Стволовые клетки, понятие, виды и основные свойства. 1. Понятие и методы клеточной технологии. 2. Стволовые клетки как одна из форм современных клеточных технологий в биологии и медицине. 3. История открытия стволовых клеток. Роль отечественных ученых: А.А. Максимов, А.Я. Фриденштейн, И. Л.Чертков. 4. Определение понятия «стволовая клетка» и его критерии. 5. Виды классификаций стволовых клеток. Клетка —есть последний морфологический элемент всех живых тел... Мы не имеем права искать настоящей жизнедеятельности вне ее... Каждое животное является суммой жизненных единиц, из которых всякая отдельно взятая содержит все необходимое для жизни. Р. Вирхов СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. Стволовые клетки – источник всех дифференцированных клеток организма млекопитающих. Открытие стволовых клеток. Роль отечественных ученых: А.А. Максимов, А.Я. Фриденштейн, И. Л.Чертков. Эмбриональные, фетальные, региональные постнатальные стволовые клетки. Определение понятия «стволовая клетка» и его критерии. Сходство и различия между стволовыми клетками in situ (на месте) и в культуре. Прогениторные клетки. Потентность стволовых клеток. Тоти-, плюри-, олиго- и моно потентные клетки. Способность клеток к передифференцировке. Мульти потентные региональные стволовые и прогениторные клетки. 1. Термин «стволовая клетка» был введён в научный обиход русским гистологом Александром Максимовым (1874—1928). Он постулировал существование стволовой кроветворной клетки. На заседании Общества гематологов в Берлине 1 июня 1909 года он ввёл понятие «Stammzelle», подразумевая под этим определением лимфоцит в более широком значении этого слова, как клетку, способную быть стволовой в современном понимании этого слова[1][2]. В шестидесятые годы XX века Тилл (англ.)русск. и Маккалох (англ.)русск.[3], а также Меткалф (англ.)русск. и его сотрудники[4], показали, что внутривенное введение костномозговых клеток от здоровой мыши к сингенной летально облучённой мыши приводит к образованию в селезёнке колоний из клеток всех направлений гемопоэтической дифференцировки. С разработкой клонального метода для выявления клеток-предшественников in-vitro, так называемых колониеобразующих единиц (КОЕ), стало возможным проследить за дифференцировкой всех миелоидных ростков. А. Я. Фриденштейн и его сотрудники впервые показали, что в костном мозге, помимо гемопоэтических, имеются стромальные стволовые клетки, которые при культивировании формировали колонии фибробластоподобных клеток. Пересадка таких колоний под капсулу почки мыши в диффузионной камере приводила к формированию костной или жировой ткани.[5] В 1981 году английский биолог Мартин Эванс впервые выделил недифференцированные плюрипотентные линии стволовых клеток, полученные из бластоцисты мыши. В 1998 году Д. Томпсон и Д. Герхарт выявили бессмертную линию эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). В 1999 году журнал «Science» признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека»[1]. В 2009 году южно-корейского учёного Хуанг Ву-Сук обвинили в мошенничестве, связанном с его исследованиями в области клонирования стволовых клеток[6]. Он утверждал, что он и его команда извлекли ткани из клонированных человеческих эмбрионов, которые были идентичны по ДНК клеткам 11 пациентов. Однако университетская комиссия, проводившая расследования, выяснила, что все 11 наборов данных были произведены от 2 линий стволовых клеток. Клеточные технологии и современная медицина. Клеточные технологии и современная медицина: стволовые клетки) Н.А. Онищенко. http://med-euro.narod.ru/us.html Общая характеристика и номенклатура стволовых клеток. Стволовые клетки это клоногенные клетки, способные к самообновлению и дифференцировке в другие типы клеток. СК характеризуются наличием трёх главных свойств: - СК ассиметрично делятся, т.е. при пролиферации СК вместо образования 2-х одинаковых дочерних клеток одна – дочерняя клетка становится коммитированной (commit – поручать, вверять), способной стать более специализированной, а другая – остаётся неспециализированной СК; - СК способны к самообновлению, т.е. пролиферируют без дифференцировки на протяжении неопределённо длительного периода времени или даже в течение всей жизни организма (long-term subset); - СК могут дифференцироваться в специализированные типы клеток (по крайней мере в клетки 2-х различных фенотипов), проходя стадию прогениторных клеток (progenitor- предшественник) из так называемого краткосрочно существующего пула неспециализированных коммитированных СК. По происхождению различают 2 группы СК – эмбриональные и региональные. Потенции генома этих клеток существенно различаются по свойствам и ассортименту воспроизводимых ими специализированных клеток. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) – возникают на разных стадиях развития зародыша и представляют собой клетки с тотипотентными или плюрипотентными свойствами. Именно эти клетки являются истинно стволовыми клетками в организме. На 2-4 сутки развития зародыша (стадия морулы) формируются тотипотентные стволовые клетки, которые в условиях in situ способны развиваться до стадии взрослого организма (однояйцовые близнецы). Оплодотворённую яйцеклетку – зиготу – также относят к тотипотентным СК, поскольку эта клетка воспроизводит все органы эмбриона и необходимые для его развития экстра эмбриональные структуры: хори анальную часть плаценты, пуповину и др. Между тем, для биоэтически допустимых экспериментов, а также для получения и сохранения в лабораторных банках тотипотентных ЭСК используют не зиготы, а клетки- дублёры зиготы. Эти клетки получают лабораторным способом в обход процессов полового оплодотворения и беременности путём переноса ядра, из какой либо аллогенной («чужеродный», соматической клетки в зрелую донорскую клетку, из которой предварительно был удалён собственный пронуклеос (получение цитогибридов). Обычно же ЭСК выделяют из эмбриобласта на 5-7 сутки развития человеческого зародыша (стадия бластоцисты). Эти клетки плюрипотентны и представляют собой группу зародышевых клеток (около 80-100 клеток) являющихся зачатком всех будущих специализированных клеток. Клетки эмбриобласта способны дифференцироваться во все типы клеток, производные всех трёх эмбриональных зародышевых листков, образовывать любые ткани организма, но не целый организм, поскольку эти клетки не участвуют в образовании экстра эмбриональных структур (плаценты, пуповины др.). ЭСК характеризуются высоким уровнем экспрессии теломеразы, а также выработкой специфического транскрипционного фактора Okt-4, который необходим для поддержания фенотипа ЭСК. И играет ведущую роль в детерминировании ранних этапов эмбриогенеза и дифференцировки. Для ЭСК человека характерно также наличие на поверхности мембран ранних эмбриональных антигенов – SSEA-3 b SSEA-4, TRA-1-60, TRA-81, которые позволяют идентифицировать репопуляционную активность этих клеток. В более позднюю фазу развития эмбриона (на 5-12 неделе внутриутробного развития) вплоть до рождения из него выделяют более зрелый тип ЭСК, которые называют СК поздних эмбрионов (5-8 недель гестации) или СК плодов (при сроках более 8 недель гестации). Поскольку поздние зародышевые (фетальные) СК выделяют на стации образования зачатков различных органов, то возможности этих клеток к дифференцировке в различные типы специализированных клеток уже ограничены эмбриональным лепестком их происхождения, а также степенью зрелости (дифференцировки). Именно поэтому поздние зародышевые (фетальные) СК относят уже не к плюритентным, а мульти-и даже унипотентным клеткам, то есть, к клеткам, способным создавать при культивировании лишь ограниченное число клеточных фенотипов. Мульти- или унипотентность СК поздних эмбрионов, присущие им свойства хоминга и клеточного херизма, а также отсутствие опасности образования из них эмбриотератом при трансплантации во взрослый организм в отличие от истинных ЭСК, полученных на самых ранних сроках гестации) позволяет рассматривать СК поздних эмбрионов как разновидность региональных СК или СК взрослых организмов. опорный конспект