Стволовые клетки

Стволовая клетка – это незрелая клетка, способная к самообновлению и развитию в специализированные клетки организма.
Во взрослом организме стволовые клетки находятся, в основном, в костном мозге и, в очень небольших количествах, во всех органах и тканях: в коже, мышцах, жире, кишечнике, нервной ткани и даже сетчатке глаза.
Стволовые клетки — это орган экстренной репарации в случае аварийных, массивных повреждений ткани (травмы, вирусы, химические, тепловые повреждения). В долгосрочном плане стволовые клетки - это аппарат клеточного гомеостаза, основанного на постоянном самообновлении клеток, смены устаревших, отработанных клеток с целью защиты от болезней (накопления аномальных клеток) и преждевременного старения.
Стволовые клетки являются исходными при образовании специализированных дифференцированных клеток . Существует иерархия стволовых клеток.
Тотипотентные стволовые клетки могут далее давать в процессе последовательных превращений все множество типов клеток организма. Такими клетками являются эмбриональные стволовые клетки (ЭСК).
Плюрипотентные стволовые клетки характеризуются способностью давать множество разных типов дифференцированных клеток в определенном типе ткани. К таким клеткам относятся клетки костного мозга.
Унипотентные стволовые клетки способны образовывать только один тип дифференцированных клеток. Это означает, что они могут давать только строго определенные типы конечных дифференцированных клеток.
Стволовые клетки теоретически способны к неограниченному делению. При делении стволовых клеток часть из дочерних клеток остается стволовыми, другая начинает процесс дифференцировки.

Миллиарды клеток растущего организма (человека или животного) происходят всего-навсего из одной клетки (зиготы), которая образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Эта единственная клетка содержит не только информацию об организме, но и схему ее последовательного развития. В ходе эмбриогенеза оплодотворенная яйцеклетка делится и дает начало клеткам, не имеющим других функций, кроме передачи генетического материала в следующие клеточные поколения. Это эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), геном которых находится в «нулевой точке»; механизмы, определяющие специализацию, еще не включены, из них потенциально могут развиться любые клетки.

ЭСК: основные определения

Все специализированные клетки взрослого организма происходят из стволовых клеток. Все нормальные органы и ткани человека сохраняют «реликты» зародышевой ткани в виде микровкраплений стволовых клеток.
Дисбаланс количества/активности самообновления клонов стволовых клеток в паренхиме/мезенхиме органов является первопричиной многих патологий на клеточном уровне. Возрастные изменения органов, кожных покровов, костно-мышечной, эндокринной, иммунной, сосудистой систем связаны с исчерпанием пула или дисфункцией стволовых пространств.
Предложено характеризовать потенции генома ЭСК как плюрипотентность по трем причинам:

ЭСК сохраняют лишь ранг клеток, а не организмов, в то же время потенции генома ЭСК много больше других соматических клеток;
ЭСК получены лабораторным путем в обход зачатия, полового процесса и беременности;
долгое время считалось общепринятым, что судьба клеток предопределена после формирования зародышевых листков и мезенхимы, однако показано, что в разных органах из донорских клеток формируются любые клеточные линии.
программы развития и конечный результат варьируют от условий и сигналов микроокружения. Своевременное обновление клеточного состава органов, контролируется эпигеномными сигналами и запасом стоволовых клеток.

Первым, и основным, источником сырья для получения лабораторных соматических клеток остаются клоны ЭСК, выделенные из бластоцист человека. Часть наиболее быстро растущих клонов переводят в линию ЭСК. К выращенным клеткам добавляют сыворотку и индукторы направленной дифференцировки. На первом этапе дифференцировки ЭСК формируют эмбриоидные агрегаты.После прикрепления ЭСК и одиночных клеток к дну чашки начинается многоэтапная дифференцировка клеток в нейроны, кардиомиоциты, клетки кроветворения, эпителий тонкой кишки или эпителий эндокринных желез (производные экто-, мезо-и эндодермы). Дифференцировка ЭСК в указанные соматические клетки идет в обход гаструляции и без образования трех зародышевых листков.
Второй источник ЭСК - половой зачаток фетусов 4-5-й недели развития (половые прогениторные клетки (ППК). В агрегатах ППК идет образование клеток мезодермы, эктодермы и эндодермы. Уже налажены методы получения однородной ткани любого зародышевого листка. Затем клетки зародышевых листков дифференцируются в линии соматических клеток без повторения органогенеза по альтернативным программам дифференцировки.
Третьим источником ЭСК являются клетки эпибласта, первичной полоски, сомитов, нейроэктодермы и нервной трубки, которые особенно широко используются для трансплантации. Эти клетки особенно важны для изучении их поведения в развивающихся тканях зародыша-реципиента. Их реже используют для наработки соматических клеток.
ЭСК, введенные в бластоцель (полость бластоцисты), сохраняют свою тотипотентность и могут участвовать в формировании практически всех эмбриональных зачатков и органов развивающегося зародыша. В результате образуется животное - химера - состоящее из клеточных клонов двух разных типов: клеток исходного родительского генотипа и ЭСК. Если эти клетки различаются по генам окраски шерсти, животное-химера - будет иметь поперечную или пятнистую окрашенность.

Клетки стволовые гемопоэтические

Кроветворная стволовая клетка плюрипотентна: она может давать начало многим типам клеток. Все классы клеток крови - и миелоидных и лимфоидных - происходят от общей стволовой клетки.
Плюрипотентные стволовые клетки дают начало коммитированным клеткам-предшественницам, которые усиленно делятся под воздействием сигнальных гликопротеиновых молекул (колониестимулирующие факторы, КСФ) и после чего становятся терминально дифференцированными клетками, которые обычно больше не делятся и погибают через несколько дней или недель.
Плюрипотентные стволовые клетки малочисленны, их трудно распознавать и все еще не ясно, как они выбирают свой путь среди разных вариантов развития.
По-прежнему не понятно, как регулируется сложный процесс вступления стволовой клетки в цикл и выбор ею направления дифференцировки. Показано лишь, что в отделе стволовых мультипотентных клеток регуляция эта носит локальный характер при прямом участии стромы кроветворных органов, различных ростовых факторов и ингибиторов [фактор стволовых клеток (SCF), интерлейкины 1 и 3 , лейкоз-ингибирующий фактор (LIF), трансформирующий ростовой фактор - (TGF), G-CSF , циклины, рестриктины, адгезины и др.], продуцирующихся главным образом клетками стромы или в более широком смысле - клетками микроокружения.
Локальный эффект таких факторов обеспечивается как их продукцией in situ, так и иммобилизацией на компонентах внеклеточного матрикса .
В России исследования в такой стратегически важной области науки как применение клеточной и генной терапии с использованием фетальных и стволовых клеток не получили достаточно должного развития.
Проводятся исследования роли стволовых клеток в заживлении ран, детально изучены потенции стволовых клеток при восстановлении кроветворения после радиационных поражений, успешно разрабатываются методы восстановления эпителиальной ткани человека при трансплантации кератиноцитов, выращенных в культуре.
Начаты исследования способности эмбриональных стволовых клеток и клеток предшественников к дифференцировке в различные типы соматических клеток. В ряде институтов России получены культуры стволовых клеток млекопитающих и человека, ведутся исследования, направленные на изучение возможности трансформации этих клеток в различные тканевые цитофенотипы, включая миобласты, кардиомиоциты, нервные и глиальные клетки под действием традиционно используемых и новых, предложенных отечественными исследователями, индукторов направленной дифференцировки стволовых клеток.
Высокодифференцированные клетки (кардиомиоциты, нейроны) практически не делятся, в то время как менее дифференцированные клетки - фибробласты, гепатоциты частично сохраняют способность к размножению и при определенных условиях делятся и увеличивают свое число. Общей закономерностью является то, что если клетка вышла на этап дифференцировки, то количество делений, которое она может пройти, ограничено. Так, например, для фибробласта лимит делений составляет 50 делений, для стволовой клетки крови — 100. Описанное явление имеет большое биологическое значение: в случае, если произошла поломка в геноме клетки, мутация будет растиражирована в ограниченном количестве и не сыграет большой роли для организма в целом.
Запас стволовых клеток взрослого организма очень невелик. Поэтому случается так, что обновить утраченные клетки организм самостоятельно уже не в состоянии: или очаг поражения слишком велик, или организм ослаблен, или возраст уже не тот. Можно ли помочь больному излечиться от цирроза, инсульта, паралича, диабета, ряда заболеваний нервной системы? Уже сегодня ученые умеют направлять стволовые клетки "по нужному пути". Достижения в этой области клеточной медицины делают возможности терапевтического использования стволовых клеток практически безграничными.

Область применения стволовых клеток

Омоложение организма комплексное
Косметические дефекты - методика позволяет проводить безоперационную подтяжку лица, уменьшение морщин, укрепление волос, улучшение их качества и роста, значительно улучшается состояние кожи и замедляются процессы старения.
Импотенция
Мастопатия, миома матки
Цирроз печени, гепатиты
Сахарный диабет
Рассеянный склероз и заболевания центральной нервной системы
Болезнь Паркинсона и Альцгеймера
Аутоиммунные процессы
Болезнь Рейно
Заболевания головного мозга
Задержка психического и речевого развития у детей и подростков
Дефекты костной ткани и гиалинового хряща суставов
Остеохондроз и другие заболевания суставов различной этиологии
Ишемические заболевания, профилактика инфаркта и инсульта
Нервные болезни, невралгии, ишиас, нарушение сна
Ожоги и их последствия (ожоги и травмы роговицы)
Все воспалительные заболевания
И многие другие тяжелейшие заболевания, которые не поддаются медикаментозному лечению