Стволовая клетка
-
Определение и свойства стволовых клеток
- Стволовые клетки — недифференцированные или частично дифференцированные клетки, способные к бесконечному размножению и дифференцировке.
- Они встречаются как в эмбриональных, так и во взрослых организмах.
- Стволовые клетки отличаются от клеток-предшественников и бластных клеток.
-
Эмбриональные стволовые клетки
- Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) образуются на стадии бластоцисты и обладают плюрипотентностью.
- Они могут дифференцироваться во все типы клеток организма.
- ЭСК могут быть выделены и культивированы in vitro, но их поведение in vivo остается спорным.
-
Взрослые стволовые клетки
- Взрослые стволовые клетки находятся в определенных нишах организма, таких как костный мозг и половые железы.
- Они мультипотентны или унипотентны и дифференцируются в несколько или один тип клеток.
- Взрослые стволовые клетки составляют незначительное меньшинство клеток.
-
История исследований
- Термин «стволовая клетка» введен в конце 19 века.
- Эрнест Маккаллох и Джеймс Тилл открыли гемопоэтическую стволовую клетку в 1960-х годах.
- В 1981 году выделены эмбриональные стволовые клетки мышей.
- В 2006 году Шинья Яманаки открыл метод преобразования зрелых клеток в стволовые.
-
Применение стволовых клеток
- Первая терапия с использованием стволовых клеток проведена в 1956 году.
- В 2011 году стволовые клетки впервые использованы для лечения травм у дикого животного.
- Стволовые клетки используются для трансплантации и тестирования новых методов лечения.
-
Формирование нервной трубки и нейрогенеза
- На стадии формирования нервной трубки передняя часть мозга подвергается энцефализации.
- Нервные стволовые клетки самообновляются и превращаются в радиальные глиальные клетки-предшественники (RGPs).
- RGPs самообновляются путем симметричного деления, образуя группу-резервуар клеток-предшественников.
- Эти клетки переходят в нейрогенное состояние и асимметрично делятся, образуя различные типы нейронов.
-
Характеристики радиальных глиальных клеток
- Радиальные глиальные клетки имеют биполярную морфологию и экспрессируют глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP).
- Они являются первичной нервной стволовой клеткой развивающейся ЦНС позвоночных.
-
Эмбриональные стволовые клетки
- Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) обладают способностью к неограниченному размножению и плюрипотентностью.
- ЭСК требуют специфических условий для поддержания недифференцированного состояния.
- ЭСК используются для получения специализированных клеток в лабораторных условиях.
-
Проблемы и ограничения
- ЭСК требуют специфических сигналов для правильной дифференцировки.
- Этические соображения и моратории на исследования ЭСК препятствуют их широкому применению.
-
Мезенхимальные стволовые клетки
- Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) являются мультипотентными и могут дифференцироваться в различные типы клеток.
- МСК необходимы для регенеративной медицины и широко изучаются в клинических испытаниях.
-
Контроль клеточного цикла ЭСК
- ЭСК обладают уникальными характеристиками клеточного цикла, такими как быстрое деление и укороченная фаза G1.
- Клеточный цикл регулируется сложной сетью циклинов, циклинзависимых киназ и других факторов.
- В ЭСК человека продолжительность G1 значительно сокращается из-за высоких уровней мРНК генов циклина D2 и Cdk4.
-
Активность Cdk в ГЭСК и ЭСК
- ГЭСК проявляют высокую активность Cdk, особенно Cdk2
- Cdk2 важен для регуляции фазы G1
- ГЭСК имеют функциональную фазу G1
-
ЭСК и их особенности
- ЭСК не имеют контрольной точки G1
- ЭСК не останавливаются в G1 при повреждении ДНК
- ЭСК обладают повышенной чувствительностью к повреждениям ДНК
-
Типы стволовых клеток
- Фетальные стволовые клетки: примитивные стволовые клетки плода
- Эмбриональные стволовые клетки: собственно эмбриональные и экстраэмбриональные
- Взрослые стволовые клетки: костный мозг, жировая ткань, кровь
-
Плюрипотентные стволовые клетки
- Плюрипотентные стволовые клетки редки у взрослых
- Клетки Muse: мультилинейные дифференцирующиеся клетки
- Лечение взрослыми стволовыми клетками успешно применяется для лечения лейкемии
-
Гемопоэтические стволовые клетки
- Гемопоэтические стволовые клетки уязвимы к повреждениям ДНК
- Старение HSC связано с повреждением ДНК и эпигенетическими изменениями
-
Амниотические стволовые клетки
- Мультипотентные стволовые клетки из амниотической жидкости
- Используются для преодоления этических возражений против эмбриональных стволовых клеток
-
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
- Перепрограммирование соматических клеток в плюрипотентные
- ИПСК отличаются от ЭСК, но обладают многими сходными свойствами
- ИПСК помогают в лечении заболеваний и создании моделей in vitro
-
Потенциал и применение ИПСК
- ИПСК обладают большим потенциалом дифференцировки и могут продуцировать любые клетки в организме человека.
- Они могут быть использованы для создания линий плюрипотентных стволовых клеток для каждого пациента.
- Замороженные образцы крови могут служить источником ИПСК.
- ИПСК позволяют проводить скрининг на побочные эффекты и снижают риск отторжения трансплантата.
-
Контроль клеточного цикла и перепрограммирование
- Ключевые факторы клеточного цикла регулируют плюрипотентность.
- Манипулирование генами может поддерживать плюрипотентность и перепрограммировать соматические клетки.
- Эффективность перепрограммирования зависит от количества клеточных делений.
-
Родословная и самообновление стволовых клеток
- Определение родословной помогает анализировать происхождение стволовых клеток.
- Стволовые клетки делятся на симметричное и асимметричное деление, что влияет на их самообновление.
- Стволовые клетки могут оставаться недифференцированными из-за воздействия окружающей среды.
-
Методы лечения и преимущества
- Терапия стволовыми клетками включает трансплантацию костного мозга и имплантацию стволовых клеток.
- Лечение стволовыми клетками может ослабить симптомы и сократить прием лекарств.
- Стволовые клетки могут предотвратить опасность хирургических вмешательств и снизить риски анестезии.
-
Недостатки и этические проблемы
- Лечение стволовыми клетками требует иммуносупрессии и может вызывать опухоли.
- Плюрипотентность стволовых клеток затрудняет получение определенных типов клеток.
- Этические проблемы связаны с использованием эмбриональных стволовых клеток и их извлечением из бластоцисты.
-
Туризм со стволовыми клетками
- В США наблюдается рост числа клиник по лечению стволовыми клетками.
- Процедуры с использованием стволовых клеток не всегда безопасны и эффективны.
- Пациенты могут столкнуться с осложнениями и финансовыми проблемами.
-
Исследование и патенты
- Некоторые патенты на эмбриональные стволовые клетки принадлежат WARF.
- WARF внесла поправки в формулы патентов, чтобы сделать их более узкими.
- Consumer Watchdog обжаловала выдачу патента, но WARF смогла возобновить судебное разбирательство.
-
Апелляция Consumer Watchdog
- Consumer Watchdog подала апелляцию на решение по патенту ‘913 в Апелляционный суд федерального округа США.
- В декабре 2013 года суд поднял вопрос о законности апелляции.
-
Заболевания и состояния, изучаемые стволовыми клетками
- Сахарный диабет
- Андрогенная алопеция и выпадение волос
- Ревматоидный артрит
- Болезнь Паркинсона
- Болезнь Альцгеймера
- Респираторные заболевания
- Остеоартрит
- Восстановление после инсульта и черепно-мозговой травмы
- Неспособность к обучению из-за врожденного расстройства
- Восстановление после травмы спинного мозга
- Инфаркт сердца
- Противораковые методы лечения
- Устранение облысения
- Заменить отсутствующие зубы
- Восстановить слух
- Восстанавливают зрение и устраняют повреждения роговицы
- Боковой амиотрофический склероз
- Болезнь Крона
- Заживление ран
- Мужское бесплодие
- Женское бесплодие: яйцеклетки из эмбриональных стволовых клеток
- Критическая ишемия конечностей
-
Исследования и разработки
- Разработка различных источников стволовых клеток
- Применение методов лечения стволовыми клетками нейродегенеративных заболеваний и состояний
- Создание органоидов с использованием стволовых клеток
-
Политические и этические вопросы
- Споры о политике в отношении абортов и клонировании человека
- Гепатотоксичность и повреждение печени лекарствами
-
Известные исследования
- Открытие механизма покоя ключевых стволовых клеток в августе 2021 года
-
Дополнительные ресурсы
- Банк сотовых телефонов
- Геном человека
- Меристема
- Мезенхимальные стволовые клетки
- Стволовые клетки яичников
- Частичное клонирование
- Стволовая клетка растения
- Споры о стволовых клетках
- Маркер стволовых клеток
- Законы и политика в области стволовых клеток в Иране