Лечение стволовыми клетками // Эмбриональные стволовые клетки
ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ
Что такое эмбриональные стволовые клетки?
Какие этапы раннего эмбрионального развития важны для создания эмбриональных стволовых клеток?
Эмбриональные стволовые клетки, как и предполагается из самого названия, получают из эмбрионов. В большинстве случаев эмбриональные стволовые клетки получают из эмбрионов, развивающихся в результате экстракорпоральной фертилизации (т. е., ЭКО), которые затем при информированном согласии передаются для исследований. То есть, эмбрионы от беременной женщины не применяются.
Как эмбриональные стволовые клетки выращиваются в лаборатории?
Растущие клетки в лаборатории называются клеточной культурой. Человеческие эмбриональные стволовые клетки создаются путем переноса эмбрионов на стадии преимплантации в пластиковую чашку для клеточной культуры, которая содержит питательный бульон в качестве культурной среды. Эти клетки делятся и распространяются по всей поверхности чашки. Внутренняя поверхность чашки с культурой обычно покрывается эмбриональными клетками кожи мыши, которые под действием некоторых манипуляций не делятся. Этот покрывающий слой называется питающим слоем. Клетки мыши на дне чашки с культурой создают для клеток прилипающую поверхность, к которой они крепятся. Кроме того, клетки питательного слоя выделяют пительные вещества в культурную среду. Исследователи разработали способы выращивания эмбриональных стволовых клеток без питательного слоя из клеток мыши. Это важное достижение ученых, так как до этого имелся риск передачи вирусов или других макромолекул от мышиных клеток в клетки человека.
Процесс создания эмбриональных стволовых клеток в некоторой степени малопродуктивен, поэтому не всегда из эмбриональных клеток получается культура стволовых клеток. Однако, если эмбриональные клетки, помещенные в чашку, выживают, делятся и размножаются, они аккуратно отбираются и помещаются в несколько свежих чашек с культурой. Такой процесс пересаживания клеток повторяется много раз в течение многих месяцев. Каждый такой цикл пересева называется пассажем. Когда линия клеток установлена, исходные клетки дают миллионы эмбриональных стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки, пролиферирующие в клеточной культуре в течение долгого времени без дифференцировки, являются плюрипотентными и не характеризуются генетическими аномалиями, относятся к линии эмбриональных стволовых клеток. На любом этапе процесса серии клеток могут быть заморожены и перенесены в другие лаборатории для дальнейшего культивирования.
Какие лабораторные исследования применяются для идентификации стволовых эмбриональных клеток?
В разные моменты процесса создания эмбриональных стволовых клеток ученые исследуют их на наличие основных фундаментальных свойств, которыми они должны обладать. Этот процесс называется калибровкой.
Ученые, занимающиеся человеческими эмбриональными стволовыми клетками еще не пришли к единому стандарту исследований, которые применяются для определения фундаментальных свойств стволовых клеток. Однако, лаборатории, в которых выращиваются человеческие эмбриональные стволовые клетки, используют некоторые виды исследований, включая:
- Выращивание и пересев стволовых клеток в течение многих месяцев. Это позволяет убедиться в том, что клетки способны к длительному росту и самообновлению. Эти клетки исследуются в микроскоп, чтобы выяснить, что клетки здоровы и недифференцированы.
- С помощью особых техник для определения наличия факторов транскрипции, которые обычно синтезируются недифференцированными клетками. Два наиболее важных фактора транскрипции - Nanog и Oct4. Факторы транскрипции помогают включать и выключать гены в нужное время, что важно в процессе дифференцировки и эмбрионального развития. В этом случае, оба фактора Oct 4 и Nanog связаны с сохранением стволовых клеток в недифференцированном состоянии, когда они способны к самообновлению.
- Использование специальных техник для определения наличия определенных маркеров на поверхности клеток, которые обычно продуцируются недифференцированными клетками.
- Исследование хромосом под микроскопом. Этот метод позволяет оценить наличие повреждения хромосом или изменения их числа. При этом, генетические мутации этот метод не выявляет.
- Определение способности клеток саморазрастаться или способность к пересеву после заморозки, размораживания и пересадки.
- Определение плюрипотентности человеческих эмбриональных клеток с помощью:
- допущение спонтанной дифференцировки клеток в клеточной культуре;
- манипуляция с клетками, чтобы они дифференцировались в формы клеток, характерные для трех зародышевых слоев;
- введение клеток мышам с подавленной иммунной системой для определения образования доброкачественной опухоли тератомы. Так как иммунная система мышей подавлена, введенные человеческие эмбриональные стволовые клетки не отторгаются, и ученые могут наблюдать за ростом и дифференцировкой человеческих эмбриональных стволовых клеток. Тератомы обычно содержат смесь многих типов дифференцированных клеток. Это является показателем того, что эмбриональные стволовые клетки дифференцируются во многие типы клеток.
Как эмбриональные стволовые клетки стимулируются в дифференцированные?
Пока эмбриональные стволовые клетки в культуре растут при определенных условиях, они остаются недифференцированными (неспециализированными). Но если клетки клетками дать сгруппироваться вместе, чтоб образовалось тело эмбриона, они начнут спонтанно дифференцироваться. Они могут формировать мышечные клетки, нервные клетки и многие другие типы клеток. Хотя спонтанная дифференцировка - это хороший показатель того, что культура эмбриональных стволовых клеток здоровая, это не практичный метод создания культуры специфичных клеток.
Поэтому, для создания культур особого типа дифференцированных клеток - клеток кардиомиоцитов, нервных клеток или клеток крови, ученые пытаются контролировать дифференцировку эмбриональных стволовых клеток. Они меняют химический состав культурной среды, повреждают поверхность чашки с культурой или изменяют клетки путем введения определенных генов. В течение нескольких лет экспериментов ученые определили некоторые основные протоколы или «рецепты» для направленной дифференцировки эмбриональных стволовых клеток в специфичные типы клеток.
Если ученые смогут надежно управлять процессом дифференцировки эмбриональных стволовых клеток в специфичные типы клеток, они смогут использовать получающиеся дифференцированные клетки в лечение определенных заболеваний. Среди заболеваний, в лечении которых могут применяться стволовые клетки, такие как болезнь Паркинсона, сахарный диабет, травмы спинного мозга, мышечная дистрофия Дюшенна, заболевания сердца и нарушения слуха и зрения.
(495) 545·17·30 - информация по лечению стволовыми клетками
