, делящиеся по мере надобности для дальнейшей 

5

дифференциации.

    Стволовые клетки размножаются путём деления, как и все остальные

клетки. Отличие  стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться

неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество

циклов деления.

    Когда происходит созревание стволовых клеток, то они проходят

несколько стадий. В результате, в организме имеется  ряд популяций

стволовых клеток различной степени зрелости. В  нормальном состоянии, чем

более зрелой является клетка, тем меньше вероятность того, что она сможет

превратиться  в клетку другого типа. Но всё же это возможно благодаря

феномену трансдифференцировки клеток (англ. Transdifferentiation).

ДНК во всех клетках  одного организма (кроме половых), в  том числе и

стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки

кости и нервные  клетки, различаются только тем, какие  гены у них

включены, а какие  выключены, то есть регулированием экспрессии генов,

например, путем  метилирования ДНК. Фактически, с осознанием

существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен  новый уровень

управления клетками. То есть, геном у всех клеток идентичен, но режим

работы, в котором  он находится —различен.

    В различных органах и тканях взрослого  организма существуют

частично созревшие  стволовые клетки, готовые быстро дозреть и

превратиться  в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками.

Например, частично созревшие клетки мозга — это  нейробласты, кости —

остеобласты и  так далее. Дифференцировку могут  запускать как внутренние