Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Марта 2014 в 17:11, реферат
Цель работы: рассмотреть и ознакомиться с понятиями стволовые клетки и эмбриональные стволовые клетки.
Задачи:
Изучить историю открытия стволовых клеток.
Рассмотреть понятие о стволовых клетках.
Ознакомиться с тем, что из себя представляют эмбриональные стволовые клетки.
Сделать выводы.
Вторым источником ЭСК является половой зачаток плодов (фетусов) 4-5-й недели развития или половые клетки ( правая часть рисунка).
Хотя концепция стволовой клетки была предложена Александром Максимовым в 1908 году для кроветворной ткани, статус большой науки эта область получила в последнее десятилетие ХХ века. Первая попытка лабораторного оплодотворения яйцеклетки млекопитающих датирована 1878 годом. Но лишь в 1959 году в США был получен первый кролик путем искусственного оплодотворения. Первые природные тотипотентные клетки человека оказались в руках экспериментаторов только в начале 60-х годов.
С середины 90-х годов не прекращались попытки получения линий эмбриональных стволовых клеток человека в нескольких лабораториях США, Великобритании, Канады, Индии, Австралии, Сингапура, Японии.В 1998 году институт репродуктивной биологии в Норфолке (Канада) первым наладил производство бластоцист человека из банка спермы и яйцеклеток. На втором этапе бластоцисты использовались для выделения линий эмбриональных СК человека. Однако канадцы не успели первыми изолировать линию эмбриональных стволовых клеток человека из «лабораторных» бластоцист.
В 1998 году Джеймс Томсон и Джон Беккер (Висконсинский университет, США) изолировали 5 линий ЭСК из замороженных бластоцист человека, оставшихся неиспользованными после суперовуляции и получения яйцеклеток, оплодотворенных с целью беременности. Опубликованные в 1999 году в журнале «Science» результаты экспериментов были признаны третьим по важности событием в биологической науке ХХ века после открытия двойной спирали ДНК и расшифровки генома человека. Уникальное свойство эмбриональных стволовых клеток — тотипотентность, то есть способность дать начало, по меньшей мере, 350 различным типам клеток, а также внеэмбриональным тканям (плацента, эмбриональные оболочки) и эмбриону в целом. Но большая часть исследователей считает ЭСК всё-таки плюрипотентны, т.к. на сегодняшний день ещё не удалось получить экстраэмбриональные ткани. Это свойство ЭСК, послужило толчком к бурной исследовательской деятельностипо изучению эмбриональных стволовых клеток и открыла широкие перспективы их практического использования в биологии и медицине, в первую очередь в трансплантологии, иммунологии и геронтологии. Оригинальный метод получения эмбриональных СК из бластоцисты человека изложен в знаменитом патенте № 6.200.806, полученном в марте 2001 года Висконсинским фондом питомцев. Патент продан фирме Geron частично, на получение некоторых специализированных клеток человека (нейроны, кардиомиоциты, клетки печени, клетки поджелудочной железы).
Кроме того, эмбриональная стволовая клетка отличается от других (взрослых) клеток тем, что, теоретически, для нее лимит делений неисчерпаем, и клетка может делиться бесконечно, но без образования злокачественной опухоли. Таким образом, второе важное свойство эмбриональных СК — фактическое бессмертие (иммортальность).
Итак, весьма заманчиво взять стволовую клетку, заставить ее пройти путь дифференцировки, получить из нее готовые ткани (органы) и пересадить их в живой организм. Какие же проблемы возникнут у экспериментатора на пути к осуществлению задуманного?
Проблема первая: где взять эмбриональные СК? Основной их источник — абортивный материал и остающийся от искусственного оплодотворения. Католическая церковь, религиозные общины, различные общественные организации, исходя из биоэтических соображений, призывают вместе с абортами запретить и исследование эмбриональных стволовых клеток. В связи с этим во многих странах проекты, касающиеся эмбриональных СК, на сегодняшний день заморожены. Другой вариант: если, как указывалось, эмбриональная стволовая клетка бессмертна и саморазмножается, тогда достаточно удобно использовать бесконечную клеточную линию ее потомков. Однако время от времени происходящие генетические мутации в эмбриональных СК будут передаваться дочерним клеткам и накапливаться в последующих клеточных поколениях.
После получения эмбриональных стволовых клеток встает другая проблема: как направить их по пути дифференцировки. Потенциально из клеток-предшественников можно вырастить массу любых тканей и, в принципе, любой человеческий орган. Вопрос заключается в том, как создать соответствующие условия и подобрать сочетание индукторов, чтобы развитие эмбриональных СК пошло в нужном направлении. Работы по выращиванию органов уже ведутся и достигнуты определенные успехи.
После того, как «выращен» трансплантат, возникает проблема иммунологической совместимости тканей трансплантата и реципиента. Каждый организм индивидуален и имеет набор генетических маркеров, по которым иммунная система распознает их: «свой» или «чужой».
Решить проблему антигенной несовместимости тканей можно двумя способами: либо внедряя гены будущего реципиента в культуру эмбриональных стволовых клеток на этапе выращивания органа (до сих пор этого никому не удавалось сделать), либо угнетая иммунную систему реципиента с помощью иммуносупрессоров. Последний метод имеет большое количество негативных последствий в связи с риском развития инфекционных осложнений, опухолеобразования и не гарантирует приживление трансплантата. Есть и третий вариант — пересадка трансплантата, который заведомо не столкнется с иммунной системой реципиента, например нейротрансплантация, успешно осуществляемая при болезни Паркинсона (преградой для иммунной системы служит гематоэнцефалический барьер).
Кроме того, у эбриональных стволовых клеток есть ещё одно негативное свойство - давать опухолевый рост при подсадке мышам с дефектной иммунной системой. И хотя работа антигенов тканевой совместимости в эмбриональной ткани снижена (что соответственно, будет давать менее выраженную реакцию отторжения при трансплантации), тем не менее вести речь о введении эмбриональных стволовых клеток следует только после их дифференцировки в специализированные ткани.
2.2. 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.
Заключение
Один из первооткрывателей структуры ДНК, Джеймс Уотсон, комментируя открытие стволовых клеток, отметил, что устройство стволовой клетки уникально, поскольку под влиянием внешних инструкций она может превратиться в зародыш либо в линию специализированных соматических клеток.
Действительно, стволовые клетки – прародительницы всех без исключения типов клеток в организме. Они способны к самообновлению и, что самое главное, в процессе деления образуют специализированные клетки различных тканей. Таким образом, все клетки нашего организма возникают из стволовых клеток.
Стволовые клетки обновляют и замещают клетки, утраченные в результате каких-либо повреждений во всех органах и тканях. Они призваны восстанавливать и регенерировать организм человека с момента его рождения.
Потенциал стволовых клеток только начинает использоваться наукой. Ученые надеются в ближайшем будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации взамен донорских органов. Их преимущество в том, что их можно вырастить из клеток самого пациента, и они не будут вызывать отторжения.
Потребности медицины в таком материале практически неограниченны. Только 10–20 процентов людей вылечиваются благодаря удачной пересадке органа. 70–80 процентов пациентов погибают без лечения на листе ожидания операции.
Таким образом, стволовые клетки в каком-то смысле действительно могут стать «запчастями» для нашего организма. Но для этого вовсе не обязательно выращивать искусственные эмбрионы – стволовые клетки содержатся в организме любого взрослого человека.
Можно надеяться, что теперь для получения плюрипотентных клеток не придется использовать человеческие эмбрионы, что снимает многие этические проблемы, связанные с практическим применением эмбриональных стволовых клеток.
Cледующие20 лет биология будет pаcшифpовывать, как план cтpоения организма упаковывается в одну клетку. Cейчаc мы делаем первые шаги, чтобы пеpеоcмыcлить наши биологические возможности и pезеpвы.
Уже cегодня cтволовые клетки успешно иcпользуютcя пpи лечении тяжелых наcледcтвенных и пpиобpетенных заболеваний, болезней cеpдца, эндокpинной cиcтемы, невpологичеcких заболеваний, болезнях печени, желудочно-кишечного тpакта и легких, заболеваний мочеполовой и опоpно-двигательной cиcтем, заболеваний кожи.
Список использованной литературы