Стволовые клетки – актуальная в наше время тема в разных областях: в медицине, науке, праве, однако термин этот многозначен и в этом легко запутаться
Если говорить коротко, стволовые клетки – это клетки на ранней стадии развития, из которых могут развиться специализированные клетки, такие как мышечные или нервные клетки (другими словами, которые являются для специализированных клеток «стволом»)
Существуют разные типы стволовых клеток, а именно:
тотипотентные – те клетки, которые могут стать любыми типами клеток;
плюрипотентные – те, которые могут стать многими (но не всеми) типами клеток;
эмбриональные – клетки, выделенные из человеческого или животного эмбриона, т.е. многоклеточного организма на очень ранней стадии развития;
фетальные – клетки, выделенные из человеческого или животного фетуса (зародыша), т.е. организма на стадии развития более поздней, чем эмбрион;
взрослые – клетки, выделенные из полностью сформированного организма любого возраста (один из примеров – мышечные сателлитные клетки);
и наконец
индуцированные – клетки, полученные трансформацией зрелых специализированных клеток обратно в стволовые
Эмбриональные стволовые клетки человека в последнее время были предметом ожесточенных споров из-за этических и других проблем их применения. Они чрезвычайно важны для исследований, но вряд ли будут напрямую использованы в качестве терапевтических клеток, в основном потому, что очень трудно контролировать процесс их развития.
В настоящее время популярной альтернативой в разработке потенциальной терапии для нервно-мышечных и других заболеваний являются:
индуцированные плюрипотентные клетки – клетки, полученные из сформировавшегося организма, и сконвертированные обратно в плюрипотентные стволовые клетки, которые затем можно побудить лабораторным путем развиться в специфические линии клеток; и
взрослые стволовые клетки – незрелые клетки, существующие в полностью сформированном организме животного или человека, которые способны развиться в клетки специфических типов, примером которых могут служить сателлитные клетки, находящиеся в мышечной ткани, которые в определенных обстоятельствах развиваются в мышечные клетки
Ниже – о некоторых достижениях в этой области
Астроциты в чашке Петри
Ученые из University of Wisconsin-Madison и Fudan University Shanghai Medical School в Shanghai, China, сгенерировали незрелые человеческие астроциты из плюрипотентных стволовых клеток человека
Астроциты – это «поддерживающие клетки» в нервной системе, где они защищают мотонейроны (которые контролируют произвольные мышечные функции) и другие типы нервных клеток. Мотонейроны – это клетки, которые поражены при боковом амиотрофическом склерозе (БАС) и спинальной мышечной атрофии (СМА)
Это лабораторные астроциты можно будет использовать для понимания роли астроцитов в процессах, происходящих при заболеваниях, а также для разработки новых методов терапии неврологических заболеваний.
Отчет об этих исследованиях опубликован онлайн 22 мая 2011 в Nature Biotechnology
Клетки кожи напрямую превращены в нейроны
Ученые из Stanford (Calif.) University School of Medicine конвертировали клетки кожи человека напрямую в функциональные нервные клетки (нейроны), добавив к ним 4 протеина. Эта новая методика очень значима, поскольку исследователи не проводили предварительного конвертирования зрелых клеток кожи обратно в стволовые (т.е. не синтезировали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки) Эта новая стратегия с использованием 4-х протеинов может сделать процесс генерации нейронов для исследовательских и терапевтических целей более легким и, возможно, более безопасным
Статья об этом достижении была опубликована онлайн в журнале Nature 26 мая 2011
Новая стратегия генетической коррекции применена к стволовым клеткам
Новая методика коррекции генетических ошибок в стволовых клетках была разработана исследователями из Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Calif.; the Scripps Research Institute, также в La Jolla; the University of California-San Diego; и Center for Regenerative Medicine в Barcelona, Spain
Стратегия, основанная на концепции, известной как гомологичная рекомбинация, может заменить одну секцию гена на другую, потенциально видоизменяя большие участки гена. Этот феномен можно сравнить с используемой в текстовых процессорах, таких, например, как Word, командой «найти и заменить». Заменяющая секция доставляется с помощью вирусных векторов
Используя эту стратегию, ученые скорректировали мутации в гене lamin A/C индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и взрослых стволовых клеток. Мутации этого гена приводят к развитию таких заболеваний, как одна из форм МД Эмери-Дрейфуса, одна из форм врожденной мышечной дистрофии, конечностно-поясной МД типа 1В и одной из форм болезни Шарко-Мари-Тус, а также ряда других заболеваний, не относящихся к нервно-мышечным
Одним из путей применения этого направления может быть создание плюрипотентных стволовых клеток из собственных клеток пациентов (например – клеток кожи), т.е. получение стволовых клеток, генетически идентичных определенному индивиду. Затем «поломанный» генетический материал этих стволовые клетки может быть скорректирован посредством гомологичной рекомбинации, и исправленные клетки трансплантированы обратно пациенту уже в как лечебные
Это исследование было опубликовано 3 июня 2011 в Cell Stem Cell
Предупреждающий сигнал о плюрипотентных стволовых клетках
Ученые из University of California-San Diego провели эксперименты на мышах, показавшие, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут отторгаться иммунной системой, даже если донор и реципиент имеют в точности совпадающий генотип, как это бывает у лабораторных мышей
Индуцированные стволовые клетки, полученные из собственных клеток пациентов, рассматриваются в качестве возможной терапевтической стратегии для лечения многих заболеваний.
Ранее существовала уверенность, что этот тип клеток должен приниматься иммунной системой реципиента, если оригинальные клетки были получены от самого реципиента, либо от организма с идентичным генотипом
Новые находки дают повод задуматься о толерантности иммунной системы к такой стратегии клеточной трансплантации, даже без какой либо генетической коррекции клеток. Это означает, что при трансплантации индуцированных плюрипотентных клеток донорам может понадобиться иммуносуппрессивная терапия
Это исследование было опубликовано 13 мая 2011 в Nature
U.S. National Institutes of Health разрешил исследования с использованием эмбриональных клеток человека
Решение, принятое американским аппеляционным судом округа Колумбия 29 апреля 2011 позволило разрешить с некоторыми оговорками U.S. National Institutes of Health научные исследования с использованием эмбриональных стволовых клеток человека
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) – это клетки на их наиболее ранней и наиболее податливой стадии развития. Их использование в исследованиях было остановлено по этическим соображениям
Маловероятно, что ЭСМ могут быть использованы непосредственно как терапевтический агент, не только по этическим соображениям, но и вследствие трудностей получения эмбрионов, а также опасности, что ЭСК могут развиться не только в требуемый тип зрелых клеток после их трансплантации в организм
Тем не менее, ЭСК являются важным исследовательским инструментом для изучения как развития человека, так и генетических заболеваний.