Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки дают единственную экспериментальную возможность изучить аномалии органогенеза человека, так как в данном слу­чае развитие млекопитающих имеет свои особенности. Они выделяются из ранних эмбрионов, или полового зачатка 5-не-дельных эмбрионов, или бластоцисты (4-7 день развития), или же опухолевой линии так называемой тератокарциномы.

Благодаря делению стволовые клетки тканей обновляются структуры этих тканей. В базальном слое эпидермиса находятся стволовые клетки эпи­дермиса, в криптах кишечника — стволовые клетки кишечника, а в красном костном мозге — стволовые клетки крови. Высокодифференцированные клетки кардиомиоциты (клетки, входящие в состав сердечной мышцы) и нейроны (клетки нервной системы) утрачивают спо­собность к делению и не способны размножаться ни при каких обстоятельствах, в то время как менее дифференцированные клетки, фибропласты, синтезирующие структуры соедини­тельной ткани, и гепатоциты — клетки печени — частично со­храняют эту способность и при определенных условиях мито­тнчески увеличивают свое число. То есть, если клетка выходит на этап дифференцировки, то количество делений, которое она может пройти, ограничено. Здесь действует лимит Хейфлика.

Эмбриональные стволовые клетки и Повторяющиеся последовательности ДНК

Повторяющиеся последовательности ДНК хромосом (теломе-ров) при воспроизведении генетического материала частично утрачиваются с каждым последующим делением. После того, как теломеры утрачены полностью, клетки оказываются не­способными к дальнейшему размножению (например, для фибробласта лимит Хейфлика составляет 50 делений, для стволовые клетки крови — 100). С одной стороны, лимит Хейфлика ограничивает возрастание количества стволовые клетки , с другой — в случае патологии в геноме клетки, мутация будет растиражирована в ограничен­ном количестве и не сыграет большой роли для организма в це­лом. Эмбриональная же стволовые клетки отличается от других клеток тем, что для нее лимит Хейфлика неисчерпаем (это обусловлено) и клетка может делиться бесконечно, т. Е. Обладает фактиче­ским бессмертием (иммортальностью).

То, что клетки имеют ограниченный потенциал деления, впервые до­казал в 1960-х тт. Доктор Леонард Хейфлик. Сред ученых это явление полу­чило название «лимит Хейфлика».

В геноме человека и млекопитающих обнаружено около 14500 генов эмбриогенеза. Эти гены обеспечивают построение всех специализированных клеточных линий, собранных в ор­ганы и функциональные единицы тканей. Так как в геноме низ­ших и беспозвоночных отсутствуют 12 тыс. «архитектурных» генов, то их принадлежность к эмбриогенезу совершенно оче­видна. Созревание эмбриональных стволовых клеток в специализированные клеточные ли­нии происходит с участием трех зародышевых листков (о чем мы уже упоминали выше). Зародышевый листок состоит из слоя клеток зародыша, который обособляется в процессе пре­вращения однослойного зародыша в двуслойный, а у позво­ночных — в трехслойный (гаструляция). Различают 3 заро­дышевых листка — эктодерму (наружный листок), энтодерму (внутренний листок) и мезодерму (средний зародышевый лис­ток находится между экто- и энтодермой).

Со стадии образования крупных эмбриоидных телец про­исходит включение первых генов экто-, энто- и мезодермы 1п уйго. Если перенести клетки в культуральную чашку, создав специальные условия, то начнется спонтанная смешанная дифференпировка клонов. Однако спонтанная дифференци-ровка нейронов, кардиомиоцигов, клеток кроветворения идет по укороченной программе без предварительного накопления и размножения региональных стволовые клетки . Дифференцировка эмбрио­идных телец был а изучена в культуре эмбриональные стволовые клетки . Сначалапроисходит образование временных провизорных органов, в которых ак­кумулируются, хранятся региональные стволовые клетки , а зачем пересыла­ются в результате согласованных действий экто- мезо- и энто­дермы с мезенхимой. В суспензиях же эмбриональных стволовых клеток дифференцировка клеток идет в обратном порядке: наружный слой дифферен­цируется в энтодерму, средний слой — в мезодерму, а «ядро» клона — в эктодерму.

Эмбриональные стволовые клетки и гены

Многие отделы мозга, костно-лицевого черепа, периферическая нервная система, проводящая система сердца, тимус собраны из «пришлых» клонов клеток, поэтому маркировка клеток по ранним генам зародышевых листков помогает составить топографию миграции провизорных кле­ток в развивающемся зародыше. Функционирование ранних генов зародышевых листков идет в культуре неупорядоченно, зачастую лишь фрагментами программы. Желточный мешок является источником региональных стволовые клетки кроветворения, эн­дотелия, герментативного эпителия, стволовые клетки мышечной системы. Образование временных провизорных органов для аккуму­ляции, хранения и пересылки региональных стволовые клетки происходит в результате согласованных взаимодействий экто-, мезо- и эн­тодермы с мезенхимой.

В 1998 г. Д. Томпсон (США) из 4-5 дневной бластоцисты (раннего эмбриона) человека создал 10 клонов бессмертных эмбриональные стволовые клетки . Источником их послужили зародыши, остающиеся невос­требованными при оплодотворении. эмбриональные стволовые клетки сохраняли высокий темп клеточного деления и способность дифференцироваться в любую из 350 специализированных линий производных эк­тодермы, мезодермы и энтодермы (плюршютентносгь). В это же время коллективом ученых во главе с Д. Герхартом (США) были впервые изолированы бессмертные линии половых нро-гениторных клеток из полового зачатка 4-5 недельного плода.

А знаете ли вы?

По данным N5А, сегодня странами-обладателями клонов эмбриональных стволовых клеток являются: США, Швеция, Австралия, Индия, Израиль.

Эмбриональные стволовые клетки дают возможность постепенно отказываться от донорских органов. Ме­дики получают уникальную практически неиссякаемую, возможность создавать клеточные трансплантации. Быстрыми темпами развивается фармакогеномика и биология репродукции человека. Идея лечить клетками поистине революци­онна и ее развитие даст возможность человечеству перешагнуть рубеж сущест­вующей сейчас средней продолжительности жизни.