Стволовые клетки – прорыв в медицине или ложные надежды?

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 

Московская академия образования

Натальи Нестеровой

 

 

 

Факультет экономики и  управления

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по Концепции  современного естествознания

на тему: «Стволовые клетки – прорыв в медицине или ложные надежды?»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент группы №Э4А2

Артёмова Елена Викторовна

№ студенческого билета 0255-09

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2013 год

Содержание

 

Введение

 

Изолирование линий эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) человека и животных в конце ХХ века оказалось поворотным событием биологии и медицины. Впервые в руках экпериментатора оказалась та живая клеточная материя, которая не просто дышит, двигается, функционирует, но буквально создает многоклеточную жизнь. Если в природе новый цикл всегда начинается от «яйца», то лабораторный прототип этих событий стартовал от ЭСК. Впервые наука вплотную подошла к изучению главной загадки биологии: как клетка превращается в организм.

Открытие стволовых  клеток человека стало одним из трех самых значительных открытий в биологии, сделанных в XX веке. Два других - установление структуры молекулы ДНК и расшифровка генома человека. Однако именно стволовые клетки стали предметом для многочисленных спекуляций по поводу возможности их применения в практической медицине уже сегодня. Многочисленные косметологические клиники предлагают своим клиентам новую процедуру омоложения с использованием стволовых клеток самих же клиентов.

Между тем специалисты в области биотехнологии утверждают, что им известно всего несколько отработанных технологий клинического применения стволовых клеток человека, выделяемых из костного мозга и периферической крови для лечения ограниченного числа заболеваний.

В отличие от прочих клеток стволовые не специализированы, имеют высокую репродуктивую (пролиферативную) активность, способны к самоподдержанию в течение долгого времени и могут давать начало специализированным клеточным типам. Стволовые клетки присутствуют как в эмбриональных тканях, так и во взрослом организме. Основной их функцией во взрослом организме является физиологическая замена отслуживших свое дифференцированных клеток и восстановление клеточного состава поврежденных в силу тех или иных причин тканей, поэтому наиболее перспективной областью применения стволовых клеток, скорее всего, станет репаративная медицина (заместительная терапия).

В связи со всем выше перечисленным, можно сказать, что актуальность данной темы неоспорима и подлежит подробному рассмотрению.

История изучения стволовых клеток

 

Первое предположение  о существовании стволовых клеток было высказано именно русским ученым.  Максимов Александр Александрович (1874 – 1928) – выдающийся русский ученый, один из создателей унитарной теории кроветворения. Максимов А. А. родился в Санкт-Петербурге, где в 1896 году с отличием окончил Военно-медицинскую академию. С 1903 по 1922 гг. Максимов А. А. занимал пост профессора кафедры гистологии Военно-медицинской академии.

Максимов А. А. 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" Максимов А. А. предложил еще в 1908 году, чтобы объяснить механизм быстрого самообновления клеток крови. Он выступил с новой теорией кроветворения в Берлине на съезде гематологов. Именно этот год можно по праву считать началом истории развития исследований стволовых клеток!

Каждые сутки  в крови погибают несколько миллиардов клеток, а им на смену приходят новые популяции эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов. Максимов А. А. первый догадался, что обновление клеток крови — это особая технология, отличная от простых клеточных делений. Если бы клетки крови самообновлялись простым клеточным делением, это потребовало бы гигантских размеров костного мозга.

Несколько позже  профессор московского НИИ эпидемиологии  и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи  А.Я. Фриденштейн подтвердил предположение коллеги и, изучая возможности этих особых клеток, стал разрабатывать сферу их применения. Первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток были начаты еще в начале 1950-х годов. Именно тогда было доказано, что с помощью трансплантации костного мозга (основного источника стволовых клеток) можно спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного облучения.

Понадобилось  почти 20 лет, чтобы трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Только в конце 60-х были получены убедительные данные о возможности применения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.

В начале века ученые уже подозревали, что во многих тканях существуют клетки, способствующие регенерации (восстановлению) этих тканей и активизирующие деление обычных клеток. В 60-х годах советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков заложили основы науки о стволовых клетках костного мозга, доказав, что именно там главным образом и находится своеобразное депо замечательных клеток. Потом стало известно, что часть стволовых клеток мигрирует в крови, есть они и в различных тканях, в частности в кожной и жировой.

1970 год - Первые  трансплантации аутологичных (своих  собственных) стволовых клеток. Есть  сведения, что в 70-х годах в бывшем СССР делали «прививки молодости» пожилым членам Политбюро КПСС, вводя им 2-3 раза в год препараты стволовых клеток.

1988 год - Стволовые  клетки были впервые использованы  для трансплантации; мальчик, которому  была проведена операция, по сей  день, жив и здоров.

1992 год - Первая  именная коллекция стволовых  клеток. Профессор Дэвид Харрис "на  всякий случай" заморозил стволовые  клетки пуповинной крови своего  первенца. Сегодня Дэвид Харрис – директор крупнейшего в мире банка стволовых клеток пуповинной крови.

1996 год - За  период с 1996 года по 2004 год были  выполнены 392 трансплантации аутологичных (собственных стволовых клеток  человека) стволовых клеток. Так  в 1996 году преимущественно осуществлялась  трансплантация костного мозга. 

1996 год – Доказано, что облучение уничтожает раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга донора стволовые клетки. С начала 1996 года в РФ действует Закон "О радиоактивной безопасности населения".

1997 год - За  предшествующие 10 лет в 45 медицинских центрах мира проведено 143 трансплантации пуповинной крови. В России проведена первая операция онкологическому больному по пересадке стволовых клеток из пуповинной крови младенцев.

1998 год - Первая  в мире трансплантация "именных"  стволовых клеток пуповинной крови девочке с нейробластомой (опухоль мозга). Биологическая страховка сработала – ребенок спасен. Общее число проведенных трансплантаций пуповинной крови превышает 600.

В этом же году американскими  учеными Джеймсом Томсоном и Джоном Беккером удалось выделить человеческие эмбриональные стволовые клетки и получить их первые линии.

В 1998 г. ученые нашли  способ выращивать стволовые клетки в питательной среде.

1999 год - Журнал  «Science» признал открытие эмбриональных  стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека».

В 1999 году между  Санкт-Петербургским Государственным  Медицинским Университетом имени академика И. П. Павлова и Европейским институтом поддержки и развития трансплантологии был заключен договор, согласно которому в Университете создается отделение трансплантации костного мозга, соответствующее всем международным требованиям. Открытие отделения произошло в июне 2000 года. Основная цель - выполнение трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, в том числе и от неродственных доноров.

2000 год - В  мире проведено 1.200 трансплантаций  стволовых клеток пуповинной  крови, из них двести родственных.  Шестилетний ребенок с анемией  Фанкони вылечен с помощью  стволовых клеток пуповинной крови своего новорожденного брата. В этой истории интересно то, что второй ребенок был рожден после искусственного оплодотворения (ЭКО). Среди полученных эмбрионов был выбран один наиболее совместимый с реципиентом и не содержащий признаков болезни.

2001 год - Опубликованы  первые официальные данные о  возможности применения трансплантации стволовых клеток пуповинной крови у взрослых пациентов. Из них более 90% с хорошим результатом.

В этом же году показана способность взрослых гемопоэтических и стромальных клеток костного мозга человека дифференцироваться в кардиомиоциты и гладкомышечные клетки, эта способность используется в регенеративной кардиологии.

2003 год - Журнал  Национальной Академии Наук США  (PNAS USA) опубликовал сообщение о  том, что через 15 лет хранения в жидком азоте стволовые клетки пуповинной крови полностью сохраняют свои биологические свойства. С этого момента криогенное хранение стволовых клеток стало рассматриваться, как "биологическая страховка". Мировая коллекция стволовых клеток, хранящихся в банках, достигла 72.000 образцов. По данным на сентябрь 2003 г. в мире произведено уже 2.592 трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови, из них 1.012 – взрослым пациентам.

В выпуске The Lancet от 4 января 2003 г. опубликовано два сообщения о результатах инъекции аутологичных (собственных) стволовых клеток костного мозга больным, страдающим тяжелой стенокардией или перенесшим инфаркт миокарда. Источником культивированных мононуклеарных клеток служил костный мозг, взятый из гребня подвздошной кости больного. Через несколько месяцев отмечено заметное улучшение перфузии миокарда и функции левого желудочка.

2004 год - Общая  мировая коллекция стволовых  клеток пуповинной крови приближается к 400.000 образцов. В мире произведено около 5.000 трансплантаций пуповинной крови. Для сравнения, число трансплантаций костного мозга за тот же период составило около 85.000.

2005 год - Перечень  заболеваний, при лечении которых  может быть успешно применена трансплантация стволовых клеток, достигает нескольких десятков. Основное внимание уделяется лечению злокачественных новообразований, различных форм лейкозов и других болезней крови. Появляются сообщения об успешной трансплантации стволовых клеток при заболеваниях сердечно-сосудистой и нервной систем. Разработаны международные протоколы лечения рассеянного склероза. Проводятся многоцентровые исследования при лечении инфаркта миокарда и сердечной недостаточности. Ищутся подходы к лечению инсульта, болезни Паркинсона и Альцгеймера.

Исследования, как эмбриональных стволовых клеток, так и стволовых клеток взрослого организма ведутся чрезвычайно активно, в мировой научной прессе что ни день появляются все новые сообщения о достижениях ученых: одним удалось получить из стволовых клеток нейроны, другим - кожную или хрящевую ткань, третьим - вырастить сосуды, кость или даже челюсть.

Следующие 20 лет  биология будет расшифровывать, как  план строения организма упаковывается  в одну клетку.

Характеристика  стволовых клеток

 

Стволовые клетки - клетки, входящие в состав постоянно обновляющихся тканей животных и способные развиваться в различных направлениях, в пределах тканевой дифференцировки. Стволовые клетки делятся на эмбриональные и соматические, т.е. клетки взрослого организма. Эмбриональные выделяются из эмбриона на ранней стадии развития.

Стволовые клетки привлекли большой интерес как  ученых, так и широкой общественности не только тем, что вполне могут стать ключом к волшебному исцелению возрастных заболеваний сердца, но и тем, что их непосредственное использование в медицине выглядит очень притягательно. Специалистами в области клеточных технологий созданы новейшие методики и соответствующие устройства по получению стволовых клеток не только из ткани костного мозга, но и из периферической крови, плаценты, пуповинной крови. Клиническая практика показывает высокую лечебную эффективность их использования в различных профилях практической медицины (сердечно-сосудистые заболевания, болезни печени, органов пищеварения, кроветворной системы, опорно-двигательного аппарата, нервной системы, психической сферы, почек, мужской и женской половой сферы и др.).

Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам  организма — и кожным, и нервным, 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.Фриденштейн с соавторами обнаружили стволовые клетки в мезенхиме (строме) «взрослого» костного мозга, в; дальнейшем их стали называть стромальными клетками.

Что же такое стволовые клетки, и какие именно качества делают их особыми?

Стволовые клетки — это 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 можно выделять и растить в  культуре ткани. При этом образуются шарообразные клеточные ассоциаты: скопления эмбриональных клеток называют эмбриоидными телами, а нейральных — нейросферами.