Стволовые клетки

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Стерлитамакский филиал

Федерального Государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования 

«Башкирский Государственный  Университет » 

Кафедра химии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по Медицинской химии

на тему : «Стволовые клетки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 

естественнонаучного факультета

ОДО 3 курса ХВС-31

 Мухамадеева Гульназ Рафисовна

Проверила: старший преподаватель 

кандидат химических наук

Залимова Марзия Минизакировна

 

 

 

 

 

 

 

Стерлитамак 2012

 

Общие представления о  стволовых клетках

 

Стволовые клетки - это популяция так называемых клеток-предшественников, обладающих высоким пролиферативным (способностью делиться) потенциалом и способностью к дифференцировке - развитию в зрелые, образующие ткани и органы клетки. Проще говоря, стволовые клетки- это та основа, из которой развивается весь организм. Так, зародыш целиком состоит из стволовых клеток, которые начинают постепенно дифференцироваться в клетки будущих органов и тканей. Особое свойство стволовой клетки состоит в том, что генетическая информация, заключенная в её ядре, находится как бы в "нулевой точке" отсчета. Дело в том, что все неполовые клетки живых организмов (соматические клетки) дифференцированы, то есть выполняют какие-либо специализированные функции: клетки костной ткани формируют скелет, кровяные - отвечают за иммунитет и разносят кислород, нервные - проводят электрический импульс. А стволовая клетка еще не "включила" механизмы, определяющие её специализацию. В "нулевой точке" её геном ещё не "запустил" ни одной программы и, что особенно важно, не начал выполнять программу размножения.  

Виды стволовых  клеток

Эмбриональные стволовые  клетки

 

• тотипотентные - клетки эмбрионов и внезародышевых оболочек до имплантации (11 день после оплодотворения), способные дифференцироваться в полноценный организм;
• полипотентные клетки эмбриона с постимплантационного периода до 8 недели включительно, способные дифференцироваться в целостный орган или тканевую структуру.

Фетальные стволовые  клетки

 

• клетки, находящиеся в пуповинной крови, плаценте, способные трансформироваться в разные типы клеток (мультипотентные клетки).

Клетки взрослого организма

 

• гемопоэтические стволовые клетки - находящиеся в кроветворных органах и крови(обычно в пуповинной), способные давать начало, в основном, различным росткам кроветворения;
• мезенхимальные (стромальные) стволовые клетки, находящиеся в костном мозге, обладающие способностью к дифференцировке в остеобласты, хондроциты, теноциты, адипоциты, миобласты, фибробласты;
• стволовые клетки других тканей (регионарные) [кожи, сосудов, нервной ткани и других] находятся в соответствующих тканях и дифференцируются в клетки этих тканей.

 

Подгруппа эмбриональных СК, получаемых путём терапевтического клонирования.

Для этого у пациента берут соматические клетки. Из них  удаляют ядра с генетической информацией. Затем берутся донорские яйцеклетки. Из этих яйцеклеток удаляется ядро и на его место вводится ядро клетки ткани пациента, несущее его наследственную информацию. В лабораторных условиях она делится до стадии бластоцисты.                                                                                                                                                                                                                 

Регионарные (соматические) стволовые клетки

 

Небольшие количества стволовых клеток присутствуют в тканях многих органов (например, в базальном слое эпидермиса - стволовые клетки эпидермиса, в  криптах кишечника, стволовые клетки кишечника). Такие стволовые клетки называются региональными (соматическими) при повреждении тканей соответствующего органа, находящиеся в нем стволовые клетки мигрируют к зоне повреждения, делятся и дифференцируются, образуя в этом месте новую ткань.

Попадая в пораженное инфарктом  сердце, они преобразуются в клетки сердечной мышцы - миоциты, в пораженном инсультом головном мозгу - в нейроны  и глиальные клетки, в печень - гепатоциты и т.д.

Регионарные стволовые клетки могут  быть получены как из эмбрионов и плодов, так и тканей взрослого организма (например, костный мозг, периферическая кровь). Таким образом, в настоящее время по способу получения выделяют 2 группы стволовых клеток:

-аллогенные стволовые клетки (полученные из донорского материала)

-аутологичные или собственные стволовые клетки

Аллогенные стволовые  клетки

 

Когда оплодотворенная  яйцеклетка начинает делиться, образуются первые тотипотентные стволовые  клетки. Примерно через 4 дня они  начинают дифференцироваться. Образуются плацента, экстраэмбриональные органы и собственно эмбрион. На этой стадии она называется бластоцистом - тотипотентных клеток уже нет. Плюрипотентные клетки образуют две популяции. Первая представляет собой массу клеток, расположенную внутри эмбриона, и в дальнейшем образующую различные органы будущего организма, вторая - будущие половые клетки - сначала размещается внутри желточного мешка, а позднее мигрирует в формирующиеся половые органы.

Позднее плюрипотентные клетки продолжают дифференцироваться, превращаясь в специализированные стволовые клетки - мультипотентные. Одни из них могут образовывать различные клетки крови, другие - нейроны и глиальные клетки нервной системы, третьи - различные клетки кожи и т.д.

Однако, применение фетального клеточного материала может быть небезопасным с точки зрения контаминации различными инфекционными агентами (вирусное и микробное заражение). Известно также, что стволовые клетки, полученные из эмбрионов и плодов при приживлении в организме, зачастую начинают экспрессировать собственные антигены гистосовместимости 2 класса и впоследствии уничтожаются иммунной системой реципиента.

Аутологичные или собственные  стволовые клетки

 

История изучения регионарных  стволовых клеток началась ещё 40 лет  назад. Основу науки о стромальных  клетках заложили русские ученые А. Я. Фриденштейн и И.Л.Чертков. Они описали, что костный мозг состоит из двух видов стволовых клеток. Одна популяция, названная гемопоэтическими стволовыми клетками, формирует все типы клеток крови. Они могут также дифференцироваться в клетки головного мозга, печени, сосудов. Вторая популяция, названная стромальными (мезенхимальными) стволовыми клетками костного мозга, была описана несколькими годами позже. По сравнению с гемопоэтическими их в костном мозге совсем немного, и они представляют собой более сложные долгоживущие системы, которые обновляются достаточно редко. Как показали последние исследования, стромальные клетки, кроме того, что в небольшом количестве находятся в различных органах и тканях, также как и предшественники клеток крови, постоянно циркулируют в кровотоке.

Эти клетки способны дифференцироваться в клетки хрящевой, костной, мышечной, жировой тканей, ткани печени и  кожи. Причем способность к таким  превращениям у них сохраняется  и при выращивании колонии  из одной единственной стромальной клетки.

В случае тяжелых повреждений  организму своих собственных  стромальных клеток не хватает. Ему  можно помочь, вводя стромальные  клетки из вне. То есть возможно вырастить  большое количество стромальных  клеток, а затем с помощью специальных сигнальных веществ направить их "по нужному пути" - для восстановления поврежденных тканей.

В отличие от эмбриональных  стромальные стволовые клетки - проверенный  природой собственный восстановительный  резерв организма. Риск иммунного отторжения собственных стромальных клеток отсутствует. Применение стромальных клеток безупречно и с морально-этической точки зрения.

Самым важным свойством  стволовых клеток, определившим бурный рост исследовательских проектов с  использованием СК, является плюрипотентность, то есть способность дать начало, по меньшей мере, 350 различным типам клеток. Это свойство открывает широкие перспективы практического использования СК в биологии и медицине. Потенциально, во всех случаях, когда какое-либо заболевание связано с "клеточной поломкой", могут быть использованы СК.

     По утверждению  журнала Science выделение и размножение  в питательной среде эмбриональных  стволовых клеток является третьим  по значимости открытии в биологии (после расшифровки двойной спирали  ДНК и завершении научной программы «Геном человека»).

 

Выделение и сохранение стволовых клеток.

 

Выделение и сохранение стволовых клеток может рассматриваться  как форма биологического страхования, поскольку с возрастом количество стволовых клеток в организме уменьшается, а именно они, по мнению, ученых смогут в будущем стать панацеей от многих болезней. Плацентарно-пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка, очень богата стволовыми клетками. Взяв эту кровь и поместив в криобанк стволовых клеток, в дальнейшем можно использовать ее для восстановления практически любых тканей и органов, а также для лечения любых заболеваний, в том числе и онкологических. Однако существует мнение, что количество стволовых клеток в пуповинной крови не достаточно велико, и эффективное их применении возможно только однократно для самого ребёнка до 10 лет.Сегодня в основном в Банках стволовых клеток хранятся клетки, выделенные из пуповинной крови, собранной при рождении ребенка. Но уже начинают появляться Банки, которые предлагают услуги по хранению взрослых стволовых клеток, выделенных из костного мозга. - однажды полученные, клетки могут храниться десятилетиями в жидком азоте при температуре -196С°;

 

Преимущества сохранения собственных стволовых клеток:

 
- каждый образец проходит тщательный  бактериологический и вирусологический контроль; 
- кровные родственники (братья, сестры, мать, отец) имеют высокий шанс оказаться иммунологически совместимыми и в случае необходимости могут стать реципиентами стволовых клеток ребенка; 
- стоимость затрат на выделение и «именное» (персональное) хранение клеток из пуповинной крови в десятки раз меньше, чем поиск и приобретение аналогичных, но донорских; 
- область применения клеточных технологий постоянно расширяется: с развитием медицинской науки, заблаговременно заготовленные стволовые клетки могут стать незаменимой основой для новейших способов лечения многих заболеваний .

 

 

 

 

 

 

 Использование стволовых  клеток в различных областях медицины.

НЕВРОЛОГИЯ

Фетальные клетки мозга эмбриона используют сегодня в Германии для терапии людей с неизлечимой наследственной болезнью Хантингтона (Chorea Huntington). Медики из университетской клиники Фрайбурга трансплантировали в 2006 году 16-ти пациентам стволовые клетки из мозга абортированных зародышей. Уже спустя два года после операции стали заметны улучшения: симптомы болезни перестали прогрессировать. Если терапия себя оправдает, то у 8000 жителей Германии, страдающих этой болезнью, появится надежда: другого метода лечения для этого смертельного заболевания просто не существует. В планах фрайбургских врачей - проведение подобной терапии для пациентов с болезнью Паркинсона в рамках интернационального клинического испытания с участием 400 человек.

Лечение неврологических  заболеваний клетками из пуповинной крови проводится в немецких клиниках пока в качестве экспериментальных попыток излечения. Так, в июле 2009 года в Бохуме врачи успешно провели пересадку аутологичных клеток из пуповинной крови 3-х месячному младенцу с острым воспалением оболочки мозга. А в начале того же года 3-х летнему малышу, ослепшему после остановки сердца, с помощью аутологичных стволовых клеток из пуповинной крови в той же клинике вернули зрение: отвечающие за это функции мозга снова заработали. Что касается клинических исследований, сейчас в Америке проводятся два испытания по терапии детского церебрального паралича и других повреждений мозга стволовыми клетками из замороженной пуповинной крови маленьких пациентов.

Тестируется и терапия аутологичными зрелыми стволовыми клетками. Так, в США, в Чикаго, в ходе клинического испытания терапии ремитирующего ¨рассеянного склероза аутологичными кроветворными стволовыми клетками доктор Ричард Брут (Dr. Richard Burt) и его коллеги решились на кардинальные меры:  у двадцать одного пациента извлекли сначала кроветворные клетки из крови, затем полностью разрушили иммунную систему химиотерапией и снова вернули пациентам назад здоровые стволовые клетки. Таким образом, вместо больной иммунной системы доктора попытались создать здоровую. По наблюдениям врачей за 3 года ни у кого из пациентов не замечалось ухудшений, 17 избавились от недержания мочи и смогли лучше двигаться, 16 пациентов не испытывали рецидивов – в то время как до терапии приступы повторялись два раз в год.