БІОТЕХНОЛОГІЯ - Іншина Н.М. - 2009

РОЗДІЛ 3. КЛІТИННА ІНЖЕНЕРІЯ

Ембріональні стовбурові клітини

Мільярди клітин організму людини походять з однієї клітини - зиготи, що утворюється в результаті злиття чоловічих і жіночих гамет. Ця єдина клітина містить не лише інформацію про організм, а й схему його послідовного розвитку (рис. 3.2).

Ембріональні стовбурові клітини (ЕСК) мають одну єдину функцію — передача генетичного матеріалу наступним поколінням.

Генетики використовують ЕСК для дослідження процесів органогенезу. Використання ЕСК є єдиною експериментальною можливістю вивчення аномалій органогенезу людини. Крім того, ЕСК використовують як сировину для отримання соматичних клітин людини.

Рис. 3.2. Схема розвитку організму

Основним джерелом сировини для отримання лабораторних соматичних клітин є клони ЕСК, виділені з ембріона людини на стадії бластоцисти. Бластоциста складається із зовнішнього шару клітин і внутрішньої порожнини, заповненої рідиною і стовбуровими клітинами. Стовбурові клітини отримують із внутрішньої маси, руйнуючи бластоцисту. У складі бластоцисти міститься приблизно 150 клітин, з яких лише 30 є стовбуровими. Під час розвитку ембріона стовбурові клітини зникають після 7-го дня вагітності.

Другим джерелом ЕСК є статеві клітини. ЕСК одержують з яйцеклітин, запліднених in vitro (штучне запліднення). ЕСК легко культивувати, оскільки вони здатні до необмеженого поділу. Деякі ЕСК людини можуть ділитися 300 - 400 разів, а ЕСК мишей можуть існувати в культурі протягом кількох десятків років.

Актуальним є пошук речовин, що визначають напрям диференціації ЕСК. Американські вчені провели такий експеримент: розмножили культуру ЕСК людини в поживному середовищі, що містило 2 білки, які визначають напрям диференціації цих клітин. Завдяки наявності цих білків — факторів росту — більш ніж 80% стовбурових клітин перетворилися на кардіоміоцити (спеціалізовані клітини серцевого м’яза). Дотепер вихід кардіоміоцитів не перевищував 1%. Отримані кардіоміоцити трансплантували в серце щурів, у яких 4 дні тому був штучно викликаний інфаркт міокарда. Попередньо до цих клітин додали речовини, що полегшують інтеграцію нової тканини і захищають її від передчасного руйнування. Це привело до І00% приживання трансплантата, покращило роботу міокарда хворих тварин. Під час пересадження після інфарктним щурам тільки кардіоміоцитів без захисних добавок ступінь приживання не перевищував 18%. Дослідники планують замінювати кардіоміоцитами ділянки міокарда, омертвілі після інфаркту.

Проведено дослідження з одержання з ЕСК клітин острівців Лангерганса, що секретують інсулін. Ці клітини, трансплантовані в підшлункову залозу імунодефіцитних мишей, захищали тварин від різкого зростання вмісту глюкози у крові. Вчені покладають великі надії на технологію одержання клітин підшлункової залози з ЕСК, які в культурі утворюють 250 поколінь за рік (нове покоління за 1,5 дня). Ці дослідження відкривають нові перспективи у лікуванні цукрового діабету.

Дослідження, проведені на мишах, підтвердили, що введення ЕСК послаблює прояви симптомів таких захворювань, як цукровий діабет, хвороба Паркінсона, серцево-судинні захворювання, пошкодження спинного мозку. Але існують дані про те, що ЕСК можуть бути джерелом деяких типів раку in vivo.