Большую часть эмбриональных стволовых клеток получают из эмбрионов, полученных в результате оплодотворения в пробирке. Для этого не используются яйцеклетки, оплодотворенные в женском теле.
Эмбриональные стволовые клетки
Выращивание клеток в лаборатории называется культивированием клеток. Человеческие эмбриональные стволовые клетки генерируют, помещая клетки из эмбриона, находящегося на доимплантационном периоде развития, в специальную емкость с питательной средой. Клетки делятся и распространяются по поверхности емкости. Внутренняя поверхность емкости обычно покрыта эмбриональными стволовыми клетками мыши, которые были предварительно обработаны таким образом, что они не могут делиться. Клетки мышей предоставляют поверхность, к которой могут крепиться стволовые клетки человека, а также необходимые питательные вещества. В настоящее время ученые нашли способ выращивать стволовые клетки человека без использования мышиных клеток. Это снижает риск передачи вирусом и других микроорганизмов от мышиных клеток человеческим клеткам.
Процесс генерирования эмбриональные клеток человека неэффективен - то есть, в результате этого процесса выделить стволовые клетки удается не всегда. Однако если клетки выживают, делятся и размножаются настолько, что им перестает хватать места, их размещают по нескольким емкостям, и так может повторяться много раз в течение длительного времени. Из небольшого изначального количества клеток могут получиться миллионы новых стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки, которые пролиферировали в лабораторных условиях в течение длительного времени, не дифференцируясь, и у которых не развились генетические аномалии, называются линией эмбриональных стволовых клеток.
На любой стадии процесса часть клеток может быть заморожена и перевезена в другие лаборатории для дальнейшего культивирования и экспериментирования.
Какие лабораторные тесты используются для идентификации эмбриональных стволовых клеток
На различных этапах выращивания стволовых клетокСтволовые клетки: на острие скандала ученые проводят тесты, чтобы проверить, обладают ли клетки основными свойствами эмбриональных стволовых клеток.
Стандартный набор тестов для этого пока не установлен, однако обычно в лабораториях используются несколько из следующих тестов:
- Стволовые клетки выращивают в течение нескольких месяцев, чтобы убедиться в том, что они способны к длительному росту и самообновлению. В течение этого времени ученые регулярно изучают клетки через микроскоп, чтобы убедиться в том, что они здоровые и недифференцированные;
- Использование специальных техник для выявления факторов транскрипции, которые обычно вырабатываются недифференцированными клетками (наиболее важными из них являются Nanog и Oct4). Факторы транскрипции помогают «включать» и «выключать» гены в подходящее время, что очень важно в процессе дифференциации и во время эмбрионального развития. В нашем случае факторы транскрипции Nanog и Oct4 связаны с сохранением недифференцированного состояния стволовых клеток и их способности к самообновлению;
- Изучение хромосом под микроскопом. Этот метод позволяет выявить повреждения хромосом и изменение их количества, но не генетические мутации клеток.
Тест на определение плюрипотентности стволовых клеток человека следующими способами:
- клеткам позволяют спонтанно дифференцироваться;
- клетками манипулируют так, чтобы они дифференцировались в клетки определенного типа;
- клетки вводят мыши с подавленной иммунной системыИммунная система - как она работает?, чтобы проверить, приведут ли они к формированию доброкачественной опухолиДоброкачественная опухоль - не всегда безопасна - тератомы.
Поскольку иммунная системы мыши подавлена, она не отвергнет стволовые клетки человека, и ученые смогут наблюдать за их ростом и дифференциацией. Тератомы обычно содержат смесь многочисленных дифференцированных или частично дифференцированных клеток - это является признаком того, что эмбриональные стволовые клетки могут формировать клетки разных типов.
Как стимулируется дифференцирование эмбриональных стволовых клеток
Пока эмбриональные стволовые клетки находятся в питательной среде и растут в подходящих для этого условиях, они остаются недифференцированными. Но если клетки получат возможность соединяться, образуя эмбриоидные тела, они начнут спонтанно дифференцироваться. В этом случае они могут формировать мышечные, нервные, и многие другие клетки. Хотя спонтанная дифференциация - это признак того, что культивированные клетки здоровы, она не является эффективным способов создания специализированных клеток.
Чтобы генерировать специализированные клетки определенных типов - к примеру, мышечные, кровяные, нервные - ученые стараются контролировать дифференциацию эмбриональных стволовых клеток. Они изменяют химический состав среды, в которой размножаются клетки, или модифицируют сами клетки, вводя в них определенные гены. За годы экспериментов ученые разработали несколько базовых протоколов или «рецептов» для направленной дифференциации эмбриональных стволовых клеток в специализированные клетки некоторых типов. Если будут созданы отлаженные механизмы, которые позволят направлять дифференциацию клеток определенным образом, это даст возможность в будущем получать клетки для лечения многих болезней. Среди заболеваний, которые теоретически можно будет лечить путем трансплантации клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток - болезнь ПаркинсонаБолезнь Паркинсона - когда разрушаются нервные окончания, диабет, повреждения спинного мозга, мышечная дистрофия Дюшенна, сердечно-сосудистые заболевания, потеря зрения и слуха.