Лекция - Стволовые клетки и их использование

Подождите немного. Документ загружается.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

С помощью ЭСК разрабатываются эффективные

технологии лечения многих наследственных заболеваний,

которые не удалось решить методами молекулярной

генетики, включая средства генной терапии. Прежде всего

в целях экстренной помощи (острая недостаточность

органа) обоснованы и допустимы трансплантации

аллогенных стволовых клеток, которые в определенных

условиях микроокружения способны дать ростки

донорской ткани в органе-реципиенте в количестве,

достаточном для компенсации генетического дефекта.

Доказано, что лишь 3-5% генетически нормальных клеток

достаточно, чтобы восстановить утраченную

биохимическую функцию поврежденной печени,

скелетной мышцы, эндокринной железы.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

«Подводные камни», тормозящие применение методов

стволовых клеток в клинике

Во-первых, необходимо выяснить, какие события

предшествуют переходу клетки в организме человека к

стадии дифференцировки; только тогда мы сможем

направленно изменять ход событий, чтобы получить из

плюрипотентных клеток именно те, которые нужны для

трансплантации. Во-вторых, прежде чем вводить

культивированные клетки в организм человека, следует

решить проблему иммунологического отторжения.

Поскольку плюрипотентные клетки, взятые из

бластоцисты или ткани плода, вряд ли будут идентичны

клеткам реципиента, необходимо научиться

модифицировать их для минимизации этого различия или

создать банк тканей.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

В некоторых случаях проблему несовместимости удается

решить, используя метод переноса ядра соматической

клетки. Предположим, что пациент страдает

прогрессирующей сердечной недостаточностью. Если

взять у него любую соматическую клетку и ввести ее ядро

в энуклеированную яйцеклетку-реципиент, мы получим

химерную яйцеклетку, у которой практически весь

генетический материал идентичен таковому у пациента. Из

нее можно получить бластоцисту, а затем, отобрав клетки

внутренней клеточной массы, – плюрипотентные клетки.

Последние можно стимулировать к образованию клеток

сердечной мышцы, идентичных в генетическом отношении

нормальным клеткам пациента, и имплантировать их

больному без необходимости подвергать подвергать его

иммуносупрессорной терапии, чреватой

серьезными последствиями.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Лечение заболеваний сердца

Предварительные эксперименты на мышах показали,

что трансплантация нормальных клеток сердечной

мышцы животным, страдающим сердечной

недостаточностью, приводит к частичной замене

пораженных клеток и восстановлению сердечной

деятельности. При этом никакого отторжения

донорных клеток клетками-хозяевами не

наблюдалось. Аналогичной процедуре можно

подвергнуть и человека, страдающего сердечной

недостаточностью, используя в качестве

трансплантата клетки сердечной мышцы, полученные

из плюрипотентных клеток человека.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Лечение заболеваний костной системы

Введение полученных из стволовых клеток

остеобластов (предшественники клеток кости) в

зону перелома значительно ускоряет процесс

сращивания кости, а введение хондробластов

(предшественники клеток хряща) в суставную

сумку стимулирует регенерацию хряща на

суставных поверхностях.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Лечение тканевых дефектов

Эпидермис - классический пример ткани,

самообновляющейся благодаря функционированию

стволовых клеток. В культуре эпидермиса проходит

морфогенез и самоорганизация гистотипической структуры

эпидермиса, несмотря на неполную дифференцировку.

Стволовые и прогениторные клетки интерфолликулярного

эпидермиса находятся в базальном слое. Разработаны методы

получения чистой популяции базальных клеток в культуре и

релизовано разделение различных субпопуляций по их

фенотипу и поведению во время регенерации. Для изучения

стволовых и прогениторных клеток использованы

предполагаемые маркеры стволовых клеток р63 и К19,

а также выброс ядерного красителя Hoechst 33342.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Полученные результаты позволяют заключить, что в культуре

базальных кератиноцитов сохраняется популяция клеток,

которые по ряду признаков могут быть отнесены к стволовым.

В базальных кератиноцитах человека обнаружена экспрессия

нестина. Кроме этого, разработаны методы для изучения в

культуре длительно сохраняющих метку клеток. Обнаружена

значительная гетерогенность клеток базального слоя

эпидермиса по кинетическим и морфологическим

параметрам. Разработаны тканевые трансплантаты,

содержащие базальные кератиноциты человека, которые

успешно использованы для лечения различных тканевых

дефектов.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Лечение диабета

У больных, страдающих диабетом I типа, нарушена

секреция инсулина специализированными, так

называемыми островковыми клетками поджелудочной

железы, и такие больные нуждаются в инъекциях

инсулина. Есть данные о том, что трансплантация таким

больным целой поджелудочной железы или островковых

клеток позволяет существенно снизить дозу препарата.

Островковые клетки, полученные из плюрипотентных

клеток человека, можно использовать как в

исследовательских целях для изучения диабета, так и для

клеточной терапии.

Мобилизация донорских и

эндогенных стволовых

клеток

- Уже много лет ученые культивируют

стволовые клетки, но такого бурного

размножения не удавалось добиться

никому и никогда, - говорит Джанг.

Взрослые стволовые клетки, в

отличие от эмбриональных, как

правило, являются уже

тканеспецифичными, то есть -

способными дифференцироваться

только в клетки определенных

групп. тканей. Специалист из

лаборатории Лодиша, Ченг Ченг

Джанг, начал с работы над

гемапоэтическими – кроветвор-

ными - клетками. Из них

формируются и красные

кровяные тельца -

переносчики кислорода, и

белые - иммунные клетки.

Мобилизация донорских и

эндогенных стволовых

клеток

Взяв за источник клеток фетальную ткань мышей, Джанг

обнаружил в материале популяцию клеток, не

являющихся стволовыми, однако со стволовыми

определенным образом взаимодействующие, а именно –

позволяющие им размножаться в фетальной среде. Будучи

выделенными и культивируемыми в лабораторных

условиях, стволовые клетки умирают; однако,

выяснилось, что если их смешать с этими новыми

клетками, то стволовые клетки продолжают жить.

Джанг стал искать, какие же гены активизированы в этих

новооткрытых клетках, и при этом неактивны во всех

других клетках. По предположению ученого, какие-то из

этих генов имеют свойство вырабатывать некие белки,

способствующие поддержанию стволовых клеток.

Наконец, ему удалось установить ряд генов.