Стволовые клетки взрослых
Стволовые клетки взрослых - это недифференцированные клетки, которые находятся среди дифференцированных клеток в тканях и органах; они обладают способностью к самообновлению и могут превратиться в специализированные клетки тканей или органов. Основная задача стволовых клеток взрослых в живых организмах - поддерживать и восстанавливать ткани, в которых они находятся. Эти клетки также называются соматическими стволовыми клетками (то есть клетками тела, в противоположность зародышевым клеткам).
К настоящему времени взрослые стволовые клетки обнаружили в значительно большем количестве типов тканей, чем предполагалось ранее. Это натолкнуло ученых на следующий вопрос: можно ли использовать эти клетки для трансплантации? На самом деле, взрослые гематопоэтические стволовые, находящиеся в костном мозге, применяются для трансплантации уже на протяжение сорока лет. Теперь известно, что стволовые клетки есть также в сердце и в головном мозге. Если дифференциацию взрослых стволовых клеток получится контролировать в лабораторных условиях, эти клетки могут стать основой методов лечения, связанных с трансплантацией.
История изучения стволовых клеток взрослых началась около 60 лет назад. В 1950-х годах ученые обнаружили, что костный мозг содержит, как минимум, два вида стволовых клеток. Один вид - гематопоэтические или кроветворные стволовые клетки, формирует все типы кровяных клеток в организме. Другой вид - стромальные стволовые клетки костного мозга (или мезенхимальные клетки) был открыт несколько лет спустя. Они формируют клетки костной, хрящевой, соединительно и жировой ткани, а также клетки, способствующие образованию крови.
В 1960-х годах при изучении крыс ученые обнаружили два участка головного мозга, в которых содержались делящиеся клетки, в конце концов, становящиеся нервными клетками. Несмотря на эти открытия, большинство ученых считали, что мозг взрослого организма не может генерировать новые нервные клетки. Только в 1990-х годах научное сообщество согласилось с тем, что в зрелом мозге содержатся стволовые клетки, способные генерировать три основных вида клеток головного мозга: астроциты, олигодендроциты и нервные клетки (таким образом, выражение «нервные клетки не восстанавливаются» не соответствует действительности).
Где есть взрослые стволовые клетки и что они делают
Взрослые стволовые клетки были выявлены во многих органах и тканях, в том числе, в головном мозге, костном мозге, периферической крови, кровеносных сосудах, скелетных мышцах, коже, зубах, сердце, кишечнике, печение, эпителии яичников и яичках. Они находятся в особых областях тканей (которые называются нишами стволовых клеток). Стволовые клетки многих тканей является перицитами - так называются клетки, во внешнем слое которых есть маленькие кровеносные сосуды. Эти клетки могут не делиться в течение длительного времени, пока они не будут активизированы естественной потребностью в большем количестве клеток для поддержания нормального состояния тканей, болезнью или травмой.
Как правило, в каждой ткани содержится очень небольшое число стволовых клеток; после удаления из организма их способность к делению ограничивается, поэтому генерировать клетки в большом количестве трудно. Ученые во многих лабораториях пытаются найти лучшие способы выращивать большое число взрослых стволовых клеток и манипулировать ими так, чтобы они формировали специфические клетки, которые можно было бы использовать для терапии. В теории это позволило бы использовать клетки, полученные из костного мозга, для восстановления костной ткани, создавать клетки, отвечающие за выработку инсулина для лечения больных диабетом первого типа, и восстанавливать сердечную мышцу после инфаркта при помощи соответствующих клеток.
Как идентифицируются
Для идентификации взрослых стволовых клеток ученые используют следующие тесты:
- помечают клетки в живых тканях молекулярными маркерами и затем определяют тип специализированных клеток, который они генерируют;
- производят забор стволовых клеток у одного живого организма и пересаживают в другой, чтобы определить, «поселятся» ли они в той же ткани, из которой произошли.
Ключевые вопросы о взрослых стволовых клетках
Ученым еще предстоит найти ответы на многие вопросы о стволовых клетках, наиболее важные из которых следующие:
- Сколько всего есть видов взрослых стволовых клеток, и в каких тканях они находятся?
- Почему стволовые клетки остаются недифференцированными, когда все клетки вокруг них дифференцируются? Каковы характеристики их нищи, которая контролирует поведение клеток?
- Какие факторы контролируют пролиферацию и дифференциацию взрослых стволовых клеток?
- Какие факторы заставляют стволовые клетки перемещаться в те области, где произошли повреждения тканей, и как можно влиять на этот процесс, чтобы ускорить выздоровление?
Сходства и различия между эмбриональными и взрослыми стволовыми клетками
Одно из основных различий между ними заключается в том, что эмбриональные стволовые клетки являются плюрипотентными, то есть, могут стать клетками всех типов, а взрослые клетки могут становиться только клетками тех тканей, в которых они находятся.
Эмбриональные клетки в лабораторных условиях выращивать довольно легко. Взрослых стволовых клеток в зрелых тканях содержится мало, выделить их трудно, и методы выращивания из них достаточно большого количества клеток в лабораториях пока не разработаны. Это важное отличие, так как для эффективной терапии требуется большое количество клеток.
Ученые считают, что вероятность отторжения тканей, полученных из эмбриональных и взрослых стволовых клеток, также может быть разной. Сейчас считается, что ткани, получаемые из стволовых клеток взрослых, будут отторгаться с меньшей вероятностью. Это связано с тем, что для создания таких тканей будут использоваться собственные клетки пациента, которые иммунная система вряд ли воспримет как чужеродные.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) - это взрослые клетки, которые были генетически перепрограммированы таким образом, что они приобрели характеристики эмбриональных стволовых клеток. Хотя эти клетки соответствуют определяющим критериям плюрипотентных стволовых клеток, неизвестно, есть ли между ИПСК и эмбриональными стволовыми клетками клинически значимые различия. ИПСК мыши были впервые получены в 2006 году, человека - в конце 2007 года. До сих пор исследования показывали, что ИПСК человека обладают теми же характеристиками, что и эмбриональные стволовые клетки. Хотя в этой области нужны дополнительные исследования, уже сейчас ИПСК является полезным инструментов для разработки лекарств и моделирования болезней и ученые надеются, что им найдется применение в трансплантационной медицине.
В настоящее время для введения во взрослые клетки репрограммирующих факторов используются вирусы, и этот процесс нужно тщательно контролировать и тестировать, прежде чем его можно будет использовать для лечения людей. В опытах на животных вирус, использовавшийся для перепрограммирования клеток, иногда вызывал рак. Исследователи пытаются нейти способ перепрограммировать клетки, не применяя вирусы.
