Стовбурові клітини 2

Ізолювання ліній ембріональних стовбурових клітин (ЕСК) людини і тварин в кінці ХХ століття виявилося поворотною подією біології та медицини. Вперше в руках екперіментатора виявилася та жива клітинна матерія, яка не просто дихає, рухається, функціонує, але буквально різьбить багатоклітинну життя. Якщо в природі новий цикл завжди починається від «яйця», то лабораторний прототип цих подій стартував від ЕСК. Уперше наука впритул підійшла до вивчення головної загадки біології: як клітина перетворюється в організм.

ЕСК - це клітини-близнюки заплідненої яйцеклітини, здатні дублювати функції статевих клітин. Вони виявилися серійними лабораторними кальками для розшифровки програм раннього розвитку і органогенезу в обхід запліднення і вагітності. ЕСК - це базисна модель для задач функціональної геноміки в плані розшифровки мови перетворення одиночних тотипотентності клітин в сотні мільйонів клітин органів. Тут працюють не тільки закони високоафінного молекулярного спорідненості, а й тривимірні ізберательние міжклітинні взаємодії - платформа законів архітектури ембріогенезу.

Концепція стовбурної клітини на початку ХХ I порівнянна з концепцією гена, яка в 1901 році була введена в біологію Бейтсоном. Історичні аналоги тут не тільки правомірні, але і продуктивні. На самому початку ХХ століття ген був нової абстрактною ідеєю, віртуальної одиницею функції ще нематеріалізірованного речовини спадковості. Вчені спостерігали успадкування ознак за законами Менделя, але були не в змозі верифікувати матеріальну природу цих сил. Ще в середині 30-х років Морган з колегами запекло дискутували полуматеріальную природу гена за допомогою кількісного вивчення ознак фенотипу. Ген залишався разюче довго напівміфічної концепцією, оскільки не вдавалося «прив'язати» сили спадковості до зміненого класу молекул у клітинах. Тільки після переконливих доказів Евері і Мак-Лсода увагу вчених стало спрямовуватися на вивчення ДНК. Однак світлового і електронного мікроскопа виявилося недостатньо, щоб зрозуміти пристрій молекул спадковості. Тільки візуалізація двомірних рентгенівських знімків кристалів у тривимірну подвійну спіраль ДНК дозволила побачити в реальному просторі спадкові, інформаційні процеси в клітинах.

Щось подібне відбувається з ЕСК на самому початку ХХ I століття. Концепція тотипотентності стовбурових клітин - двійників заплідненої яйцеклітини - поки що також має напівміфічні контури. Вже відомо, що ці клітини є унікальним банком біоінформатики. Ці клітини можуть копіювати як побудова органів і тканин (ембріогенез), так і дозрівання спеціалізованих ліній соматичних клітин (диференціювання). Однак залишається невідомим, яким чином працює цей клітинний банк, за яких умов можлива реалізація По-вертикалі поколінь ця інформація - власне до квінтесенції еволюції? Яким шляхом досягається безпомилкове копіювання органів. Поки лише соті відсотки програм, кодів ЕСК вдалося дешифрувати, матеріалізувати і побачити. ЕСК залишається чорним ящиком. Матеріальне втілення цієї програми буде тривати весь ХХ I століття.

2. Історія вивчення стовбурових клітин

Перше припущення про існування стовбурових клітин було висловлено саме російським ученим!

Максимов Олександр Олександрович (04.02.1874 - 04.12.1928) - видатний російський вчений, один з творців унітарної теорії кровотворення. Максимов А. А. народився в Санкт-Петербурзі, де в 1896 році з відзнакою закінчив Військово-медичну академію. З 1903 по 1922 рр.. Максимов А. А. займав пост професора кафедри гістології Військово-медичної академії.

Максимов А. А. багато в чому визначив напрямок розвитку світової науки в галузі клітинної біології. Його праці стали світовою класикою наукової і до теперішнього часу залишаються одними з найбільш часто цитованих серед робіт вітчизняних дослідників.

Термін "стовбурова клітина" Максимов А. А. запропонував ще в 1908 році, щоб пояснити механізм швидкого самооновлення клітин крові. Він виступив з новою теорією кровотворення в Берліні на з'їзді гематологів. Саме цей рік можна по праву вважати початком історії розвитку досліджень стовбурових клітин!

Щодоби в крові гинуть декілька мільярдів клітин, а їм на зміну приходять нові популяції еритроцитів, лейкоцитів і лімфоцитів. Максимов А. А. першим здогадався, що оновлення клітин крові - це особлива технологія, відмінна від простих клітинних поділів. Якщо б клітини крові самообновляющиеся простим клітинним поділом, це вимагало гігантських розмірів кісткового мозку.

Трохи пізніше професор московського НДІ епідеміології і мікробіології ім. Н.Ф. Гамалії А.Я. Фріденштейн підтвердив припущення колеги і, вивчаючи можливості цих особливих клітин, став розробляти сферу їх застосування. Перші експерименти з практичного використання стовбурових клітин були розпочаті ще на початку 1950-х років. Саме тоді було доведено, що за допомогою трансплантації кісткового мозку (основного джерела стовбурових клітин) можна врятувати тварин, що отримали смертельну дозу радіоактивного опромінення.

Знадобилося майже 20 років, щоб трансплантація кісткового мозку увійшла до арсеналу практичної медицини. Тільки в кінці 60-х були отримані переконливі дані про можливість застосування трансплантації кісткового мозку при лікуванні гострих лейкозів.

На початку століття вчені вже підозрювали, що в багатьох тканинах існують клітини, сприяють регенерації (відновленню) цих тканин і активізують поділ звичайних клітин. У 60-х роках радянські вчені Олександр Фріденштейн і Йосип Чортків заклали основи науки про стовбурові клітини кісткового мозку, довівши, що саме там головним чином і знаходиться своєрідне депо чудових клітин. Потім стало відомо, що частина стовбурових клітин мігрує в крові, є вони і в різних тканинах, зокрема в шкірній і жировий.

1970 рік - Перші трансплантації аутологічних (своїх власних) стовбурових клітин. Є відомості, що в 70-х роках в колишньому СРСР робили «щеплення молодості» літнім членам Політбюро КПРС, вводячи їм 2-3 рази на рік препарати стовбурових клітин.

1988 рік - Стовбурові клітини були вперше використані для трансплантації; хлопчик, якому була проведена операція, до цього дня, живий і здоровий.

1992 рік - Перша іменна колекція стовбурових клітин. Професор Девід Харріс "про всяк випадок" заморозив стовбурові клітини пуповинної крові свого первістка. Сьогодні Девід Харріс - директор найбільшого в світі банку стовбурових клітин пуповинної крові.

1996 рік - За період з 1996 року по 2004 рік були виконані 392 трансплантації аутологічних (власних стовбурових клітин людини) стовбурових клітин. Так у 1996 році переважно здійснювалася трансплантація кісткового мозку.

1996 рік - Доведено, що опромінення знищує ракові клітини, але вбиває і тільки що пересаджені з кісткового мозку донора стовбурові клітини. З початку 1996 року в РФ діє Закон "Про радіоактивної безпеки населення".

1997 рік - За попередні 10 років в 45 медичних центрах світу проведено 143 трансплантації пуповинної крові. У Росії проведено першу операцію онкологічному хворому з пересадки стовбурових клітин з пуповинної крові немовлят.

1998 рік - Перша в світі трансплантація "іменних" стовбурових клітин пуповинної крові дівчинці з нейробластомою (пухлина мозку). Біологічна страховка спрацювала - дитина врятована. Загальна кількість проведених трансплантацій пуповинної крові перевищує 600.

У цьому ж році американськими вченими Джеймсом Томсоном та Джоном Беккером вдалося виділити людські ембріональні стовбурові клітини і отримати їх перші лінії.

У 1998 р. вчені знайшли спосіб вирощувати стовбурові клітини в живильному середовищі.

1999 рік - Журнал «Science» визнав відкриття ембріональних стовбурових клітин третім за значимістю подією в біології після розшифровки подвійної спіралі ДНК і програми «Геном людини».

У 1999 році між Санкт-Петербурзьким Державним Медичним Університетом імені академіка І. П. Павлова і Європейським інститутом підтримки та розвитку трансплантології був укладений договір, згідно з яким в Університеті створюється відділення трансплантації кісткового мозку, що відповідає всім міжнародним вимогам. Відкриття відділення відбулося в червні 2000 року. Основна мета - виконання трансплантації гемопоетичних стовбурових клітин, в тому числі і від неспоріднених донорів.

2000 рік - У світі проведено 1.200 трансплантацій стовбурових клітин пуповинної крові, з них двісті родинних. Шестирічна дитина з анемією Фанконі вилікуваний за допомогою стовбурових клітин пуповинної крові свого новонародженого брата. У цій історії цікаво те, що друга дитина була народжена після штучного запліднення (ЕКЗ). Серед отриманих ембріонів був обраний один найбільш сумісний з реципієнтом і не містить ознак хвороби.

2001 рік - Опубліковані перші офіційні дані про можливості застосування трансплантації стовбурових клітин пуповинної крові у дорослих пацієнтів. З них більше 90% з гарним результатом.

У цьому ж році показана здатність дорослих гемопоетичних і стромальних клітин кісткового мозку людини диференціюватися в кардіоміоцити і гладком'язові клітини, ця здатність використовується в регенеративної кардіології.

2003 рік - Журнал Національної Академії Наук США (PNAS USA) опублікував повідомлення про те, що через 15 років зберігання в рідкому азоті стовбурові клітини пуповинної крові повністю зберігають свої біологічні властивості. З цього моменту криогенне зберігання стовбурових клітин стало розглядатися, як "біологічна страховка". Світова колекція стовбурових клітин, що зберігаються в банках, досягла 72.000 зразків. За даними на вересень 2003 р. в світі вироблено вже 2.592 трансплантацій стовбурових клітин пуповинної крові, з них 1.012 - дорослим пацієнтам.

У випуску The Lancet від 4 січня 2003 р. опубліковано два повідомлення про результати ін'єкції аутологічних (власних) стовбурових клітин кісткового мозку хворим, що страждають важкою стенокардією або перенесли інфаркт міокарда. Джерелом культивованих мононуклеарних клітин служив кістковий мозок, взятий з гребеня клубової кістки хворого. Через декілька місяців відзначено помітне поліпшення перфузії міокарда і функції лівого шлуночка.

2004 рік - Загальна світова колекція стовбурових клітин пуповинної крові наближається до 400.000 зразків. У світі виготовлено близько 5.000 трансплантацій пуповинної крові. Для порівняння, число трансплантацій кісткового мозку за той же період склало близько 85.000.

2005 рік - Перелік захворювань, при лікуванні яких може бути успішно застосована трансплантація стовбурових клітин, досягає декількох десятків. Основна увага приділяється лікуванню злоякісних новоутворень, різних форм лейкозів і інших хвороб крові. З'являються повідомлення про успішну трансплантацію стовбурових клітин при захворюваннях серцево-судинної і нервової систем. Розроблено міжнародні протоколи лікування розсіяного склерозу. Проводяться багатоцентрові дослідження при лікуванні інфаркту міокарда та серцевої недостатності. Шукаються підходи до лікування інсульту, хвороби Паркінсона та Альцгеймера.

Дослідження, як ембріональних стовбурових клітин, так і стовбурових клітин дорослого організму ведуться надзвичайно активно, у світовій науковій пресі що не день з'являються все нові повідомлення про досягнення вчених: одним вдалося отримати із стволових клітин нейрони, іншим - шкірну або хрящову тканину, третім - виростити судини, кістка або навіть щелепа!

Наступні 20 років біологія буде розшифровувати, як план будови організму упаковується в одну клітку.

3. Типи стовбурових клітин

Розрізняють декілька типів стовбурових клітин. Перш за все, це ембріональні і дорослі (від дорослого організму) стовбурові клітини. Гемопоетичні стовбурові клітини беруть участь у гемопоез і походять з кісткового мозку. Мезенхімальні стовбурові клітини веде своє походження від зародкового листка мезінхіми. Стромальні стовбурові клітини містяться в стромі кісткового мозку. Існують ще тканинні стовбурові клітини, що містяться в різних тканинах

3.1Ембріональние стовбурові клітини

Вивчення ембріональних стовбурових клітин (ЕСК) почалося в 1963 році, спочатку з використанням дезагрегірованних ембріонів кроликів і мишей. Їх диференціювання in vitro була досить обмеженою і зазвичай зводилася до утворення трофектодермних клітин, які прикріплялися до пластика. Клітини кролячій морули і бластомери прилипали більш швидко, трофектодерма утворювала шар клітин, які покривалися стовбуровими клітинами з внутрішньої частини клітинної маси. Культури бластомерів на вкритій колагеном поверхні утворювали різноманітні клітини, включаючи нервові, клітини крові, нервові, фагоцити і багато інших типів клітин. Коли внутрішня клітинна маса була звільнена і культивувалася інтактною або у вигляді клітинних дезагреганти, були встановлені лінії ЕСК, які мали гарні рівнями дезагрегації і великою стабільністю в секреції ензимів, морфології і повнотою хромосом. Здібності до розвитку одиничної мишачою ембріональної клітини вимірювалися за допомогою ін'єкції однієї або більше в бластоцисту реципієнта, і ступінь колонізації в утворилися химерах була мірою їх плюрипотентні. У мишей клітинні розростання назвали ембріональними тілами, які давали розростання, схожі з такими у кроликів. Входять до їх складу клітини широко диференціювалися, в залежності від схильності їх впливу різних цитокінів або субстратів. Були встановлені маркери для диференціації або плюрипотентні, що виявило, як нервові, кардіальні, гематологічні та інші лінії ЕСК можуть бути визначені in vitro. Це виявилося корисним у вивченні ранньої диференціювання і використанні ці клітин при пересадці хворим пацієнтам. Демонструють схожі властивості людські ЕСК "спливли" наприкінці 1990-их. Моделі для клінічного використання ЕСК показали, як вони швидко рухаються до тканин - мішенях з ембріональним шляхах, диференціюються і колонізують орган - мішень. Ніяких ознак запалення або пошкодження тканин не було виявлено; пошкоджені тканини могли бути відновлені, включаючи реміелінацію, і не утворювалося ніяких пухлин. Ембріональні стовбурові клітини мають широкий терапевтичний потенціал для людини, хоча великі клінічні дослідження все ще чекають свого виконання.

Сучасний розвиток досліджень стовбурових клітин вказує на величезний потенціал їх, як джерела тканин для регенеративних терапій. Успіх цих додатків буде залежати від точних властивостей і потенціалів стовбурових клітин, ізольованих або з ембріональних, або з дорослих тканин. ЕСК, виділені з внутрішньої маси ранніх мишачих ембріонів, характеризуються майже необмеженої проліферацією і здатністю диференціюватися в деривати по суті всіх ліній. Недавні ізоляції і культивування людських ЕСК представило нові можливості для реконструктивної медицини. Останні дослідження показали також несподівано високий потенціал розвитку дорослих тканеспеціфічних стовбурових клітин.

Маючи на увазі весь час збільшується потреба у людських стовбурових клітинах для трансплантації, було проведено дослідження in vitro і in vivo людських ембріональних клітин з кісткового мозку / прогеніторних клітин, отриманих в результаті переривання вагітності 16-20 тижнів. При використанні приматів, як моделі, було показано, що ембріональні тканини мають певні властивості, які є оптимальними для трансплантації. Було проведено тестування і порівняння фенотипічних і функціональних характеристики ембріонального кісткового мозку, дорослого кісткового мозку, пуповинної крові і периферичної крові - джерел найбільш примітивних стовбурових клітин / прогеніторних клітин. Виконані спостереження вказують, що кожне джерело гематопоетичних стовбурових клітин має різні внутрішні властивості, тісно корелюють з онтогенетическим віком, що є провідний детермінантою для фенотипових характеристик, визначення лінії диференціювання, імуногенності, як і проліферативного потенціалу. Ці дані ясно показують, що ЕМК є кращим джерелом стовбурових клітин для трансплантації та терапевтичної реконстітуціі з-за дуже високої проліферативної здатності, низької імуногенності і найбільш високого числа примітивних стовбурових клітин / прогеніторних клітин.

Ембріональні тканини є найбагатшим джерелом початкових стовбурових клітин і мають декілька властивостей, які роблять їх особливо корисними при пересадці. Вони є переважаючими дорослі (зрілі) тканини в певних відносинах. Перше, ембріональні клітини здатні пролиферировать швидше і більш часто, ніж зрілі, повністю диференційовані клітини. Це означає, що ці донорські клітини здатні швидко відновлювати втрачену функцію господаря. Додатково, ці ембріональні клітини можуть диференціюватися у відповідь на сигнали навколишнього їхнього середовища. Через їх локалізації вони можуть рости, подовжуватися, мігрувати і встановлювати функціональні зв'язки з іншими клітинами навколо них в організмі господаря. Було виявлено, що ці ембріональні тканини не так легко відриваються реципієнтом з-за низького рівня антигенів гістосумісності в ембріональних тканинах. У той же час у них є ангіогенні і трофічні фактори у високих концентраціях, що збільшує їх здатність рости при трансплантації. Оскільки в ранніх ембріональних гематопоетичних тканинах відсутні лімфоцити, реакції трансплантат проти господаря мінімізовані. Ембріональні клітини мають тенденції переживати висічення, розтин і пересадку краще, оскільки у них зазвичай немає довгих подовжень або міцних міжклітинних з'єднань. На закінчення, ембріональні тканини можуть виживати при більш низькому вмісті кисню, ніж зрілі клітини. Це робить їх більш стійкими до ішемічних умов, які мають місце при трансплантації або в ситуаціях in vitro. Дослідження на ембріональних клітинах / тканинах були надихаючими. Ембріональні тканини можуть бути використані за різними показниками, наприклад, транслантанти ембріональної печінки бути використані для боротьби з апластичної анемією, кров пуповини може служити альтернативою трасфузіі цільної крові дорослих, ембріональний трансплантант надниркових залоз був випробуваний для боротьби з хронічним болем при артритах, ембріональний трансплантант тимуса використовувався для лікування різних імунодефіцитних станів. Трансплантат з мозкової ембріональної тканини був пересаджений у гетеротопного становище, і спостерігалася проліферація тканини. Нейротрансплантації ембріональних тканин при паркінсонізмі показала позитивні результати в декількох глобальних дослідженнях. Існують потенційні можливості використання ембріональних тканин в біоінженерії.

Таким чином, ембріональні стовбурові клітини мають більшу здатність до проліферації і більшою пластичністю (здатністю до більш різноманітної диференціюванні), ніж дорослі стовбурові клітини, а так само низькою імуногенність.

3.2 Гемопоетичні стовбурові клітини

Гемопоетичні стовбурові клітини (ГСК) визначаються за їх здатності давати все гемопоетичні лінії in vivo і підтримувати освіту цих клітин протягом усього життя людини. За відсутності надійних прямих маркерів ГСК, їх ідентифікація та підрахунок залежать від функціональних і мультілінейних досліджень репопуляціі in vivo. Незвичайно низька зустрічальність ДСК в будь-якій тканині і відсутність специфічного ГСК фенотипу зробили їх очищення і характеристику вельми важким завданням. ГСК і примітивні гемопоетичні клітини можуть бути відмінними від зрілих клітин крові по відсутності у них лінія - специфічних маркерів і присутності деяких інших поверхневих антигенів, таких, як CD133 (для людських клітин) і c-kit і Sca-1 (в мишачих клітин). Функціональний аналіз субпопуляцій примітивних гемопоетичних клітин привів до створення декількох процедур для ізоляції клітинних популяцій, які сильно збагачені клітинами, які проявляють активність стовбурових клітин in vivo. Спрощені методи для отримання цих клітин з високим виходом були важливі для практичного використання таких напрацювань.

ГСК широко використовувалися для ауто і алло трансплантацій протягом десятиліть, хоча мало було відомо про їх міграції, виживання, самооновлення і диференціації. До недавнього часу стовбурові клітини в кістковому мозку вважали специфічними для гемопоезу. Експерименти, які включають клінічні випробування, показали утворення різних тканин, наприклад, мускульних, нервових клітин та гепатоцитів, після трансплантації мозкових клітин і спростував цю догму. Фактично, докази такої трасдіфференціровкі ГСК все ще відсутні, і дані можуть бути отримані при вивченні диференціювання інших мультипотентних клітин, присутніх у кістковому мозку, таких, як мезенхімальні стовбурові клітини і більш примітивні мультипотентних дорослі зародкові клітини і клітини побічної популяції.

Було показано, що стовбурові клітини з різних тканин здатні диференціюватися в клітини, характерні для окремих тканин, мабуть, у відповідь на сигнали мікрооточення. Це ієрархічна пластичність. Показано, що як людські, так і мишачі клітини з нейросфер, що мають потенціал диференціюватися в нейрони, олігодендрітние клітини і астроцити, продукували гемопоетичні стовбурові клітини при пересадці в 3,5 денні бластомери вівці або миші. Є інші властивості гемопоетичних стовбурної клітини, які змушують припустити, що це високопластична клітина має здатність швидко змінювати свій мембранний фенотип і проявляє незвичайну спрямовану рухливість. Отже, пластичність, викликана фазами клітинного циклу, повинна бути розглянута, як найважливіша додаткова риса фенотипу гемопоетичних стовбурових клітин.

Нормальний стійкий гемопоез відбувається в мікрооточенні кісткового мозку. Розчинні фактори, також як контактні взаємодії між гемопоетичними клітинами і мікрооточення кісткового мозку, диктують долю гемопоетичних клітин і прогеніторних клітин. В останні десять років стало ясно, що клітина-клітина і клітка - екстраклеточную матрикс взаємодії через рецептори адгезії грають головну роль в гемопоетичний процесі. Вони необхідні для резиденції стовбурових клітин, так само, як і для хоумінга стовбурових клітин і прогеніторних клітин у кістковому мозку в місці поселення клітин трансплантанта стовбурових клітин. Більш того, рецептори адгезії грають важливу роль в регуляції поведінки клітин, або через пряму активацію сигнальних шляхів, важливих для виживання клітин, клітинного росту і долі клітин або модуляції відповідей на фактори росту. Розуміння механізмів ненормальностей, видимих ​​в цих взаємодіях при хворобах гемопоетичної системи, допоможе розвинути кращі терапевтичні стратегії, засновані на патогенезі цих хвороб.

ГСК є привабливою мішенню для генної терапії генетичних хвороб імунної та гемопоетичних систем, і для ліки - резистентних стратегій, в яких гени, відповідальні за резистентність до різних хемотерапевтіческім агентам, перетворюються. Стовбурові клітини відносно легко отримати пункцією кісткового мозку.

Підтримання зрілих клітин крові вимагає присутності гемопоетичних стовбурових клітин, характеристиками яких є здатність до самооновлення та освіта диференційованого потомства.

Таким чином, гемопоетичні стовбурові клітини здатні утворювати не тільки клітини крові, а й інші типи клітин. В даний час створюються способи збільшують вихід ГСК з кісткового мозку. ГСК є найважливішим джерелом отримання власних стовбурових клітин.

3.3 Мезенхімальні стовбурові клітини

Мезенхімальні стовбурові клітини (МСК) були ізольовані з кісткового мозку, окістя, трабекулярної кістки, жирової тканини, синовіальної оболонки, скелетної мускулатури і молочних зубів. Ці клітини мають здатність диференціюватися в клітини сполучної тканини, включаючи кістку, жир, хрящ і мускулатуру. Багато було з'ясовано в останні роки про ізоляцію і характеристиках МСК і про контроль над їх диференціюванням. Ці клітини викликали великий інтерес через перспективи їх використання в регенеративної медицини та тканинної інженерії. Існують драматичні приклади, взяті з преклінічного та клінічного використання МСК, які ілюструють їх терапевтичну цінність. У міру того, як розвивалися нові методи, виявлено декілька аспектів взаємодій імплантованих клітин з господарем. Вони повинні бути розглянуті перед тим, як зрозуміти що лежать у їх основі механізми. Взаємодії м \ імплантованих клітин з господарем включають імунну відповідь господаря на імплантовані клітини, механізми хоумінга, які направляють клітини до місця пошкодження, і диференціація in vivo імплантованих клітин під впливом локальних сигналів / 4 /.

Популяції стовбурових клітин знайдені в більшості дорослих тканин і в обшем їх діфференцірочний потенціал може відображати локальні клітинні популяції. Були описані гемопоетичні, епідермальні, мезенхімальні, невральні і гепато - стовбурові клітини були. Можливо, що в дорослому організмі ці клітини є резервуаром репаративних клітин, які мобілізуються ушкодженням і мігрують в рану, де в кооперації з локальними клітинами беруть участь у репаративної відповіді. Мезенхімальні стовбурові клітини, ізольовані з кісткового мозку, мають здатність диференціюватися в клітини сполучної тканини. Деякі разючі приклади терапевтичного використання МСК були недавно описані для таких случакв, як коронарна хвороба артерій, пошкодження спинного мозку, хвороба Паркінсона і регенерація печінки. У ортопедичної медицині МСК застосовувалися для відновлення кісток і хряща і при лікуванні остеоартриту. Питання про реакцію хазяїна на імплантовані МСК стає критичним у міру розвитку клінічних додатків. Є кілька аспектів взаємодій імплантованих стовбурових клітин з господарем, які потрібно розглянути для розуміння механізмів, що лежать в основі терапії стовбуровими клітинами. Це імунну відповідь господаря на імплантовані клітини, механізми хоумінга, які направляють клітини до місця пошкодження, диференціація імплантованих клітин під впливом локальних сигналів.

Мезенхімальні стовбурові клітини (МСК) є попередниками всіх клітин сполучної тканини. МСК були ізольовані з кісткового мозку та інших тканин у дорослих безлічі видів хребетних. Вони розмножувалися в культурі і діффренціровалісь в кілька тканина - утворюючих клітин, таких, як кістка, хрящ, жир, мускулатура, сухожилля, печінку, нирки, серце, навіть клітини мозку. Останні досягнення в практичному застосуванні МСК при регенерації людського суглобового мищелок синовиального суглоба є прикладами їх функціональності та багатосторонності.

Таким чином, мезенхімальні клітини при диференціювання утворюють різні клітини сполучної тканини.

3.4 Стромальні стовбурові клітини

Створено лінії людських мезенхімальних стовбурових клітин, які можуть диференціюватися в різні тканинні клітини, включаючи кістка, нервові клітини, стромальні клітини кісткового мозку, підтримувати зростання гемопоетичних стовбурових клітин і так званих "стромальних пухлинних клітин", змішаних з пухлинними клітинами. Мають теломеразою людські стромальні клітини з кісткового мозку мають підвищену тривалістю життя і підтримують зростання гемопоетичних клоногенних клітин. Перенесення гена індійського їжака (дикобраза) істотно збільшив експансію гемопоетичних стовбурових клітин, підтримувану людськими стромальних клітинах кісткового мозку. Генномодифіковані мезенхімальні стовбурові клітини корисні, як терапевтичні інструменти для лікування ушкодження мозкових тканин (наприклад, в результаті інфаркту мозку) і злоякісних мозкових неоплазм. Трансплантація мезенхімальних стовбурових клітин захищає мозок від гострого ішемічного пошкодження при оклюзії среднемозговое артерії на тваринної моделі. Отриманий з мозку нейротропний фактор (BDNF)-генної трансдукції ще більше збільшив протективное ефективність проти ішемічного ушкодження. Мезенхімальні стовбурові клітини мають відмінну здатність до міграції і надають інгібіторний ефект на клітини гліоми. Генна модифікація мезенхімальних стовбурових клітин терапевтичними цитокінами збільшує антипухлинні ефект і пролонгує виживання тварин з пухлинами. Генна терапія, яка використовує мезенхімальні стовбурові клітини, як тканепротектівний і спрямований цітореагент є багатообіцяючим підходом.

Цей огляд присвячений стовбурових клітин кісткового мозку. Методи ідентифікації, культивування, накопичення клітинної маси та пересадки стовбурових клітин описані, включаючи виділення ліній гемопоетичних і мезенхімальних ліній стовбурових клітин і детальний аналіз, що використовує численні CD та інші маркери для ідентифікації малих субпопуляцій стовбурових клітин. За секцією, присвяченій стовбурових клітин крові пуповини, слід детальне обговорення сучасної ситуації в клінічному використанні стовбурових клітин, його останні невдачі, пов'язані з епігенетичними факторами, різні підходи до відкриття високомультіпотентних стовбурових клітин кісткового мозку, і короткий опис ембріологічних підходів до ідентифікації базових стовбурових клітин кісткового мозку на самих ранніх стадіях розвитку ембріонів ссавців.

Кістковий мозок дорослих ссавців містить не одну, а дві окремі популяції дорослих стовбурових клітин. Першою і найбільш добре охарктерізованной є популяція гемопоетичних стовбурових клітин, відповідальна за підтримання продукції протягом усього життя клітин крові. Біологічні характеристики та властивості другого резидентної популяції стовбурових клітин кісткового мозку, званих стромальних клітинах кісткового мозку або мезенхімальних стовбуровими клітинами, значно менш зрозумілі. In vitro культури, що відбулися з суспензії розділеного на окремі клітини кісткового мозку різних видів ссавців, утворюють колонії стромальних клітин кісткового мозку, кожна з яких походить від однієї клітини - попередниці, званої колонієутворюючих фібробласт. Були розроблені умови культивування для вирощування стромальних клітин кісткового мозку in vitro, які зберігали здатність диференціюватися в кістку, жир і хрящ. Значна частка сучасних знань про цю популяції клітин базується на аналізі властивостей цих культур клітин, а не на властивостях первинних ініціюючих зростання колонії клітин. Сучасні дані змушують припустити, що стромальні прогениторов в кістковому мозку in situ асоційовані з зовнішньою поверхнею судин і можуть ділити ідентичність з судинними перицитів.

Таким чином, стромальні стовбурові клітини кісткового мозку є одним з видів мезенхімальних стовбурових клітин.

3.5 Тканеспеціфічние стовбурові клітини

Вважають, що стовбурові клітини важливі для регенерації кількох дорослих тканин. Останнім часом були ідентифіковані дорослі стовбурові клітини з дуже широким потенціалом диференціювання, хоча не відомо чи становлять вони примітивні стовбурові клітини або продукти виключно рідкісних подій дедіфференціровкі, що включають тканевоспеціфічние стовбурові клітини. Була також продемонстрована трансдіфференціровка тканевоспеціфічних стовбурових клітин за кордону лінії, але відносна неефективність процесу in vivo, навіть у присутності тканинного пошкодження, піддає сумніву фізіологічне значення такого механізму. Цікаво, що серед дорослих стовбурових клітин. які культивуються ex vivo тривалі періоди часу, здатність змінювати лінію найбільша. Якщо рішення про долю нормальних різноманітних стовбурових клітин можуть бути змінені з високою частотою in situ, можуть бути представлені можливі регенеративні терапії для великого разнообрзія хвороб. Інтегральне розуміння транкріпціонной регуляторної мережі, яка включає різні дорослі стовбурові клітини, також, як і сигнальних шляхів, керуючих їх диференціюванням у терапевтично корисні клітинні типи, буде сприяти клінічному додатком цих хвилюючих відкриттів.

Таким чином, тканевоспеціфічние стовбурові клітини здатні диференціюватися в інші типи клітин, але in vivo цей процес малоефективний. Тим не менше зараз розробляються підходи, що зробив можливим використання цього джерела стовбурових клітин.

4. Висновок

Стовбурові клітини - це незріла клітина, здатна до самооновлення і розвитку в усі спеціалізовані типи клітин організму. Найсуттєвіше властивість стовбурових клітин полягає в тому, що вони можуть самопідтримуються протягом тривалого часу і при цьому виробляти диференційовані клітини, які виконують в організмі специфічні функції. Таким чином, всі клітини нашого організму виникають зі стовбурових клітин. Стовбурові клітини оновлюють і заміщають клітини, втрачені в результаті яких-небудь пошкоджень у всіх органах і тканинах. Але так як. в процесі дорослішання людини спостерігається катастрофічне зниження кількості стволових клітин (при народженні - 1 стовбурова клітина зустрічається на 10 тисяч, до 20-25 років - 1 на 100 тисяч, до 30-1 на 300 тисяч) регенерація тканин і органів за їх допомогою дуже обмежена .

Термін "стовбурова клітина" був введений в біологію Олександром Максимовим у 1908 році на з'їзді гематологічного товариства в Берліні. Однак, родоначальником клітинної терапії загальноприйнято вважати російського лікаря-емігранта С. Воронцова, який у 20-30-ті роки в Парижі намагався пересаджувати фетальні тканини у випадках передчасного старіння. Незважаючи на це, статус великої науки ця область клітинної біології отримала в останнє десятиліття XX століття.

Існує кілька класифікацій стовбурових клітин:

За їх способу до диференціації:

Тотипотентність клітини здатні формувати всі ембріональні і екстраембріональние типи клітин клітини. До них відносяться тільки ембріональний ооцити і бластомери 2 -8 клітинної стадії.

Плюрипотентні клітини здатні формувати всі типи клітин ембріона. До н6ім відносяться ембріональні стовбурові клітини, первинні статеві клітини і клітини ембріональних карцином.

Інші типи стовбурових клітин локалізуються у сформованих тканинах дорослого організму. Вони варіюють за ступенем диференціювання від мульти-до уніпотентних.

За джерела їх виділення:

Ембріональні стовбурові клітини - внутрішньоклітинна маса раннього ембріона (на етапі бластоцисти 4 -7 день розвитку)

Фетальні стовбурові клітини - клітини зародка на 9 - 12 розвитку, виділені з абортивного матеріалу.

Стовбурові клітини дорослого організму:

Гемопоетичні стовбурові клітини (ГСК) - мультипотентних стовбурові клітини, що дають початок усім клітинам крові - еритроцитів, В-лімфоцитів, Т-лімфоцитів, нейтрофілів, базофілів, еозинофілів, моноцитів, макрофагів і тромбоцитам. Крім кісткового мозку ГСК виявлені в системному кровотоці та скелетних м'язах.

Мезенхімного стовбурові клітини - мультипотентних регіональні стовбурні клітини містяться у всіх мезенхімальних тканин (головним чином у кістковому мозку) здатні в диференціювання в різні типи мезінхімальних тканин, а також у клітини інших зародкових шарів.

Стромальні стовбурові клітини - мультипотентних стовбурові клітини дорослого організму, що утворюють строму кісткового мозку, що мають мезінхімальное походження.

Тканеспецефічние стовбурові клітини - розташовуються в різних видах тканин і в першу чергу відповідають за оновлення їх клітинної популяції, першими активуються при пошкодженні. Мають більш низьким потенціалом, ніж стромальні клітини кісткового мозку.

Види тканеспецефічних стовбурових клітин:

- Нейрональні стовбурові клітини в головному мозку - дають початок трьом основним типам клітин: нервовим клітинам (нейронам) та двом іншим групам не нейрональних клітин - астроцістам і олігодендроцістам

- Стовбурові клітини шкіри - розміщені в базальних шарах епідермісу та біля основи волосяних фолікулів, які можуть давати початок кератоцітам, які мігрують на поверхню шкіри і формую захисний шар шкіри

- Стовбурові клітини скелетної мускулатури - виділяють з поперечно смугастої мускулатури, вони здатні до диференціювання в клітини нервової, хрящової, жирової та кісткової тканини, поперечнополосатой мускулатури. Однак останні дослідження показують, що клітини скелетної мускулатури, це не що інше, як мезінхімние стовбурові клітини, локалізовані в м'язовій тканині.

- Стовбурові клітини міокарда - здатні диференціюватися в кардіоміоцити і ендотелій судин.

- Стовбурові клітини жирової тканини - виявлено в 2001 році, поведені з тих пір додаткові дослідження показали, що ці клітини можуть перетворюватися в інші типи тканин, з них можна вирощувати клітини нервів, м'язів, кісток, кровоносних судин або, принаймні, клітини, що мають властивості вище перерахованих.

- Стромальні клітини спинного мозку (мезінхімальние стовбурові клітини): дають початок різним типам клітин.

Актуальність проблеми стовбурових клітин не викликає сумнівів, адже потенціал стовбурових клітин тільки починає використовуватися наукою. Вчені сподіваються в найближчому майбутньому створювати з них тканини й цілі органи, необхідні хворим для трансплантації замість донорських органів. Їх перевага в тому, що їх можна виростити з клітин самого пацієнта, і вони не будуть викликати відторгнення. Потреби медицини в такому матеріалі практично необмежені.

5. Список літератури

1.Ембріональние стовбурові клітини: фундаментальна біологія і медицина / Рєпін В. С., Ржанінова А. А., Шамянков Д. А. - Москва, 2002. - 225 стор

2. Алберт Б., Брей Д., Льюс Дж., та ін - Молекулярна біологія клітини: У 3-х т. 2-е вид., М75 перероб. і доп. Т-3. пер з анг. - М.: Світ, 1994. - 504 с., Іл.

3. Www.stvolkletki.ru

4. www.cbio.ru