Стволовые клетки . перспективы и возможности
advertisement
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ № 36» г. КАЛУГИ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Автор работы: Левченко Алина Анатольевна, Ученица 11 класса телефон: +7(910)548-43-76, E-mail: lina.levchencko@yandex.ru) Научный руководитель: Данкова Елена Викторовна педагог доп. образования Калуга 2013 Содержание 1.Введение……………...………………………………………………………3 2.Теоритические основы……………………………………………………….5 2.1. Что представляют собой стволовые клетки?………………….……..…5 2.2. Из истории изучения стволовых клеток ………………………….…….6 2.3. Классификация стволовых клеток ……………………….………….….8 3.Практическая часть. …………………………………………………….….10 3.1. Какие органы и ткани ученые смогли вырастить с помощью стволовых клеток? ……………………………………………………………10 3.2. Возможность медицинского применения стволовых клеток………… 3.3 Ограничения медицинского применения………………………………. 4. Заключение……………………………………………………………….…11 5.Список литературы……………………………………………………….…12 6.Приложения…………………………………………………………………13 2 1. Введение Слово «регенерация» берет свое начало от позднелатинского «regeneratio», что переводится как «возрождение», «возобновление». В биологии, под регенерацией понимается восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Впервые, возможности регенерации у различных организмов были описаны еще в XVIII веке, однако и сейчас не совсем ясно, как происходит этот процесс. Наиболее наглядный и широко распространенный пример регенерации у растений – это весеннее восстановление листьев, опавших осенью. Однако, многие под регенерацией понимают только восстановление насильственно утраченных частей организма, таким образом, сужая значение термина «регенерация», с которым тесно связан термин «стволовые клетки». Такое название носят клетки-предшественники, из которых образуются при необходимости все другие типы клеток, составляющие различные органы и ткани. Именно на изучении этих клеток я сосредоточила свое внимание, так как такой процесс, как регенерация происходит непосредственно с их участием. Открытие стволовых клеток стоит в одном ряду с такими великими достижениями человечества, как открытие двуспиральной цепочки ДНК или расшифровка генома человека. Журнал Science назвал 1999 год "годом стволовой клетки". Итак, стволовые клетки, - какие они? Цель: узнать, что представляют собой стволовые клетки и действительно ли они способны открыть путь к продлению жизни и выздоровлению человека от серьезных, практически неизлечимых заболеваний. 3 Задачи: 1) изучить литературу по данному вопросу; 2) выяснить, что представляют собой стволовые клетки; 3) рассмотреть историю исследований столовых клеток; 4) изучить значение и использование их в различных областях медицины; 5) изучить проблемы, возникающие в связи с использованием и получением стволовых клеток; 6) проанализировать все плюсы и минусы будущего стволовых клеток; 7) сделать выводы. Теоретическая значимость данного исследования заключается в обобщении и систематизации материала по теме. Практическая значимость состоит в том, что полученную информацию по результатам исследовательской работы можно использовать на факультативных занятиях и элективных курсах по биологии и медицине. Предполагаемый результат: получение опыта исследовательской работы, умения анализировать информацию, объективно оценивать научные факты. Гипотеза настоящего исследования заключается в предположении, согласно которому стволовые клетки могут помочь в сохранении здоровья и продлении жизни, а также возможность их применения при лечении тяжёлых заболеваний. 4 2. Теоретические основы 2.1. Что представляют собой стволовые клетки? Тема стволовых клеток обсуждается очень активно последние несколько лет и причина этого понятна: с ней напрямую связывают перспективы разработки методов эффективного лечения многих заболеваний, а также возможности омоложения организма и реального продления активного периода жизни человека. До сих пор основной акцент приходился на клеточную терапию. За последнее десятилетие в регенеративной медицине обсуждали в основном стволовые клетки. Это недифференцированные клетки, способные развиться в самые разные органы и ткани, хотя не любые стволовые клетки способны генерировать клетки любого типа. Самый большой потенциал изменчивости у эмбриональных стволовых клеток, они могут превратиться в клетки любой ткани тела, в то время как клетки взрослого человека (например, мезенхимальные стволовые клетки из костного мозга) обычно имеют более ограниченные возможности. Врачи могут восстановить органы, используя мезенхимальные или возвращенные в «эмбриональное» состояние стволовые клетки самого пациента, выращенные в лаборатории или самом органе после пересадки. Если эти стволовые клетки взяты у пациента, исчезает нужда в донорских органах и отсутствует риск отторжения.( приложение №1) Стволовые клетки – иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Стволовые клетки способны асимметрично делиться, из-за чего при делении образуется клетка, 5 подобная материнской (самовоспроизведение), а также новая клетка, которая способна дифференцироваться. Самое главное свойство стволовой клетки состоит в том, что генетическая информация, заключенная в её ядре, находится как бы в «нулевой точке» отсчета. Дело в том, что все неполовые клетки живых организмов (соматические клетки) дифференцированы, то есть выполняют какие-либо специализированные функции: клетки костной ткани формируют скелет, кровяные – отвечают за иммунитет и разносят кислород, нервные – проводят электрический импульс. А стволовая клетка еще не «включила» механизмы, определяющие её специализацию. В «нулевой точке» её геном ещё не «запустил» ни одной программы и, что особенно важно, не начал выполнять программу размножения. Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма – и кожным, и нервном, и клеткам крови. Сначала полагали, что во взрослом организме таких клеток нет, и существуют они лишь в самом раннем периоде эмбрионального развития. Однако в 70-е годы А.Я. Фpиденштейн c соавторами обнаружили стволовые клетки в мезенхиме (cтpоме) «взрослого» костного мозга, в дальнейшем их стали называть cтpомальными клетками. Стволовых клеток в нашем организме очень мало: у эмбриона – 1 клетка на 10 тысяч, у человека в 60–80 лет – 1 клетка на 5–8 миллионов. Больше всего их в костном мозге, и именно с трансплантации костного мозга начинается история успешного применения стволовых клеток в медицине. 6 2.2. Из истории изучения стволовых клеток Понятие «стволовые клетки» впервые появилось в России еще в начале прошлого века. Это сравнительно молодое направление в медицине. Первое предположение о существовании стволовых клеток было высказано именно русским ученым. Тогда великий российский гистолог А.А. Максимов, изучая процесс кроветворения, пришёл к выводу об их существовании. Он во многом предопределил направление развития мировой науки в области клеточной биологии. Его труды стали мировой научной классикой и до настоящего времени остаются одними из наиболее часто цитируемых среди работ отечественных исследователей. Термин «стволовая клетка» А.А. Максимов предложил еще в 1908 году, чтобы объяснить механизм быстрого самообновления клеток крови. Он выступил со своей новой теорией кроветворения в Берлине на съезде гематологов, поэтому именно этот год можно по праву считать началом истории развития исследований стволовых клеток. А.А. Максимов первый догадался, что обновление клеток крови – это особая технология, отличная от простых клеточных делений, ведь если бы клетки крови cамообновлялиcь простым клеточным делением, это потребовало бы гигантских размеров костного мозга. Первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток были начаты еще в начале 1950-х годов. Именно тогда было доказано, что c помощью трансплантации костного мозга (основного источника стволовых клеток) можно спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного облучения. Значительный объем исследований стволовых клеток проведен биологами А. Фриденштейном и И.Чертковым в России в 60-х годах прошлого века. Именно они открыли мезенхимальные стволовые клетки в костном мозге, 7 обладающие уникальной регенерационной способностью. Открытие это осталось практически незамеченным еще почти полвека. Бум в исследованиях в этой области начался с 1998 года, когда американскими учеными были открыты эмбриональные стволовые клетки человека и показана их способность дифференцироваться практически в любые типы клеток человеческого организма. Однако применение эмбриональных стволовых клеток во всем мире, включая Россию, в настоящее время заморожено, т.к. не доказана их безопасность в плане онкогенности. Мезенхимальные же стволовые клетки, напротив, находят все большее применение в различных направлениях медицины. Яркие и значимые события в изучении и применении стволовых клеток более подробно раскрыты в таблице № 2, представленной в приложении № 2. выделяют мезенхимальные и эмбриональные стволовые Итак, клетки. Рассмотрим их более подробно. 2.3. Классификация Классификация стволовых клеток стволовых клеток по их способности к дифференциации: 1) Тотипотентные клетки способны формировать все эмбриональные и экстра-эмбриональные типы клеток. К ним относятся только оплодотворённый ооцит и бластомеры 2 – 8 клеточной стадии. 2) Плюрипотентные клетки способны формировать все типы клеток эмбриона. К ним относятся эмбриональные стволовые клетки, первичные половые клетки и клетки эмбриональных карцином. 3) Другие типы стволовых клеток локализуются в сформировавшихся тканях взрослого организма (adult stem cells). Они варьируют по способности к дифференцировке от мульти- до унипотентных. 8 Классификация стволовых клеток по источнику их выделения: 1) Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) - внутриклеточная масса раннего эмбриона (на этапе бластоцисты 4-7 день развития). (Приложение 5) 2) Фетальные стволовые клетки - клетки зародыша на 9-12 неделе развития, выделенные из абртивного материала. 3) Стволовые клетки взрослого организма: - Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - мультипотентные стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови: крови - эритроцитам, Влимфоцитам, Т- лимфоцитам, нейтрофилам, базофилам, эозинофилам, моноцитам, макрофагам и тромбоцитам Кроме костного мозга ГКС обнаружены в системном кровотоке и скелетных мышцах. - Мезенхимные стволовые клетки - мультипотентные региональные стволовые клетки, содержащиеся во всех мезенхимальных тканях (главным образом в костном мозге), способные к дифференцировке в различные типы мезенхимальных тканей, а так же в клетки других зародышевых слоёв. - Стромальные стволовые клетки - мультипотентные стволовые клетки взрослого организма, образующие строму костного мозга (поддерживающую гемопоэз), имеющие мезенхимальное происхождение. -Тканеспецифичные стволовые клетки - располагаются в различных видах тканей и в первую очередь, отвечают за обновление их клеточной популяции, первыми активируются при повреждении. Обладают более низким потенциалом, чем стромальные клетки костного мозга. (приложение № 3) 9 3. Практическая часть Цель: исследовать значение и использование стволовых клеток в медицине, проблемы, возникающие в связи с использованием и получением стволовых клеток, проанализировать все плюсы и минусы будущего стволовых клеток. 3.1. Какие органы и ткани ученые смогли вырастить с помощью стволовых клеток? В 2004 году японские ученые впервые в мире вырастили структурно полноценные капиллярные кровеносные сосуды из стволовых клеток Японские ученые первыми в мире вырастили структурно полноценные капиллярные кровеносные сосуды из стволовых клеток человеческого эмбриона. Об этом 26 марта 2004 года сообщила японская газета Yomiuri. Как отмечает издание, группа исследователей из медицинской школы Киотского университета под руководством профессора Кадзува Накао использовала капиллярные клетки, генерированные из стволовых клеток, импортированных в 2002 году из Австралии. В 2005 году американские ученые из Флоридского университета впервые вырастили полноценные клетки головного мозга. Как сообщил руководитель проекта Бьорн Шеффлер, вырастить клетки удалось путем «копирования» процесса регенерации клеток головного мозга. Теперь ученые надеются выращивать клетки для трансплантации, что может помочь в лечении болезней Альцгеймера и Паркинсона. В 2005 году ученым удалось воспроизвести нервную стволовую клетку Итальянско-британская группа ученых из эдинбургского и миланского университетов на основе неспециализированных эмбриональных 10 стволовых нервных клеток научилась создавать in vitro различные типы клеток нервной системы. Ученые применили уже разработанные методы эмбриональными стволовыми клетками к полученным управления ими более специализированным нервным стволовым клеткам. В интервью, данном агентству BBC, Стивен Поллард из Эдинбургского университета пояснил, что разработка его коллег поможет воссоздать болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера «в пробирке». Это позволит лучше понять механизм их возникновения и развития, а также обеспечит фармакологов миниполигоном для поиска подходящих средств лечения. В 2006 году швейцарские ученые (доктор Саймон Хоерстрап и коллеги) вырастили из стволовых клеток клапаны человеческого сердца. Это достижение может сделать реальным выращивание клапанов сердца специально для ещё не родившегося ребёнка, если у него, ещё в утробе матери, обнаружатся дефекты сердца. А вскоре после рождения младенцу можно будет пересадить новые клапаны. В 2006 году британские ученые из университета Ньюкасла объявили о том, что первыми в мире вырастили в лабораторных условиях искусственную печень из стволовых клеток, взятых из пуповинной крови. Техника, которая использовалась при создании «минипечени», размером в 2 см, будет разрабатываться дальше, чтобы создать нормально функционирующую печень стандартного размера. В 2006 году в США впервые выращен сложный человеческий орган мочевой пузырь. В качестве материала были использованы клетки самих пациентов, нуждающихся в пересадке. 11 "Путем биопсии можно взять кусочек ткани, а спустя два месяца ее количество умножится в несколько раз, - объясняет директор института регенеративной медицины Энтони Атала. - Исходный материал и особые вещества мы кладем в специальную форму, оставляем в специальном лабораторном инкубаторе и через несколько недель получаем готовый орган, который уже можно пересаживать". Первую трансплантацию провели еще в конце 90-х. Операцию по пересадке мочевого пузыря сделали семи пациентам. Результаты оправдали ожидания ученых, и сейчас специалисты разрабатывают методы создания еще 20-ти органов - среди них сердце, печень, кровеносные сосуды и поджелудочная железа. В 2006 году американским ученым удалось получить из стволовых клеток клетки мышц. Директор Института стволовой клетки университета Миннесоты в Миннеаполисе Катрин Верфэйл продемонстрировала возможность получения клеток гладкой мускулатуры из стволовых клеток взрослого организма. Клетки были выделены из костного мозга взрослых особей мышей, крыс, свиней и человека. Образование клеток гладкой мускулатуры из многофункциональных клеток похоже на обычное развитие мышечных клеток, причем новые клетки обладают всеми функциональными особенностями нормальных клеток гладкой мускулатуры. В 2007 году стволовые клетки помогли британским ученым создать часть сердца человека. Группа британских ученых, состоящая из физиков, биологов, инженеров, фармакологов, цитологов и опытных клиницистов, под руководством профессора кардиохирургии Магди Якуба впервые в истории удалось воссоздать одну из разновидностей тканей человеческого сердца при помощи стволовых клеток костного мозга. Эта ткань 12 выполняет роль сердечных клапанов. Если дальнейшие испытания пройдут успешно, разработанную выращивания из методику стволовых можно клеток будет применять полноценного сердца для для трансплантации больным. В 2007 году японские ученые вырастили из стволовых клеток роговицу глаза. Исследователи использовали стволовую клетку, взятую из края роговицы. Такие клетки способны развиваться в различные ткани, выполняя в организме восстановительные функции. Выделенная клетка была помещена в питательную среду. Спустя неделю она развилась в группу клеток, а на четвертой неделе преобразовалась в роговицу диаметром 2 см. Таким же образом был получен тонкий защитный слой (конъюнктива), покрывающий роговицу снаружи. В 2007 году британские ученые получили сперму из стволовых клеток. Британские специалисты из Университета Ньюкасла в апреле 2007 года смогли превратить взятые у мужчин клетки костного мозга в сперматозоиды. В начале 2008 года они повторяют аналогичный эксперимент со стволовыми клетками женщин. Следующим шагом станет попытка заставить эти примитивные клетки пройти мейоз, чтобы получить достаточное количество генетического материала для оплодотворения. В 2007 году японские ученые вырастили зуб из стволовых клеток. Его вырастили в лабораторных условиях из одной клетки и пересадили мыши. Инъекция клеточного материала была произведена в коллагеновый каркас. После выращивания оказалось, что зуб принял зрелую форму, которая состояла из полноценных частей, таких как дентин, пульпа, сосуды, периодонтальные ткани, и эмаль. 13 По словам исследователей, зуб был идентичен естественному. После трансплантации зуба лабораторной мыши он прижился и функционировал полностью нормально. В 2008 году японские исследователи из Медицинского института при Токийском университете создали тромбоциты из стволовых клеток Медики говорят, что в полученную из костного мозга мыши клетку был внедрен особый вид белка, создав тем самым среду, сходную с костным мозгом человека. Группа затем культивировала в этой среде эмбриональные клетки человека. Примерно через 3 недели некоторые из этих стволовых клеток превратились в клетки костного мозга под названием мегакариоциды, из которых были произведены тромбоциты с нормальными функциями. Ученые теперь будут улучшать эффективность производства кровяных пластинок, чтобы их можно было использовать при переливании крови. В 2008 году американские ученые смогли вырастить новое сердце на каркасе от старого. Дорис Тейлор и её коллеги из университета Миннесоты создали живое сердце крысы, используя необычную технику. Ученые взяли взрослое сердце крысы и поместили его в специальный раствор, который удалил из сердца все клетки мышечной сердечной ткани, оставив другие ткани нетронутыми. Этот очищенный каркас был засеян клетками сердечной мышцы, взятыми у новорождённой крысы, и помещён в среду, имитирующую условия в организме. Всего через четыре дня клетки размножились настолько, что начались сокращения новой ткани, а через восемь дней реконструированное сердце уже могло качать кровь, хотя и всего на 2-процентном уровне мощности (считая от здорового взрослого сердца).(Приложение № 4) 14 Таким образом, учёные получили работоспособный орган из клеток второго животного. Этим путём в будущем можно было бы обрабатывать сердца, взятые для пересадки, для исключения отторжения органа. "Так вы можете сделать любой орган: почку, печень, лёгкое, поджелудочную железу", — говорит Тейлор. Донорский каркас, определяющий форму и структуру органа, будет наполняться родными для больного специализированными клетками, сделанными из стволовых. Любопытно, что в случае с сердцем в качестве основы можно попробовать взять сердце свиньи, анатомически близкое к человеческому. Удалив только мышечную ткань, прочие ткани такого органа можно будет уже дополнить культивированными человеческими клетками сердечной мышцы, получив гибридный орган, который, по идее, должен хорошо прижиться. А новые клетки будут сразу хорошо снабжаться кислородом — благодаря старым сосудам и капиллярам, оставшимся от сердца донора. 3.2. Возможность медицинского применения стволовых клеток Стволовые клетки сами «решают», куда им нужно встроиться и в какой вид клеток дифференцироваться. Хотя есть тут и ограничения, поэтому стволовые клетки стараются вводить в непосредственной близости от поврежденных тканей. Далеко не все детали этого процесса изучены, но ясно, что тут участвуют возможности межклеточной коммуникации. Стволовые клетки широко применяются в кардиологии. Введение стволовых клеток, извлеченных из костного мозга пациента, способствует быстрой регенерации поврежденных тканей сердца при инфаркте миокарда. Эффект достигается за счет того, что эти стволовые клетки обладают способностью участвовать в образовании новых сосудов (ангиогенезе) и усиливать питание кровью ишемизированных участков 15 миокарда. Метод позволил значительно улучшить прогноз вероятного исхода заболевания. Также стволовые клетки применяются для регенерации костной и хрящевой ткани. Стволовые клетки, полученные из костного мозга вводятся в место перелома, где они дифференцируются на костную и хрящевую ткань. В случае особо тяжелых переломов применяют комбинацию из имплантатов (их называют носителями) и стволовых клеток, которые способствуют срастанию кости и имплантата. Впрочем, пока эта технология не прошла цикла клинических испытаний и апробируется на животных. На данный момент только начинают проясняться требования к структуре и химическому составу имплантатов. Широкое применение находят стволовые клетки в лечении различных заболеваний, связанных с головным мозгом. Трансплантации стволовых клеток считаются перспективным методом терапии дегенеративных заболеваний центральной нервной системы. Работа над лечением рассеянного склероза в нашей стране ведется в Санкт-Петербурге. По утверждениям исследователей, клинический успех был достигнут для 50% больных боковым амиотрофическим склерозом и 75% больных рассеянным склерозом. Помимо того, что стволовые клетки могут дифференцироваться в тот или иной тип клеток, дифференцированные они клетки. могут Этот оказывать метод влияние пытаются на уже применять московские ученые для терапии глиальных опухолей головного мозга (самый распространенный вид опухолей мозга, при котором опухоль растет из глиальных клеток – помощников и защитников нервных клеток). Основная идея при этом – не убивать клетки опухоли, а вызывать в них трансплантированием в организм стволовых клеток определенные 16 системные функции, определяющие путь развития клеток. На данном этапе применялись запрограммированные на апоптоз (самоубийство) стволовые клетки, которые благодаря эффекту индукции – то есть передаче своей программы соседним клеткам – способствуют апаптозу опухолевых клеток. Успешность такого подхода проверена пока in vitro (в пробирке). Уже несколько лет за рубежом ведутся исследования по применению фибробластов (клетки соединительных тканей организма) в косметической медицине. Теперь такие исследования начались и в России. Метод состоит в том, что фибробласты, взятые из организма пациента, выращиваются в культуре (при этом получается много новых фибробластов) и затем вводятся обратно пациенту, что способствует росту межклеточного матрикса (желеобразного вещества, заполняющего пространство между клетками) и увеличению синтеза коллагена, а в итоге приводит к уменьшению морщин и омоложению кожи. 3.3.Ограничения медицинского применения Несмотря на свою универсальность, эмбриональные стволовые клетки имеют ряд осложняющих их применение особенностей. Рассмотрим взгляды учёных. Иосиф Чертков: "К сожалению, почти все работы пока заканчиваются артефактами (побочными открытиями в ходе основного исследования). Их авторы не могут ответить ни на один вопрос: какие именно пересаженные клетки приживаются, а какие нет, почему они приживаются, чем объяснить полученные эффекты. Нужны серьезные фундаментальные исследования, нужны доказательства, потому что уже сегодня вокруг темы масса людей, которые просто пытаются на ней заработать, и даже откровенных шарлатанов". 17 Профессор Питер Джонсон, главный врач Cancer Research UK, сказал: "Это исследование основывается на предыдущих исследованиях рака где основной задачей было определить молекулы, которые ответственны за развития MLL которые в свою очередь связанны с лейкемией стволовых клеток. "Раковые стволовые клетки по всей видимости, более устойчивы к лучевой профилактике и химиотерапии, чем другие клетки лейкемии, так что понимание того, как это происходит - и как мы можем убить их - будет важным шагом в том, как мы сможем в будущем помочь больным лейкемией ". Владимир Смирнов "лицензии, которые выдает Комитет здравоохранения Москвы, незаконны. выдавал. Вся деятельность в косметологии, в других областях медицины нелегальна, незаконна и наказуема". "Это приняло размеры эпидемии; по стране ездят группы людей, которые лечат неизвестно какими стволовыми клетками все заболевания". Валерий Савченко "История со стволовыми клетками – это мифология, которая существует зазеркально, параллельно научной медицине. Из-за достаточно высокого уровня невежества эта мифология понятна, как любая сказка. Проблема "вечной жизни" волновала людей всегда. А когда у людей появились лишние деньги, то появилось желание приобрести то, что они потеряли, когда они эти деньги зарабатывали. И, естественно, появляются люди, которые хотят эту услугу им предоставить. Есть спрос – появляется предложение. По сути дела, если люди хотят быть искалеченными – это их право... Помните иголку в яйце – жизнь и смерть Кощея Бессмертного? Стволовые клетки – из этой области, это клиническая мифология. Это не научная медицина! Это парамедицина, она не отягощена никакими научными доказательствами." 18 Юрий Лопухин: "Корысть толкает некоторых исследователей на необоснованные операции, создание дорогих клеточных препаратов с грубым нарушением общепринятых этических норм". Андрей Акопян: "Люди убеждены, что за деньги можно купить здоровье, внешность и жизнь... Сегодня нет четких границ между медициной и бизнесом. Люди впитывают сенсации, хотят платить за стволовые клетки, и им это предлагают". Несмотря на то, что Россия и Москва – мировой центр применения стволовых клеток, большинство русских врачей настроено против их применения. Возможность медицинского применения стволовых клеток обеспечивается тем, что они сами «решают», куда им нужно встроиться и в какой вид клеток дифференцироваться. Хотя есть тут и ограничения, поэтому стволовые клетки стараются вводить в непосредственной близости от поврежденных тканей. Далеко не все детали этого процесса изучены, но ясно, что тут участвуют возможности межклеточной коммуникации. Трансплантация стволовых клеток проходит строго при наблюдении врача, так как стволовые клетки могут получить специализацию обычной клетки, а могут стать и раковой. Если человек уже заболел, то получить из его крови или костного мозга стволовые клетки достаточно сложно. Во-первых, это дорогая и небезобидная процедура, в частности, потому, что необходимо введение стимуляторов гемопоэза, во-вторых, с возрастом количество стволовых клеток существенно уменьшается, в-третьих, часто очень важен фактор времени. Значит, встанет вопрос о поиске подходящего донора, а это непросто. И только сохранение стволовых клеток, содержащихся в пуповинной крови, дает возможность использовать собственные клетки 19 человека, если возникнет такая необходимость, исключить все этические препятствия, а также работать с материалом, полностью исключающим реакцию отторжения. При этом важно учесть, что процедура сбора пуповинной крови производится, когда пуповина пережата и перерезана, без какого-либо контакта, как с матерью, так и с ребенком, процедура абсолютно безопасна и безболезненна. Когда стало ясно, что стволовые клетки могут быть внесены в организм искусственно, начался настоящий бум. Ведь замена ленивых, ветхих или больных клеток организма на абсолютно здоровые позволит решить многие проблемы. Однако оздоровление организма таким передовым способом дело малоизученное и, следовательно, таящее в себе реальные опасности. Действительно, заведений, где предлагают "омолодиться" и "вылечиться" с помощью чудесных клеток, великое множество во всем мире. Немало подобных клиник действует и у нас. "Лечат" в российских клиниках несколькими видами стволовых клеток. Лучший источник стволовых клеток – эмбриональная ткань (эмбриональные стволовые клетки из мозга, печени, селезенки, поджелудочной железы абортированных человеческих зародышей). Однако ее применение, по словам специалистов, небезопасно с точки зрения заражения различными вирусами и микробами. 20 4. Заключение Цель работы, которая заключалась в исследовании значения и использования стволовых клеток в медицине, проблем, возникающих в связи с использованием и получением стволовых клеток, в анализе положительных и отрицательных сторон их применения, была достигнута. Гипотеза настоящего исследования, заключавшаяся в предположении, согласно которому стволовые клетки могут помочь в сохранении здоровья и продлении жизни, а также в возможности их применения при лечении тяжёлых заболеваний, подтвердилась частично. Так как в результате работы были выявлены и отрицательные стороны использования стволовых клеток, и выяснено, что большинство исследований по применению клеточных технологий находятся на различных этапах клинических испытаний, то только по их завершении будут доступны для широкого круга пациентов. По результатам исследования можно сделать следующие выводы: 1. Биологическая значимость стволовых клеток заключается в том, что они играют ведущую роль в организации многоклеточных организмов и являются центральным элементом структурно-функциональных единиц тканей и органов. 2. Растёт их значение в современной медицине. Стволовые клетки (за редким исключением) не "лечат" болезнь. Их роль заключается в восстановлении костного мозга, крови и иммунной системы пациента после проведения лечения основного заболевания. 3. Наибольшие успехи достигнуты при лечении злокачественных новообразований, системных иммунных нарушений и некоторых болезней обмена с использованием стволовых клеток. Помимо злокачественных новообразований, стволовые клетки могут 21 использоваться в лечении таких заболеваний, как гемоглобинопатии и наследственные болезни крови, иммунодефицита.(Приложение № 6) 4. Актуальность проблемы стволовых клеток не вызывает сомнений, ведь их потенциал только начинает использоваться наукой. Ученые надеются в ближайшем будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации взамен донорских или искусственных органов. Преимущество стволовых клеток состоит в том, что их можно вырастить из клеток самого пациента, и они не будут вызывать отторжения. Потребности медицины в таком материале практически неограниченны. 5. Однако, несмотря на перспективность и успешность современных исследований в области стволовых клеток, не стоит забывать, что отрицательное влияние стволовых клеток на организм человека плохо изучено и учёные пока не могут точно говорить о его существовании или отсутствии. Кроме того, необходимо учитывать моральноэтические проблемы, возникающие при использовании стволовых клеток, а так же вопросы, связанные с законностью получения и применения стволовых клеток. Рефлексия Я узнала и рассмотрела много интересной информации и приобрела полезный опыт в исследовательской деятельности; изучая научную литературу по теме «Регененрация», что представляют собой стволовые клетки, значение и использование их в различных областях медицины, я получила ценный опыт при анализе и систематизации материала по данной теме. Знания, полученные мной по теме «» пригодятся мне в будущем профессиональном обучении. 22 Список литературы 1. Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития: Учебн. Пособие – М., 2002. – 375 с. 2. Репин В.С. Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина / В.С. Репин, А.А. Ржанинова, Д.А. Шаменков. – М., 2002. – 247 с. 3. Репин В.С. Медицинская клеточная биология / В.С. Репин, Г.Т. Сухих – М., 1998. – 280 с. 4. Глик Б. Молекулярная биотехнология/ Б. Глик, Дж. Пастернак – М., 2001. – 255 с. 5. Белоконева О.В. Праматерь всех клеток // Наука и жизнь. – 2001. – №10. – с. 6–7 6. Гриневич В.Н. Нервные клетки восстанавливаются // Наука и жизнь. – 2004. – №4. – с. 22–25 7. Александрова М.А., Ревищин А.В., Полтавцева Р.А. и др. // Онтогенез. 2003. Т.34, N 3. С. 167-173. 8. Викторов И.В., Сухих Г.В. // Вестник РАМН. 2002. N 4. С. 24-30. 9. Викторов И.В. // Изв. АН, сер. Биол. 2001. N 6. С. 645-655. 10. Гордеева О.В., Мануилова Е.С., Гривенников И.А. // Онтогенез. 2003. Т. 34, N 3. С. 174-182. 11. Корочкин Л.И. // Онтогенез. 2003. Т.34, N 3. С. 164-166. 12. Корочкин Л.И., Михайлов А.Т. Введение в нейрогенетику. М. Наука. 2000. 312. С. 13. Полтавцева Р.А., Ревищин А.В., Александрова М.А. и др. // Онтогенез. 2003. Т. 34, N 3. С.204-210. 14. Поляков А.А., Тарабыкин В.А., Корочкин Л.И. и др. // Докл. РАН. 2003. Т. 392, N 2. С. 315-31 23 Приложение №1 Сравнительная таблица видов стволовых клеток Эмбриональные стволовые Мезенхимальные клетки стволовые клетки Могут быть получены на ранней Встречаются в течение всей жизни стадии эмбриона человека во всех его органах и развития человека (из внутренней массы тканях. бластоцисты - оплодотворенной яйцеклетки - или из зачатков половых ранних органов на этапах самых развития, буквально в первые дни) Значительно активнее Напротив, мезенхимальных, обладают более потенциалом высокой размножения, способностью используют обладают меньшим дифференцировки, возвращенные в большим «эмбриональное» состояние. потенциалом дифференцировки. 24 Приложение № 2 Значимые события в изучении и применении стволовых клеток Год События 1970 Первые трансплантации аутологичных (собственных) стволовых клеток. Есть сведения, что в 70-х годах в бывшем CCCP делали «прививки молодости» пожилым членам Политбюро КПCC, вводя им 2–3 раза в год препараты стволовых клеток. 1988 Стволовые клетки были впервые использованы для трансплантации: мальчик, которому была проведена операция, по cей день, жив и здоров. 1992 Первая именная коллекция стволовых клеток. Профессор Дэвид Хаppиc «на всякий случай» заморозил стволовые клетки пуповинной крови своего первенца. Сегодня Дэвид Хаppиc – директор крупнейшего в мире банка стволовых клеток пуповинной крови. 1996 Активно осуществляется трансплантация костного мозга. Доказано, что облучение уничтожает pаковые клетки, но убивает и только что пеpеcаженные из коcтного мозга доноpа cтволовые клетки. 1997 В Pоccии пpоведена пеpвая опеpация онкологичеcкому больному по пеpеcадке cтволовых клеток из пуповинной кpови младенцев. 1998 Амеpиканcкими учеными Джеймcом Томcоном и Джоном Беккеpом удалоcь выделить человечеcкие эмбpиональные cтволовые клетки и получить их пеpвые линии. Нашли cпоcоб выpащивать cтволовые клетки в питательной cpеде. 25 1999 Между Cанкт-Петеpбуpгcким Гоcудаpcтвенным Медицинcким Унивеpcитетом имени академика И.П. Павлова и Евpопейcким инcтитутом поддеpжки и pазвития тpанcплантологии был заключен договоp, cоглаcно котоpому в Унивеpcитете cоздаетcя отделение тpанcплантации коcтного мозга, cоответcтвующее вcем междунаpодным тpебованиям. Откpытие отделения пpоизошло в июне 2000 года. Оcновная цель – выполнение тpанcплантации гемопоэтичеcких cтволовых клеток, в том чиcле и от неpодcтвенных доноpов. Приложение № 3 Виды тканеспецифичных стволовых клеток: 1. Нейрональные стволовые клетки в головном мозге дают начало трем основным типам клеток: нервным клеткам (нейронам) и двум группам не нейрональных клеток - астроцитам и олигодендроцитам. 2. Стволовые клетки кожи - размещенные в базальных пластах эпидермиса и возле основы волосяных фолликулов, могут давать начало кератоцитам, которые мигрируют на поверхность и формируют защитный слой кожи. 3. Стволовые клетки скелетной мускулатуры - выделяют из поперечно полосатой мускулатуры, они способны к дифференцировке в клетки нервной, хрящевой, жировой и костной тканей, поперечнополосатой мускулатуры. Однако последние мускулатуры, это исследования не что иное, показывают, как что мезенхимные клетки скелетной стволовые клетки, локализованные в мышечной ткани. 4. Стволовые клетки миокарда - способны дифференцироваться в кардиомиоциты и эндотелий сосудов. 5. Стволовые клетки жировой ткани - обнаружены в 2001 году, проведенные с тех пор дополнительные исследования показали, что эти клетки могут превращаться и в другие типы тканей, из них можно выращивать клетки нервов, мышц, костей, кровеносных сосудов, или по крайней мере, клетки, имеющие свойства вышеперечисленных. 26 6. Стромальные клетки спинного мозга (мезенхимальные стволовые клетки) дают начало разным типам клеток: костным клеткам (остеоцитам), хрящевым клеткам (хондроцитам), жировым клеткам (адипоцитам), а также другим типам клеток соединительной ткани. 7. Эпителиальные стволовые клетки пищеварительного тракта расположены в глубоких складках оболочек кишечника и могут давать начало разным типам клеток пищеварительного тракта. 27 Приложение № 4 Два направления использования стволовых клеток - клеточная терапия и выращивание органов для трансплантации. 28 Приложение № 5 Эмбриональные стволовые клетки являются наиболее универсальными. Они могут дифференцироваться образуя любой тип клеток взрослого 29 организма. Приложение № 6 30 31
