Stamceller og østlig kloning. Kloning av menneskelige vev og organer Kloning av stamceller

Bildetekst Under studien ble klonede embryoer brukt for å få stamceller.

Bruken av kunnskap om menneskelig kloning for å lage embryoer var en "stor milepæl" for medisin, sa amerikanske forskere.

Klonede embryoer har blitt brukt til å produsere stamceller, som deretter kan brukes til å lage hjertemuskel, bein, hjernevev og andre typer celler. Menneskekroppen.

Forskere mener imidlertid at stamceller kan fås fra andre kilder – billigere, enklere og ikke like etisk kontroversielt.

Motstandere av metoden mener det er uetisk å eksperimentere på menneskelige embryoer, og krever et forbud mot dette.

Stamceller er et av medisinens hovedhåp. Evnen til å lage nytt vev kan hjelpe for eksempel i behandlingen av konsekvensene hjerteinfarkt eller ryggmargsskade.

Exit - i kloning?

Forskning er allerede i gang med å bruke stamceller tatt fra embryoer for å gjenopprette synet.

Men slike celler er fremmede for pasienten, så kroppen avviser dem rett og slett. Kloning løser dette problemet.

Prosessen er basert på somatisk cellekjerneoverføringsteknologi, velkjent siden Dolly the Sheep ble det første klonede pattedyret i 1996.

På voksen hudceller ble tatt, og den genetiske informasjonen som ble hentet fra dem ble plassert i et donoregg, som dets eget DNA tidligere var fjernet fra. Deretter ble utviklingen av egget til embryoet stimulert ved hjelp av elektriske utladninger.

Forskerne klarte imidlertid ikke å replikere dette med et menneskelig egg, som begynte å dele seg, men som ikke utviklet seg forbi 6-12-cellestadiet.

Den sørkoreanske forskeren Hwang Woo-seok hevdet at han var i stand til å lage stamceller fra klonede menneskelige embryoer, men det viste seg at han hadde manipulert fakta.

germinal vesikkel

I den nåværende studien var et team av forskere fra Oregon Health and Science University i stand til å bringe utviklingen av embryoet til stadiet av germinal vesikkel (ca. 150 celler). Dette er nok til å få stamceller.

Forskningsteamets leder Dr. Shukhrat Mitalipov sa: "En grundig analyse av stamceller oppnådd ved hjelp av denne teknologien har vist deres evne til å bli til forskjellige typer celler, inkludert nerveceller, leverceller og hjerteceller."

«Selv om det fortsatt er mye arbeid som gjenstår for å skape en trygg og effektiv prosess stamcellebehandling, er vi sikre på at vi har tatt et betydelig skritt i etableringen av celler som kan brukes i regenerativ medisin," la han til.

"Ser ekte ut"

Chris Mason, professor i regenerativ medisin ved University College London, sa at studien ser plausibel ut. "De gjorde stort sett det Wright-brødrene gjorde (for fly). De tok alt det beste som hadde blitt gjort tidligere av andre forskningsgrupper og samlet det hele," sa Meisen.

Forskning på embryonale stamceller reiser spørsmål om etikken ved slike vitenskapelige arbeider. Det er også problemet med mangel på donoregg.

Den nye teknologien bruker også hudceller, men transformerer dem ved hjelp av proteiner til induserte pluripotente stamceller.

Kritikere av den nye metoden mener at alle embryoer, enten de er kunstige eller naturlige, kan utvikle seg til komplett person, så det er umoralsk å eksperimentere med dem. De mener at det er nødvendig å få tak i stamceller fra vev til voksne.

Men tilhengere av den nye metoden hevder at embryoene som er oppnådd med dens hjelp aldri vil kunne utvikle seg til en fullverdig person.

og stamme, er den samme. Celler i ulike organer og vev, som beinceller og nerveceller, er kun forskjellige i hvilke gener som slås på og hvilke som slås av, det vil si ved å regulere genuttrykk, for eksempel ved DNA-metylering. PÅ ulike organer og vev fra en voksen kropp, det er delvis modne stamceller, klare til raskt å modnes og bli til celler av ønsket type. De kalles blastceller. For eksempel er delvis modne hjerneceller neuroblaster, bein er osteoblaster, og så videre. Differensiering kan startes som indre årsaker, så vel som eksterne. Enhver celle reagerer på ytre stimuli, inkludert spesielle cytokinsignaler. For eksempel er det et signal (stoff) som fungerer som et tegn på overbefolkning. Hvis det er mange celler, så hemmer dette signalet deling. Som svar på signaler kan cellen regulere genuttrykk

- fem dager gamle embryoer, som er en ball av celler som dannes under delingen av et befruktet egg og deretter utvikles til et embryo. Disse kan gi opphav til nesten alle celler som er en del av menneskekroppen, og har også evnen til å formere seg. Evnen til å dyrke stamcellelinjer i laboratoriet og rette deres differensiering i riktig retning er nøkkelen til å spare stor mengde liv gjennom utviklingskontroll ondartede svulster, gjenopprette mobiliteten til slagpasienter, kurere diabetes, regenerere vev fra skadet ryggmarg og hjerne, samt kurere en rekke sykdommer forbundet med aldring.

Slike udifferensierte celler trengs for ulike forskningsprosjekter. Studiet av disse cellene bør hjelpe oss å forstå mekanismene som ligger til grunn for celledifferensiering og de-differensiering.

Forskere anerkjenner også verdien av udifferensierte celler fra andre vev, inkludert såkalte "voksne" stamceller. BIO støtter arbeid på disse cellene. Ifølge National Institutes of Health (NIH) og US National Academy of Sciences (NAS) kan imidlertid bare embryonale stamceller differensiere til alle typer celler.

I 2000 kunngjorde NIH en forskrift som godkjenner føderal finansiering for embryonal stamcelleforskning, som må utføres under et sett med strenge restriksjoner og føderalt tilsyn. NIHs strategi er å balansere de medisinske, vitenskapelige, offisielle og etiske aspektene ved dette forskningsområdet. I motsetning til en hel blastocyst, kan stamceller avledet fra den ikke utvikle seg til et embryo. NIH støtter tildeling av føderale midler til forskningsbruk, men ikke målrettet produksjon, av embryonale stamceller avledet fra frosne befruktede egg beregnet på in vitro-fertilisering, men av en eller annen grunn ikke implantert og utsatt for ødeleggelse.

er en fellesbetegnelse for prosessen med å lage i laboratoriet genetisk nøyaktige kopier av et gen, en celle eller en hel organisme.

BIO er imot menneskelig reproduktiv kloning – bruk av kloningsteknikker for å skape et menneske. BIO var en av de første nasjonale organisasjonene som støttet president Bill Clintons moratorium på forskning på hele menneskelig kloning. Reproduktiv kloning er for farlig og reiser for mange etiske og sosiale spørsmål.

Menneskelig reproduktiv kloning innebærer å isolere kjernen til en somatisk celle (en celle i kroppen som ikke er en sædcelle eller egg) til en person og introdusere den i et ubefruktet egg med en tidligere fjernet kjerne. Etter det blir egget med en innebygd somatisk cellekjerne implantert i livmoren til surrogatmoren. Teoretisk sett bør denne prosedyren føre til fødselen av en eksakt kopi av den menneskelige donoren av den somatiske cellekjernen.

En annen type kloning innebærer også overføring av kjernen til en somatisk celle, men egget blir ikke implantert i livmoren, men begynner å dele seg i laboratoriet. De resulterende udifferensierte cellene dyrkes i noen tid, hvoretter stamceller som er i stand til ubegrenset deling isoleres fra hele cellemassen, på grunnlag av hvilke linjer av embryonale stamceller dannes som er genetisk identiske med den somatiske cellen som fungerte som kjernedonoren. Imidlertid er slike celler ikke lenger i stand til å gi opphav til et embryo selv når de implanteres i livmoren.

Genetisk identiske med pasientens celler har de et enormt terapeutisk potensial. Under visse forhold kan de gi opphav til nytt vev som kan brukes for skadet som et resultat ulike sykdommer slik som diabetes, Alzheimers og Parkinsons sykdom, ulike typer kreft og hjertesykdommer. Utviklingen av denne retningen kan føre til dannelse av hud, brusk og beinvev for behandling av brannskadepasienter, og nervevev for personer med rygg- og hjerneskader. Det forskes også i retning av å identifisere ytre stimuli, gener og strukturer som styrer celledifferensiering med dannelse av hele organer, som inkluderer vev av ulike typer. Takket være bruken av den somatiske cellekjerneoverføringsmetoden vil laboratoriedyrkede organer og vev være genetisk identiske med pasientens vev og vil følgelig ikke føre til utvikling av avstøtningsreaksjoner. Dette bruksområdet for kloning blir ofte referert til som terapeutisk kloning eller somatisk cellekjerneoverføring (SCNT).

En av grunnene til viktigheten av å utføre arbeid med overføring av somatiske cellekjerner er viktigheten av å forstå prosessene ved omprogrammering – mekanismene som egget oppfatter genetisk materiale med. voksen celle og returnerer den til en tilstand som er karakteristisk for en udifferensiert celle. Å kjenne detaljene til prosessene som skjer i dette tilfellet vil tillate at hele prosessen kan utføres i laboratoriet uten bruk av donoregg.

Gitt det enorme potensialet til cellekloning i behandlingen av ulike sykdommer og gjenoppretting av funksjonene til skadede organer og vev, utstedte US National Academy of Sciences i 2002 et dokument som talte for bruk av kloning til terapeutiske formål, men protesterte mot reproduktiv kloning . BIO støttet fullt ut konklusjonene og synspunktene til akademistaben.

Evgenia Ryabtseva
Internet Journal "Commercial Biotechnology" http://www.org.
Fortsettelse følger.

De gamle var sikre på eksistensen av Phoenix-fuglen, evig gjenfødt fra asken. Den gamle egyptiske guden Horus samlet igjen og igjen deler av kroppen til sin far Osiris spredt over hele verden og gjenopplivet ham ved hjelp av sin mor Isis. Det er ikke overraskende at forskere kalte hydraen for coelenteratene til reservoarene våre - dens evne til å regenerere er rett og slett fantastisk. Vevsregenerering observeres også hos mennesker: sammensmelting av bein, helbredelse av hud og muskler, prosessen med å "skape" blod som hele tiden finner sted i kroppen vår.

Mysteriet med hematopoiesis ga ikke hvile til vår fremragende vitenskapsmann Alexander Alexandrovich Maksimov, som så tidlig som i 1916 begynte å bruke metoden for vevskultur. Husk det for utviklingen denne metoden Franskmannen A. Carrel, som jobbet utenlands i lang tid, ble tildelt prisen i 1912 Nobel pris. I 1922 forlot Maksimov Russland og endte opp i Chicago, hvor han forsket på betennelse og hematopoiesis.

I 1908 ble Nobelprisen for forskning på prosessen med betennelse og oppdagelsen av makrofager tildelt I.I. Mechnikov. Forskere på begynnelsen av århundret var bekymret for spørsmålet: hvor kommer mange bindevevsceller fra under betennelse, noe som resulterer i hevelse, fluks og abscess?

Maksimov postulerte at i bindevevet (blod, benmarg, som er et hematopoietisk organ), forblir udifferensierte, såkalte mesenkymale eller kambiale celler for livet, som kan bli til forskjellige blodceller, samt bein, sener, leddbånd osv. Han kalte dem også «vandrende celler i ro». Ved tilstedeværelsen av disse cellene forklarte han dannelsen av nye celler under betennelse.

La oss forklare noen ord. Differensiering er "spesialiseringen" av en celle, der den får egenskapene som er nødvendige for å utføre funksjonen som er tildelt den av naturen. En udifferensiert celle er ikke i stand til å trekke seg sammen som en muskelcelle, generere et elektrisk signal som en nervecelle, og syntetisere hormonet insulin som cellene i de Langerhanske øyene i bukspyttkjertelen. De sier også at i prosessen med differensiering modnes celler.

Vanligvis inneholder navnet på umodne celler ordet "blast", det vil si "ball" (blastula er et sfærisk stadium av embryoutvikling, mens veggen til ballen er representert av ett lag med celler). Forløpercellen til bein kalles en osteoblast; forløperen til melanocytten som syntetiserer det mørke fargepigmentet melanin, som vi mørkner når vi blir brune, er melanoblastom, og cellene i nervesystemet er nevroblaster. Disse "primære" cellene ser virkelig ut som kuler: nevro- og melanoblasten har ikke prosesser som er karakteristiske for voksenstadier, som bare vises under differensiering.

Maksimov så også noe lignende i kulturer. Så han anså en stor lymfocytt, som kommer fra den primære mesenkymale cellen gjennom stadiet til en liten lymfocytt, som er en relativt liten celle med en stor kjerne, for å være "den felles stamfaren til hematopoiesis".

Ordet "mesenchyme" er av gresk opprinnelse og betyr "mellomledd". Maksimov følger embryologene på 1800-tallet. mente at mesenkymet er det midtre (mellom ekto- og endoderm) kimlaget, hvorfra bindevev og dets derivater så dannes i form av blodårer, blod, brusk og bein. I dag vet vi at mesenkymale celler blir kastet ut fra den øvre dorsale (dorsal) halvdelen av nevralrøret, slik at også de er av ektodermal opprinnelse. Dette er grunnen til at nevronet og lymfocytten har så mange like gener og egenskaper.

Interessen for stamceller (forløpere) ble gjenopplivet på 1960-tallet, da J. Gurdon, en embryolog ved Oxford University, overrasket hele verden med klonede frosker. Gerdon kom opp med en metode for å overføre kjernen til en celle til cytoplasma til en annen.

For sine eksperimenter tok han egg som var synlige for det blotte øye og fjernet kjernene fra dem. Dermed mottok han et "kjernet" cytoplasma, der han transplanterte de diploide kjernene (med et dobbelt sett kromosomer) av somatiske celler, som i normale forhold hele tiden deler seg (celler i tarmslimhinnen). Dermed kan Gerdon ha brukt stamceller fra tarmepitelet til sine kloningseksperimenter. Men så var det ingen som vurderte problemet.

Nesten samtidig med arbeidet til Gerdon begynte det å dukke opp artikler som beskrev beskrivelsen av neurogenese i hjernens hippocampus. Først ble dannelsen av nye nerveceller sett under et mikroskop, deretter begynte observasjonene å bli bekreftet ved hjelp av autoradiografi, som indikerte syntesen av nye DNA-molekyler. Til slutt ble prosessen også bekreftet ved hjelp av et elektronmikroskop. Men folket er fortsatt overbevist om at «nerveceller ikke gjenopprettes».

Gerdon lurte på hvordan cytoplasmaet til egget omprogrammerer den somatiske kjernen, dvs. kjernen til en differensiert celle. Cellen modnes ikke umiddelbart. For å gjøre dette må den gå gjennom flere cellesykluser.

Stamcellen går ikke inn i modningsprosessen. Tidligere ble det antatt at hun samtidig ikke delte, da hun var i en tilstand av "arrest" cellesyklus, dvs. som i en "frossen" tilstand. Nå viser det seg imidlertid at alt er mye mer komplisert, ifølge i det minste i cellekulturer. Men mer om det nedenfor.

På selveste i det siste eksperimentører, kanskje påvirket av miljøvernere, fremmet konseptet om en nisje. Nisje er et cellulært miljø der cellen ikke bare lever, men også kommer ut av arrestasjonstilstanden for å begynne utviklingen.

Et klassisk eksempel på en nisje er den Graafiske eggstokkvesikkelen, der egget kan forbli i en tilstand av cellestans gjennom hele kvinnens liv. Forresten merker vi at egget til selve befruktningsøyeblikket inneholder - i motsetning til sædcellene - et dobbelt sett med kromosomer (det andre settet fjernes først etter introduksjonen av sædcellene). Således, rent teoretisk, er eggcellen før dannelsen av zygoten når det gjelder sett med kromosomer, ikke forskjellig fra noen annen somatisk celle.

En annen nisje er bunnen hårsekk hvor stamceller "lever" som melanocytter dannes av. Nisjen for neurogenese, i tillegg til hippocampus, er også den subventrikulære sonen. den cellelag, som omgir de cerebrale ventriklene - hulrom i dypet av halvkulene, fylt med en væske som ligner på lymfe. Det er i denne sonen det hele tiden dannes nye nerveceller, som så vandrer mot nesen. Denne oppdagelsen ble gjort på begynnelsen av 1990-tallet. og bevist eksperimentelt!

Olfaktoriske nevroner er konstant i kontakt med annen type flyktige stoffer i atmosfæren. Det er for oss de betyr aromaer og lukter, og for luktneuroner er de giftige, spesielt i høye konsentrasjoner. Så du må hele tiden generere nye nerveceller for å gjøre opp for mangelen deres.

Men det er ikke bare kjemikaliene. Olfaktoriske nevroner er lokalisert nærmere overflaten av neseslimhinnen enn alle andre nerveceller. Fra eksternt miljø de skilles av noen få mikron slim som skilles ut av slimepitelet. Og mye mer farlig for olfaktoriske nevroner er konstante virusangrep spesielt under epidemier luftveissykdommer. Det er derfor nasofarynxslimhinnen representerer den tredje nisjen for permanent nevrogenese.

I første nummer av bladet Vitenskap i 1995 ble det publisert en artikkel om isolering og karakterisering av humane hematopoietiske stamceller. Forekomsten av stamceller er omtrent 1 av 105 benmargsceller. Kort tid før, i midten av november 1994, kom bladet Natur publiserte en artikkel om isolering av selvfornyende multipotente stamceller fra hjernebarken fra fosterhjernen til rotter. Det samme gjorde morgengryet eksperimentell studie stamceller i deres naturlige nisjer og isolerte kulturer.

Parallelt med dette pågikk forskning på omprogrammeringsprosesser. Det har allerede blitt sagt ovenfor om omprogrammeringen av selve egget og kjernen til den somatiske cellen plassert i cytoplasmaet. I dag vet vi at omprogrammering kan gjøres ved å tilsette et kjernefysisk og cytoplasmatisk ekstrakt av egg, samt "primære" humane T-lymfocytter.

Omprogrammering forenkles også ved tilsetning av vekstfaktorer - spesielle proteiner som stimulerer vekst og reproduksjon av celler. Forskere har visst om effekten av vekstfaktorer i lang tid, så kalveblodserum, som inneholder dem, tilsettes vanligvis til cellekulturer. Det er mulig å handle mer målrettet, for eksempel å dyrke celler med «representanter» for annet vev. Dette får celler til å endre vevstype. Så hvis du tar hudfibroblaster og legger til et ekstrakt av forløpere (forløpere) av nevronceller til kulturmediet, begynner fibroblaster å syntetisere et nervefiberprotein som er ukarakteristisk for dem. Det kommer til og med til det punktet at fibroblaster har nerveprosesser - dendritter.

Men alle disse påvirkningene ble ikke rettet. Fordelen med den moderne tilnærmingen er en tydelig rettet handling som slår på de ønskede genene, og dermed lar deg kontrollere utviklingen av celler. I relativt lang tid, i løpet av onkologisk forskning, ble den såkalte PIL, en faktor i undertrykkelsen av leukemi, isolert. Dette proteinet, som er en transkripsjonsfaktor (aktiverende transkripsjon), hemmer utviklingen av mesodermale, spesielt muskelceller, og stimulerer utbruddet av neuronal differensiering. Det kan sies at det omprogrammerer stamceller for utvikling av nerveceller.

FIL vil forhåpentligvis løse ett viktig problem med kloning. Faktum er at embryonale stamceller, for all deres pluripotens, har en ubehagelig egenskap - de danner teratomer, det vil si stygge vekster. I denne forbindelse er det mye bedre å bruke voksne stamceller, spesielt siden forskere allerede har lært å "utvide" grensene for vevsspesifisitet, det vil si å få avkom av celler fra ett vev med egenskaper til andre vev.

Men voksne har sine egne problemer, hvorav ett er et lite spredningspotensial (celler slutter å dele seg ganske raskt). Så, tilsetning av FILA fører til fjerning av denne begrensningen: mesenkymale stamceller isolert fra benmargen til en voksen mus gjennomgikk mer enn 80 delinger i kultur! Av utseende cellene er nøyaktig Maximovs: 8–10 µm i diameter, avrundet, med en stor sfærisk kjerne og en tynn kant av cytoplasma. Evnen til å dele bekreftes også av bevaring av telomerer. Husk at dette er de terminale delene av kromosomene som har enkelttrådet DNA. Med hver deling blir 200-300 nukleotider av dette DNAet "avskåret", noe som resulterer i en forkorting av telomerene. Ved å nå en viss grense, mister cellen evnen til å dele seg og gjennomgår apoptose.

Stamceller, etter å ha blitt overført til et bestrålt dyr, gjenoppretter hematopoiesis, hepatisk epitel, samt lunge- og tarmceller. De har ikke immunologiske membranproteiner som er karakteristiske for voksne celler, som normalt utløser avvisningsreaksjonen. I tillegg har de en høy aktivitet av telomerase, et enzym som syntetiserer telomert DNA. Gjennomsnittlig lengde på telomerer i kulturceller er 27 kilobaser, det vil si tusenvis av "bokstaver" av genkoden. Denne verdien "settes" etter 40 celledelinger og forblir uendret etter 102!

For å lede utviklingen av benmargsceller langs banen til nevroner, introduserte forskere i kulturen den såkalte "Nurr" - "nukleær (nukleær) reseptor", som er en transkripsjonsfaktor spesifikk for forløperne til midthjernen, "rettet " langs veien for utvikling av dopaminnevroner (hvis døden fører til parkinsonisme). Dopaminnevroner oppnådd på denne måten har de samme elektrofysiologiske egenskapene som normale. Etter å ha transplantert slike nevroner til en rotte med en modell av parkinsonisme, kommer den seg normale bevegelser poter.

Andre eksperimenter har vist at omprogrammeringsprosessen består av minst fem stadier. I det første trinnet, ved hjelp av cytomegalovirus (naturlig modifisert slik at det ikke kan formere seg i celler), ble Nurr-genet overført, som et resultat av at tyrosinhydroksylase-genet ble stimulert. Dette enzymet legger til en -OH-gruppe til aminosyren tyrosin, noe som resulterer i produksjon av dopamin. I tillegg "oppdaget" Nurr også genet for tubulin, et protein som tubuli er laget av, mikrotubuli, uten hvilke det er umulig å forestille seg en nervecelle: som du vet, transporterer mikrotubuli nevrotransmittere, for eksempel det samme dopamin, til synapser, hvor de skilles ut.

I de tidlige stadiene kan embryonale stamceller også transformeres til insulinsyntetiserende celler. Dette åpner for å hjelpe millioner av diabetikere som har et slikt behov for dette proteinhormonet (bare i USA stilles denne diagnosen årlig av 800 pasienter).

Det er mulig å styre utviklingen av stamceller på et av stadiene langs banen til serotonin-nevroner. Serotonin er også en av de viktigste nevrotransmitterne, dens mangel fører til ulike psykiske lidelser, som starter med depresjon. Interessant nok avhenger utviklingen av nevroner av virkningen av vekstfaktoren til fibroblaster, dvs. celler i bindevevet (mesoderm). Dette bekrefter nok en gang faktumet om "enheten" av opprinnelsen til nevro- og mesoderm. Tilsetning av fibroblastvekstfaktor forårsaker en økning i antall serotonin-nevroner med 2,5 ganger. Samtidig reduseres antallet celler med tyrosinhydroksylase, dvs. dopamin.

Hvis flere kopier av Nurr-genet introduseres i cellene, øker andelen dopaminnevroner i kulturen fra 5 til 50%. Hvis vi på fjerde trinn legger til et par flere sentralstimulerende midler for utviklingen av dopamin-"grenen", øker antallet slike celler til nesten 80%.

Nå er oppgaven å prøve å overføre eksperimenter fra mus til mennesker så raskt som mulig. På mange måter er dette problemet relatert til selve teknikken for å dyrke stamceller: de "plantes" på musematerceller (matingsceller) og kalveblodplasma (serum) tilsettes. Dette er potensielt farlig fordi menneskeceller kan bli infisert med animalske retrovirus. Slike celler kan ikke brukes til å behandle mennesker. Dette gjør at alle produkter kan testes med standardtester for AIDS, herpes, hepatitt, etc.

Imidlertid er det nylig patentert en metode som bruker muskelceller menneske, og humant serum tilsettes for å stimulere vekst.

Så langt er de fleste forsøkene på dyr. For å løse mange praktiske og teoretiske problemer er det nødvendig å skaffe så genetisk "rent" materiale som mulig.

1 - fjerning av kjernen fra egget; 2 - "introduksjon" av den diploide kjernen til lymfocytten; 3 – blastocyststadium med embryonale stamceller; 4 – kultur av stamceller og et embryo fra dem; 5 – en surrogatmor og en mus; 6 – ta en lymfocytt fra en vanlig mus

En teoretisk digresjon bør gjøres her. Faktum er at såkalte genomorganiseringer, eller omorganiseringer, "stokking" av genregionene som er ansvarlige for syntesen av antistoffer, skjer konstant i lymfocytter. Gjennom denne stokkingen er immunceller i stand til å reagere på en rekke proteiner fra stadig skiftende patogener. Normal i normalt vev utenfor immunforsvar slike ordninger forekommer ikke. Dette tillater i det minste delvis å løse problemet med omprogrammering, som i stor grad avhenger av eggets cytoplasma. Lymfocytter er godt egnet til å løse dette problemet, siden alle deres avkom er en klon som beholder de samme genmarkørene.

To linjer med mus ble oppnådd: en fra en B-celle, og den andre var en etterkommer av en T-lymfocytt. Det skal bemerkes at lymfocytter er ganske vanskelige å omprogrammere. B-lymfocyttmus hadde immunoglobulingen-omorganiseringer i alle vev og var levedyktige. Men avkommet til T-lymfocytten viste seg å være "uforenlig" med livet - embryoene døde i livmoren, og den eneste som ble født viste seg å være død. Dermed viste et forsøk på å skaffe monoklonalt avkom forskjellig potensial fra cellene, deres evne eller manglende evne til å omprogrammere, samt tilstedeværelsen av andre problemer. Så vi vil fortsatt måtte gå tilbake til benmargsstamceller, som Maximov skrev om, selv om potensialet deres er ganske begrenset, hvis vi snakker om en organisme, ikke om en kultur der ulike gener kan introduseres på ulike stadier av differensiering.

I ett av forsøkene ble bestrålte mus av en linje (med drept benmarg) overført 2 tusen benmargsceller fra en annen linje. Sistnevnte bar en genetisk markør, på grunn av hvilken de, under påvirkning av et av stoffene, ble farget i Blå farge. Etter 12 uker farget fra 80 til 95 % blodceller mottaker. Etter 4 måneder ble musene drept. På deler av hjernen ble nerveceller blåfarget, har forskerne ikke klart å se. Og de som ble farget (mindre enn 5 celler) hadde en avrundet form og hadde ingen prosesser. Dermed skjer ikke transformasjonen av benmargsceller til hjerneceller i kroppen.

Siden stamceller er lagret i kroppen gjennom hele livet, måtte vi leve lenger og ikke bli syke, siden stamceller skal erstatte døde og syke i organene våre. Men, som alle vet, er dette ikke tilfelle.

Nå, på mange måter, er oppmerksomheten til forskerne fokusert på telomerer, som de viktigste regulatorene for celledeling, uten hvilke det ikke er noen differensiering. Med defekter i telomerer, eller snarere proteiner som er i et kompleks med dem, oppstår en tilstand av akselerert forkorting av lengden. Et av proteinene ble kalt Est, som er et forkortet engelsk uttrykk for "konstant forkorte telomerer" ( Stadig forkortende telomerer). Denne tilstanden fører raskt til for tidlig celledød.

Est stimulerer telomerase, som forlenger telomer-DNA, og forsinker dermed å nå cellens levetidsgrense. Det ser ut til, hvorfor alle disse detaljene, hvis forskere allerede har lært hvordan man kontrollerer differensieringen av stamceller i kultur? Her kan du protestere.

For det første har stamceller fra forskjellige musestammer ulik motstand mot DNA-skader, for eksempel ultrafiolett lys. Kryssning forskjellige linjer identifiserte et "DNA-reparasjons"-lokus i det 11. kromosomet, som er ansvarlig for å "reparere" livsmolekylet hvis det dannes enkelt- og dobbelttrådsbrudd i det etter bestråling eller virkningen av frie oksygenradikaler. Det samme stedet finnes på det 11. menneskelige kromosomet. Det er mulig at alt dette har med telomerer å gjøre, siden det også finnes dobbelt- og enkelttrådet DNA ...

Når det gjelder differensiering, er både embryonale og voksne stamceller et tog som allerede har gått. Det ville vært mye lettere å forstå mange problemstillinger innen cellebiologi hvis vi kunne analysere prosessene helt fra begynnelsen, nemlig fra kjønnsceller. Men det har ikke vært noen kjønnskultur så langt...

Og her er de to siste innleggene. Først av alt var det mulig å etablere differensiering i kulturen av spermatogonia - stamcellene i testiklene, hvorfra spermatozoer dannes. Dette oppnås ved å overføre den katalytiske enheten telomerase til spermatogonium (dette er den andre grunnen til at forskere er så interessert i telomerer).

Spermatogonia ble isolert fra en 6 dager gammel mus, hvoretter telomerasegenet ble introdusert i dem ved hjelp av et retrovirus. Samtidig ble stamceller oppnådd - med en stor avrundet kjerne og en liten kant av cytoplasma (Maximov igjen!). Og etter et år med dyrking hadde disse stamcellene en "frisk" morfologi.

De inneholder et RNA-bindende protein, som er karakteristisk for stamceller, samt transkripsjonsfaktoren Oct, som er nødvendig for utvikling av pluripotente embryonale celler. Det er kjent at Oct beholdes hos menn til begynnelsen av differensiering av spermatogoni og begynnelsen av spermatogenese.

Det ser ut til at mange av feilene som forskerne har støtt på så langt er relatert til ... frigjøringen av et egg fra en follikkel! Faktum er at det er omgitt av tre lag med nærende og beskyttende celler, som spesielt pålegger den "arresten" nevnt ovenfor. Forskere ved University of Connecticut bestemte seg for å isolere hele follikkelen, hvoretter de "klemte" den mellom to dekkglass. Størrelsen på follikkelen er 260–470 mikron, så det er mer praktisk og lettere å jobbe med det enn med et "nakent" egg.

For å forstå hva som forårsaker arrestasjonen, injiserte forskerne monoklonale antistoffer mot den såkalte stimulerende underenheten til G-proteinet under oocyttmembranen med en mikropipette. G-proteiner er enzymer som produserer energi ved å dele ikke ATP, men guanosintrifosfat (GTP). De bruker denne energien på forskjellige ting, inkludert stimulering av membranenzymet adenylatcyklase, som "lager" syklisk adenosinmonofosfat (cAMP) fra ATP.

Cellemembran med ulike reseptorer, ionekanaler (Ca2+, Na+) og enzymer

Syklisk AMP er den viktigste regulatoren av prosesser i cytoplasmaet, og forårsaker blant annet stans av eggcellens livssyklus. Innføringen av monoklonale antistoffer mot G-proteinet fører til en blokkering av adenylatcyklase og et fall i nivået av cAMP, som et resultat av at arrestasjonen overvinnes og cellen går inn i meiose. Dermed modelleres virkningen av det luteiniserende hormonet i hypofysen, som gjør det samme hver måned med ett eller annet egg i eggstokkene. Så det er ganske mulig at vi snart vil høre om kulturen av oocytter, ved hjelp av hvilke forskere vil være i stand til å forstå prosessene som skjer i de aller første stadiene av utviklingen (selv før befruktning).

Og den siste. Det var tilsynelatende mulig å forstå årsaken til andre feil knyttet til den klonede. Faktum er at for å begynne å klone og få stamceller, er det nødvendig å "fjerne" oocyttkjernen fra cytoplasmaet og introdusere kjernen til en diploid somatisk celle i stedet. Samtidig strømmer opptil en tredjedel av cytoplasmaet med dets næringsstoffer og regulerende stoffer og proteiner gjennom bruddet på eggmembranen. På grunn av dette er klonene ikke levedyktige.

I relativt lang tid ble det foreslått å "dele" cytoplasmaet til oocytten i to halvdeler - inneholdende kjernen og uten den. Sistnevnte kalles "cytoplast". Nå har Gabor Bayta ved Landbruksinstituttet i København foreslått å ikke fjerne den somatiske cellekjernen i det hele tatt, men ganske enkelt "slå den sammen" med en eller to cytoplaster. Samtidig er det ikke nødvendig med dyre manipulatorer og høyt kvalifiserte spesialister - alt kan gjøres bokstavelig talt i feltforhold studenter eller laboratorieassistenter.

Metoden er allerede testet av australske forskere, som med dens hjelp dramatisk økte "utbyttet" av klonede kalver: av 7 blastocyster - "baller" fra embryonale celler - overført til livmoren til kyr, ble seks implantert i slimhinnen og førte til graviditet, som et resultat av at okser ble født og kviger. Husk at sauen Dolly ble født som et resultat av mer enn 300 mislykkede forsøk.

I følge magasiner Natur og Vitenskap.

1 av 14

Presentasjon om temaet: stamceller

lysbilde nummer 1

Beskrivelse av lysbildet:

lysbilde nummer 2

Beskrivelse av lysbildet:

lysbilde nummer 3

Beskrivelse av lysbildet:

Stamcellepåvisning Navlestrengsblod inneholder nyfødte stamceller. Stamceller er kjernen i livet, kilden som alle andre celler i kroppen er dannet fra. De er i stand til å forvandle seg til celler i alle organer og vev i kroppen. Celler gir gjenoppretting skadede områder organer og vev. Fra stamceller kan du lage hvilket som helst vev, dyrke hvilket som helst organ. Slike uvanlige egenskaper ble oppdaget for ikke så lenge siden, men gjennombruddet på dette området de siste årene har vært unikt.

lysbilde nummer 4

Beskrivelse av lysbildet:

Applikasjoner i medisin Forskere har allerede med suksess brukt stamceller til å behandle ulike plager. Nylig annonserte leger at de er klare til å dyrke nye basert på stamceller. sunne tenner. Og helt utrolig metamorfose - stamceller kan "glemme" benmargens opprinnelse så mye at de under påvirkning av visse faktorer blir til nerveceller (nevroner). To uker etter tilsetning av et spesielt signalstoff til kulturen av stamceller, er de allerede 80% sammensatt av nevroner. Dette er fortsatt bare en "reagensrør"-prestasjon, men det gir håp om helbredelse av pasienter med alvorlige lesjoner i ryggmargen og hjernen.Når ens egne benmargsstamceller sprøytes inn i den menneskelige ryggmargen, fordeles de jevnt. gjennom alle deler av hjernen uten å forstyrre strukturen. Stamceller blir til leverceller. Det er fastslått at når leveren er skadet, dannes nye leverceller (hepatocytter) og deres forløpere hovedsakelig fra donorbenmargsstamceller.

lysbilde nummer 5

Beskrivelse av lysbildet:

stamceller i klinisk praksis PÅ terapeutisk anvendelse stamceller i dag er det ingen tvil om at ortopedi er i front.Faktum er at leger har unike stoffer i hendene: spesielle proteiner, de såkalte benmorfogene proteinene (BMP), som forårsaker degenerasjon av stamceller i et beinvev celle (osteoblaster). I USA er allerede siste etappe tester og vil snart bli mye brukt i klinikker, spesielle porøse svamper fylt med både stamceller og BMP Ved å plassere slike mirakelsvamper på et skadet sted (en bruddsone eller et tomrom etter osteosarkomfjerning) er det mulig å fylle det manglende gapet opptil 25 centimeter innen to måneders lengde. Dessuten pågår det et arbeid med å integrere BMP-genet i stamceller. Dette betyr at, etter å ha blitt gjenfødt som beinceller, vil de være i stand til å produsere et protein på egen hånd - BMP-er, og sette i gang prosessen med å gjøre stamceller om til beinceller.

lysbilde nummer 6

Beskrivelse av lysbildet:

Kilder til stamceller for rehabiliteringsterapi B frisk kropp det er en universell mekanisme for å helbrede skader ved å bruke den interne cellulære reserven - benmargsstamceller. Disse cellene kan bli til andre celler, og treffer den aktuelle delen av kroppen. Stamceller begynner å komme inn i det skadede området når de mottar riktig signal fra sentralnervesystemet. Etter å ha nådd skadestedet, blir de til de manglende cellene i det skadede vevet under påvirkning av visse signalmolekyler. Men lageret av stamceller kan ikke være uuttømmelig. Etter at omfattende skader er leget, "tømmes" benmargen, og med alderen avtar bestanden av stamceller betydelig. Når vi blir født, i beinmargen vår, for hver 10 000 hematopoietiske celler, er det en stamcelle. Ungdom har 10 ganger færre stamceller. Ved fylte 50 er det én stamcelle per en halv million hematopoietiske celler, og ved 70 år er det rett og slett meningsløst å ta en benmargsprøve – det er bare én stamcelle per million hematopoietiske celler. Det vil si at det er fornuftig å donere benmarg først i ung alder, gamle mennesker må bruke andres stamcellekulturer. Dessuten er det mest hensiktsmessig å motta donorstamceller direkte ved fødselen fra navlestrengen og morkaken, hvor de også finnes i tilstrekkelige mengder.

lysbilde nummer 7

Beskrivelse av lysbildet:

Bruk av differensierende vekstfaktorer av stamceller i tannlegen Stamcellevekstfaktorer administreres i en dose på 10 mcg daglig i 3-5 dager til pasienter med generalisert periodontitt varierende grader tyngdekraften i området av overgangsfolden til munnens vestibyle. Etter bruk av stamcellevekstfaktorer har 80 % av pasientene en positiv effekt: Føler seg bedre, kløe og smerte forsvant (100 %); Blødende tannkjøtt (71 %); Tetthet og farge på tannkjøttet normalisert (66,7 %); Schiller -Pisarev-testen var negativ i 81 % av tilfellene. Cellevekstfaktorer bidro til å gjenopprette immunitetsindikatorer, uspesifikk motstand og hemostase hovedsakelig i mild og middels grad alvorlighetsgraden av periodontitt. Etter 8-10 måneder, hos pasienter med periodontitt behandlet med stamcellevekstfaktorer, var det ingen forverring av prosessen, ubehag i tannkjøttet forsvant, mobile tenner ble sterkere. Røntgenbilder viste ingen progresjon av ødeleggelse av benvev, og antallet osteoporosefoci ble redusert.

lysbilde nummer 8

Beskrivelse av lysbildet:

Gemabank stamceller Gemabank er et depot av stamceller. Dens formål er å bevare stamceller isolert fra ved en ultralav temperatur i mange år navlestrengsblod. I banken holdes stamcellene til hver nyfødt helt adskilt og kan kun brukes i hans eller hans families interesse. Gemabank ble etablert i november 2003. Stamcellesenteret skal ligge i Hertfordshire sør i England. Banken ble stiftet av rådet medisinsk forskning og British Council for Biotechnology and Biological Research. Forskere fra Kings College London og Life Science Center i Newcastle jobbet med prosjektet hans. Han bruker mange års erfaring i benmargsbanken til det russiske kreftforskningssenteret ved det russiske akademiet for medisinske vitenskaper. N.N. Blokhin, så vel som erfaringen fra mange navlestrengsblodbanker i USA og mange europeiske land. Banken vil bruke stamceller tatt fra embryoer og annet menneskelig vev, og deretter skape betingelser for deres endeløse reproduksjon og dyrke ulike spesifikke celler fra dem. Banken vil også lagre og levere stamceller som trengs for studier og behandling av diabetes, kreft, Parkinsons sykdom og andre sykdommer.

lysbilde nummer 9

Beskrivelse av lysbildet:

stamceller. "FOR" og "MOT" - posisjoner fremmede land I mange land i EU er det ingen lover om stamceller i det hele tatt, der de er, er deres spennvidde fra det absolutte forbudet mot forskning på embryoer (Frankrike, Tyskland, Irland) til tillatelse til å lage embryoer for forskningsformål ( Storbritannia). Meningsmangfoldet reflekterer eksisterende kulturelle og religiøse forskjeller. I de fleste land er det en parallell mellom tillatte abort. Irland er det eneste landet i EU (EU) hvis grunnlov ikke bekrefter retten til liv ennå fødte mennesker og denne retten sidestilles med mors rett til liv. Til tross for dette er abort lovlig dersom morens liv er i direkte fare. Voldtekt, incest eller fosteravvik er ingen unnskyldning. Belgia og Nederland forsker på embryoer i mangel av et juridisk rammeverk. I Portugal, hvor abort er ulovlig bortsett fra i tilfeller av voldtekt eller alvorlig medisinske årsaker, og er ubetinget forbudt etter 12. svangerskapsuke, det er ingen lovgivning, men ingen forskning. De er forbudt i Østerrike, Tyskland og til og med i Frankrike, men sistnevnte tillater studier av embryoer uten å kompromittere deres integritet og preimplantasjonsdiagnose.

lysbilde nummer 10

Beskrivelse av lysbildet:

stamceller. FOR og MOT - holdninger til fremmede land Den spanske grunnloven gir kun beskyttelse for levedyktige in vitro embryoer som følge av in vitro fertilisering. Forskning på embryoer under samme vilkår er tillatt i Finland, Spania og Sverige. I ytterligere ni europeiske land er lovgivningen enten under revidering eller endring. Disse landene, så vel som de som ikke har noen lovgivning i det hele tatt, kan la seg lede av internasjonale regler. USA er, i likhet med Tyskland, hyklersk og ubesluttsom. Ti stater har vedtatt lover for å regulere eller begrense forskning på menneskelige embryoer, fostre eller ufødte barn. På føderalt nivå er økonomisk støtte forbudt for all forskning der embryoer blir ødelagt.

lysbilde nummer 11

Beskrivelse av lysbildet:

Etiske spørsmål Etiske aspekter ved menneskelig stamcelleforskning reiser et bredt spekter av kontroversielle og viktige spørsmål. Mange av dem er assosiert med produksjonen av disse cellene, hvis kilde kan være en voksen organisme, blod fra navlestrengen, embryonalt vev eller vev i ulike stadier av utviklingen. I dag er det generelt akseptert at den beste kilden til stamceller for terapeutiske formål er embryoer. Derfor oppstår spørsmålet, er det mulig å spesifikt lage embryoer for å få stamceller, for behandling og overlevelse av voksne? Det er spørsmål om frivillig informert samtykke for både givere og mottakere av celler; akseptable risikovurderinger; anvendelse av etiske standarder i menneskelig forskning; donoranonymitet; beskyttelse og sikkerhet for cellebanker; konfidensialitet og beskyttelse av genetisk informasjons private natur. Til slutt er det spørsmål om handel og kompensasjon til deltakerne i prosessen; beskytte menneskelig vev, genetisk materiale og informasjon når de beveger seg over landegrensene, både innenfor EU og rundt om i verden. Alle disse spørsmålene er viktige, men de fleste er det i fjor har allerede vært diskutert.

lysbilde nummer 12

Beskrivelse av lysbildet:

Etiske spørsmål For tiden, som allerede nevnt, er den mest lovende kilden til stamceller for forskning og terapeutiske formål enten aborterte fostre eller pre-implantasjonsembryoer. Imidlertid har det nylig dukket opp lovende forskning på voksne stamceller. Å forlate embryonal forskning i håp om at det vil være nok voksne stamceller er en ekstremt farlig og problematisk rekkefølge av årsaker. For det første, vil voksne celler være like gode i terapi som embryonale (det er nå mye mer bevis og mye flere terapeutiske utsikter fra bruken av menneskelige embryonale stamceller (ESCs). For det andre kan det vise seg at voksne celler For det tredje vet vi at det er mulig å endre eller erstatte nesten alle gen i menneskelige ESC-er, men om dette er sant for voksne stamceller gjenstår å avgjøre. menneskeliv opprettholde bare én av to cellekilder, noe som tvinger folk til å vente, og muligens dø, mens de venter på å motta og bruke celler fra en mindre egnet kilde. Dermed er de etiske problemene til menneskelige ESC-er akutte og presserende, og i overskuelig fremtid kan de ikke omgås ved å konsentrere seg om voksne stamceller.

lysbilde nummer 13

Beskrivelse av lysbildet:

Etiske problemstillinger Det er kjent at fra tidlige, pre-implantasjonsembryoer er det mulig individuelle celler. Denne metoden kan være en av løsningene på problemet med å skaffe ESC-er. Imidlertid, hvis de fjernede cellene er totipotente (dvs. i stand til å utvikle seg til et hvilket som helst organ og til og med til en uavhengig organisme), så er de faktisk separate zygoter, "embryoer", og må derfor beskyttes i samme grad som originale embryoer. Hvis slike celler bare er pluripotente, kan de ikke betraktes som embryoer. Dessverre er det ennå ikke mulig å si på forhånd om en bestemt celle er toti- eller pluripotent. Dette kan bare fastslås med sikkerhet i ettertid, ved å observere hva cellene er i stand til. La oss formulere to problemer med etiske posisjoner: Overensstemmelse av stamcelleforskning med hva som anses som akseptabelt og etisk i forhold til normal seksuell reproduksjon. Overensstemmelse med posisjoner og moralske overbevisninger angående abort og kunstig menneskelig reproduksjon. Et etisk prinsipp som fullt ut angår bruk av embryoer i forskning. Dette er «prinsippet om å unngå unødvendige utgifter», som antyder at det er rett å komme mennesker til gode, hvis det er i vår makt, og galt å skade dem.

lysbilde nummer 14

Beskrivelse av lysbildet:

Kloning av et eventyr eller en sann historie I dag blir bruken av embryonale celler gjenopplivet på et nytt nivå. Vitenskapen var i stand til å forstå virkningsmekanismen til embryonale vev på syke organer. Migreringen av stamceller i kroppen og deres evne til å gjenopprette ethvert organ kan løse mange problemer innen medisin og overskygge kloning, som forårsaker så mye kontrovers. som show siste forskning, organkloning er ikke beskyttet da feil ved kopiering av genetisk materiale. Så når man kloner mus, dør alle mus, fra og med sjette generasjon. Tilsynelatende fører akkumulering av feil i DNA til nedbrytning og død.