Prezentacija na temu "kloniranje". Kloniranje matičnih ćelija je započelo Reproduktivno kloniranje ljudi

Drevni ljudi su bili uvjereni u postojanje ptice Feniks, vječno ponovno rođene iz pepela. Drevni egipatski bog Horus iznova je skupljao komade tijela svog oca Ozirisa razbacane na sve strane i oživljavao ga uz pomoć njegove majke Izide. Nije iznenađujuće što su naučnici u našim rezervoarima nazvali coelenterate hydra - njegova sposobnost regeneracije je jednostavno fantastična. Kod ljudi se opaža i regeneracija tkiva: spajanje kostiju, zacjeljivanje kože i mišića, te proces “stvaranja” krvi koji se neprestano odvija u našem tijelu.

Misterija hematopoeze proganjala je našeg izuzetnog naučnika Aleksandra Aleksandroviča Maksimova, koji je počeo da koristi metod kulture tkiva davne 1916. godine. Podsjetimo, za razvoj ove metode, Francuz A. Carrel, koji je dugo radio u inostranstvu, dobio je Nobelovu nagradu 1912. godine. Godine 1922. Maksimov je napustio Rusiju i završio u Čikagu, gde je vodio istraživanja u oblasti upale i hematopoeze.

Godine 1908. Nobelovu nagradu za istraživanje procesa upale i otkriće makrofaga dobio je I.I. Mechnikov. Naučnici su se početkom stoljeća bavili pitanjem: odakle dolaze brojne ćelije vezivnog tkiva tokom upale, što rezultira stvaranjem otoka, guma i apscesa?

Maksimov je pretpostavio da se u vezivnom tkivu (krv, koštana srž, koja je hematopoetski organ) doživotno čuvaju nediferencirane, takozvane mezenhimske ili kambijalne, ćelije koje se mogu pretvoriti u različite krvne ćelije, kao i kosti, tetive, ligamenti itd. Takođe ih je nazvao "lutajuće ćelije u mirovanju". Formiranje novih ćelija tokom upale objasnio je prisustvom ovih ćelija.

Hajde da razjasnimo neke reči. Diferencijacija je "specijalizacija" ćelije, tokom koje ona stiče svojstva neophodna za obavljanje funkcije koja joj je dodeljena po prirodi. Nediferencirana ćelija nije u stanju da se kontrahuje kao mišićna ćelija, da generiše električni signal kao nervna ćelija ili da sintetiše hormon inzulin kao ćelije Langerhansovih otočića u pankreasu. Takođe kažu da tokom procesa diferencijacije ćelije sazrevaju.

Obično naziv nezrelih ćelija sadrži reč „blast“, odnosno „lopta“ (blastula je sferna faza razvoja embriona, pri čemu je zid lopte predstavljen jednim slojem ćelija). Prekursorska stanica kosti naziva se osteoblast; prekursor melanocita, koji sintetiše tamni pigment melanin, zahvaljujući kojem tamnimo pri sunčanju, je melanoblastom, a ćelije nervnog sistema su neuroblasti. Ove „primarne“ ćelije zaista izgledaju kao kuglice: neuro- i melanoblasti nemaju procese karakteristične za odrasle faze, koji se pojavljuju samo tokom diferencijacije.

Maksimov je vidio nešto slično u kulturama. Stoga je smatrao da je „zajednički predak hematopoeze“ veliki limfocit, koji potiče od primarne mezenhimske ćelije preko stadijuma malog limfocita, koji je relativno mala ćelija sa velikim jezgrom.

Riječ "mezenhim" je grčkog porijekla i znači "posrednik". Maksimov, po uzoru na embriologe 19. veka. vjerovali da je mezenhim srednji (između ekto- i endoderme) zametni sloj, iz kojeg se potom formira vezivno tkivo i njegovi derivati ​​u obliku žila, krvi, hrskavice i kosti. Danas znamo da se mezenhimske ćelije izbacuju iz gornje dorzalne (dorzalne) polovine neuralne cijevi, pa imaju i ektodermalno porijeklo. Zbog toga neuron i limfocit imaju toliko sličnih gena i svojstava.

Interes za progenitorne ćelije ponovo je oživeo 1960-ih, kada je J. Gurdon, embriolog sa Univerziteta u Oksfordu, zadivio svet kloniranim žabama. Gurdon je smislio metodu za prenošenje jezgra jedne ćelije u citoplazmu druge.

Za svoje eksperimente uzeo je jaja vidljiva golim okom i uklonio jezgre iz njih. Tako je dobio “enukleisanu” citoplazmu u koju je presadio diploidna jezgra (sa duplim setom hromozoma) somatskih ćelija, koje se u normalnim uslovima neprestano dele (ćelije sluznice crevnog epitela). Stoga je Gurdon možda koristio crijevne epitelne matične stanice za svoje eksperimente kloniranja. Ali tada niko nije tako gledao na problem.

Gotovo istovremeno s Gurdonovim radom, počeli su se pojavljivati ​​članci posvećeni opisu neurogeneze u hipokampusu mozga. U početku je formiranje novih nervnih ćelija viđeno jednostavno pod mikroskopom, a zatim su zapažanja počela potvrđivati ​​autoradiografijom, koja je ukazala na sintezu novih molekula DNK. Na kraju, proces je potvrđen pomoću elektronskog mikroskopa. Ali ljudi su još uvijek uvjereni da se “nervne ćelije ne oporavljaju”.

Gurdon se pitao kako citoplazma jajeta reprogramira somatsko jezgro, tj. jezgro diferencirane ćelije. Ćelija ne sazrijeva odmah. Da bi se to postiglo, mora proći kroz nekoliko ćelijskih ciklusa.

Matična ćelija ne ulazi u proces sazrevanja. Ranije se vjerovalo da se ne dijeli, budući da je u stanju "zaustavljenosti" ćelijskog ciklusa, tj. kao u "zamrznutom" stanju. Međutim, sada se ispostavilo da je sve mnogo komplikovanije, barem u ćelijskim kulturama. Ali više o tome u nastavku.

Nedavno su eksperimentalisti, možda pod utjecajem ekologa, unaprijedili koncept niše. Niche- ovo je ćelijska sredina u kojoj ćelija ne samo da živi, ​​već i izlazi iz stanja zastoja da bi započela razvoj.

Klasičan primjer niše je Graafova vezikula jajnika, u kojoj jajna stanica može ostati u stanju stanične blokade tijekom cijelog života ženske osobe. Inače, napominjemo da do samog trenutka oplodnje jajna ćelija sadrži - za razliku od sperme - dvostruki set hromozoma (drugi set se uklanja tek nakon implantacije sperme). Dakle, čisto teoretski, prije formiranja zigota, jajna stanica se ne razlikuje od bilo koje druge somatske ćelije u smislu skupa hromozoma.

Druga niša je dno folikula dlake, gdje "žive" matične ćelije iz kojih se formiraju melanociti. Niša neurogeneze, pored hipokampusa, je i subventrikularna zona. Ovo je sloj ćelija koji okružuje moždane komore - šupljine u dubini hemisfera, ispunjene tekućinom sličnom limfi. U ovoj zoni se stalno formiraju nove nervne ćelije koje potom migriraju prema nosu. Ovo otkriće je napravljeno početkom 1990-ih. i eksperimentalno dokazano!

Olfaktorni neuroni su u stalnom kontaktu s raznim vrstama hlapljivih tvari u atmosferi. Za nas znače arome i mirise, ali za olfaktorne neurone su toksični, posebno u visokim koncentracijama. Stoga moramo stalno stvarati nove nervne ćelije kako bismo nadoknadili njihov nedostatak.

Ali ne radi se samo o hemikalijama. Olfaktorni neuroni se nalaze bliže površini nosne sluznice od svih ostalih nervnih ćelija. Od vanjskog okruženja odvaja ih nekoliko mikrona sluzi koju izlučuje mukozni epitel. A stalni virusni napadi predstavljaju mnogo veću opasnost za olfaktorne neurone, posebno tokom epidemija respiratornih bolesti. Zbog toga nazofaringealna sluznica predstavlja treću nišu tekuće neurogeneze.

U prvom broju časopisa Nauka Godine 1995. objavljen je članak o izolaciji i određivanju svojstava ljudskih hematopoetskih matičnih stanica. Učestalost pojavljivanja matičnih ćelija je oko 1 na 105 ćelija koštane srži. Nešto prije, sredinom novembra 1994., časopis Priroda objavio je članak o izolaciji samoobnavljajućih multipotentnih kortikalnih matičnih stanica iz embrionalnog mozga pacova. Ovo je bila zora eksperimentalnog proučavanja matičnih ćelija u njihovim prirodnim nišama i izolovanim kulturama.

Paralelno s tim, odvijala su se istraživanja procesa reprogramiranja. Gore smo već govorili o reprogramiranju samog jajeta i jezgra somatske ćelije smještene u njegovoj citoplazmi. Danas znamo da se reprogramiranje može postići dodavanjem nuklearnih i citoplazmatskih ekstrakata jaja, kao i „primarnih“ ljudskih T limfocita.

Reprogramiranje je također olakšano dodavanjem faktora rasta - posebnih proteina koji stimuliraju rast i reprodukciju stanica. Naučnici su odavno znali za djelovanje faktora rasta, pa se serum od teleće krvi, koji ih sadrži, obično dodaje u ćelijske kulture. Možete djelovati svrsishodnije, na primjer, kultivirati ćelije s "predstavnicima" drugih tkiva. To uzrokuje da ćelije mijenjaju tip tkiva. Dakle, ako uzmete fibroblaste kože i dodate ekstrakt prekursora neuronskih stanica u medij kulture, tada fibroblasti počinju sintetizirati protein nervnih vlakana koji je za njih nekarakteristično. Dolazi čak do toga da fibroblasti razvijaju nervne procese - dendrite.

Ali svi ti uticaji su bili neusmjereni. Prednost modernog pristupa je jasno ciljani efekat koji uključuje željene gene, čime se omogućava kontrola razvoja ćelija. Relativno davno, u toku onkoloških istraživanja, izolovan je takozvani FIL, faktor supresije leukemije. Ovaj protein, koji je faktor transkripcije (aktivacije transkripcije), potiskuje razvoj mezodermalnih, posebno mišićnih, ćelija i stimuliše početak diferencijacije neurona. Možemo reći da reprogramira matične ćelije da se razviju u nervne ćelije.

FIL će, nadamo se, riješiti jedan važan problem kloniranja. Činjenica je da embrionalne matične stanice, uz svu svoju pluripotentnost, imaju jedno neugodno svojstvo - formiraju teratome, odnosno ružne izrasline. U tom smislu, mnogo je bolje koristiti matične ćelije iz odraslog organizma, pogotovo jer su naučnici već naučili da „prošire“ granice specifičnosti tkiva, odnosno da dobiju potomke ćelija nekih tkiva sa karakteristikama drugih. maramice.

Ali odrasli imaju svoje probleme, od kojih je jedan njihov nizak proliferativni potencijal (ćelije prestaju da se dijele prilično brzo). Dakle, dodavanje FIL-a dovodi do uklanjanja ovog ograničenja: mezenhimske matične ćelije izolovane iz koštane srži odraslog miša podvrgnute su više od 80 podela u kulturi! Po izgledu, ćelije su upravo Maksimovljeve: 8-10 mikrona u prečniku, okrugle, sa velikim sfernim jezgrom i tankim obodom citoplazme. Sposobnost podjele potvrđuje i očuvanje telomera. Podsjetimo da su to krajnji dijelovi hromozoma koji imaju jednolančanu DNK. Sa svakom podjelom, 200-300 nukleotida ove DNK se "odsječe", što rezultira skraćenom dužinom telomera. Kada se dostigne određena granica, stanica gubi sposobnost dijeljenja i prolazi kroz apoptozu.

Matične ćelije, nakon prenošenja na ozračenu životinju, obnavljaju hematopoezu, epitel jetre, kao i ćelije pluća i creva. Oni nemaju proteine ​​imunološke membrane karakteristične za odrasle stanice koji normalno pokreću reakciju odbacivanja. Osim toga, imaju visoku aktivnost telomeraze, enzima koji sintetizira telomernu DNK. Prosječna dužina telomera u ćelijama kulture je 27 kilobaza, odnosno na hiljade "slova" genskog koda. Ova vrijednost se “uspostavlja” nakon 40 dioba ćelija i ostaje nepromijenjena nakon 102!

Kako bi usmjerili razvoj ćelija koštane srži putem neurona, naučnici su u kulturu uveli takozvani "Nurr" - "nuklearni (nuklearni) receptor", koji je transkripcijski faktor specifičan za prekursore srednjeg mozga, "usmjereni ” na putu razvoja dopaminskih neurona (čija smrt dovodi do razvoja parkinsonizma). Tako dobijeni dopaminski neuroni imaju iste elektrofiziološke karakteristike kao normalni. Nakon transplantacije takvih neurona u štakora s modelom parkinsonizma, vraćaju se normalni pokreti šapa.

Drugi eksperimenti su pokazali da se proces reprogramiranja sastoji od najmanje pet faza. U prvom koraku, Nurr gen je prebačen pomoću citomegalovirusa (prirodno modificiranog tako da se ne može razmnožavati u stanicama), uslijed čega je stimuliran gen tirozin hidroksilaze. Ovaj enzim dodaje -OH grupu aminokiselini tirozin, što rezultira proizvodnjom dopamina. Osim toga, Nurr je “otkrio” i gen za tubulin, protein od kojeg su napravljeni tubuli i mikrotubuli, bez kojih se ne može zamisliti nervna stanica: mikrotubuli, kao što je poznato, prenose neurotransmitere, na primjer dopamin, do sinapsi, gdje se su pušteni.

U ranim fazama, embrionalne matične ćelije se takođe mogu pretvoriti u ćelije koje sintetišu insulin. Ovo otvara put da se pomogne milionima dijabetičara kojima je ovaj proteinski hormon toliko potreban (samo u SAD-u se to dijagnostikuje kod 800 pacijenata svake godine).

U jednoj fazi moguće je usmjeriti razvoj matičnih stanica putem serotoninskih neurona. Serotonin je također jedan od najvažnijih neurotransmitera, njegov nedostatak dovodi do raznih psihičkih poremećaja, počevši od depresije. Zanimljivo je da razvoj neurona zavisi od delovanja faktora rasta fibroblasta, odnosno ćelija vezivnog (mezodermalnog) tkiva. Ovo još jednom potvrđuje činjenicu "jedinstva" porijekla neuro- i mezoderma. Dodatak faktora rasta fibroblasta uzrokuje 2,5 puta povećanje broja serotoninskih neurona. Istovremeno se smanjuje broj ćelija sa tirozin hidroksilazom, odnosno dopaminskih ćelija.

Ako se više kopija Nurr gena unese u ćelije, udio dopaminskih neurona u kulturi raste sa 5 na 50%. Ako u 4. fazi dodamo još nekoliko stimulatora razvoja dopaminske "grane", tada se broj takvih stanica povećava na gotovo 80%.

Sada je zadatak pokušati prenijeti eksperimente s miševa na ljude što je brže moguće. Na mnogo načina, ovaj problem je povezan sa samom tehnikom uzgoja matičnih ćelija: one se „posađuju“ na hranilice (hranjive) ćelije miša i dodaju im plazmu (serum) krvi teleta. Ovo je potencijalno opasno jer ljudske stanice mogu biti inficirane životinjskim retrovirusima. Takve ćelije se ne mogu koristiti za liječenje ljudi. Ovo omogućava da se svi proizvodi testiraju standardnim testovima na AIDS, herpes, hepatitis itd.

Međutim, nedavno je patentirana metoda koja koristi ljudske mišićne ćelije kao hranidbene ćelije i dodaje ljudski serum za stimulaciju rasta.

Za sada se eksperimenti uglavnom izvode na životinjama. Za rješavanje mnogih praktičnih i teorijskih problema potrebno je nabaviti što je moguće više genetski „čistiji“ materijal.

1 – uklanjanje nukleusa iz jajeta; 2 – „uvođenje“ diploidnog jezgra limfocita; 3 – stadijum blastociste sa embrionalnim matičnim ćelijama; 4 – kultura matičnih ćelija i embrion iz njih; 5 – surogat majka i miš; 6 – uzimanje limfocita od normalnog miša

Ovdje treba napraviti jednu teorijsku digresiju. Činjenica je da se u limfocitima stalno dešavaju tzv. Ovo mešanje omogućava imunim ćelijama da reaguju na različite proteine ​​od patogena koji se stalno menjaju. Obično se takvi aranžmani ne javljaju u običnim tkivima izvan imunološkog sistema. To nam omogućava da barem djelimično riješimo problem reprogramiranja, koji u velikoj mjeri ovisi o citoplazmi jajeta. Limfociti su vrlo pogodni za rješavanje ovog problema jer su svo njihovo potomstvo klonovi koji zadržavaju iste genske markere.

Stvorena su dva soja miševa: jedan je potomak B-ćelija, a drugi potomak T-ćelija. Treba napomenuti da je limfocite prilično teško reprogramirati. B-limfocitni miševi su imali rearanžmane imunoglobulinskih gena u svim tkivima i bili su održivi. Ali pokazalo se da je potomstvo T-limfocita "nespojivo" sa životom - embriji su umrli u maternici, a jedini rođeni ispostavilo se da je mrtav. Dakle, pokušaj da se dobije monoklonsko potomstvo pokazao je različit potencijal ćelija, njihovu sposobnost ili nemogućnost reprogramiranja, kao i prisustvo drugih problema. Stoga ćemo se ipak morati vratiti matičnim stanicama koštane srži o kojima je pisao Maksimov, iako je njihov potencijal prilično ograničen ako govorimo o organizmu, a ne o kulturi, gdje se različiti geni mogu uvesti u različitim fazama diferencijacije.

U jednom od eksperimenata, 2 hiljade ćelija koštane srži druge linije prebačeno je na ozračene miševe jedne linije (sa ubijenom koštanom srži). Potonji su nosili genetski marker, zbog kojeg su postali plavi kada su bili izloženi jednoj od supstanci. Nakon 12 sedmica, 80 do 95% krvnih stanica primaoca je obojeno. Nakon 4 mjeseca, miševi su ubijeni. Naučnici nisu mogli da vide plavo obojene nervne ćelije u delovima mozga. A one koje su bile u boji (manje od 5 ćelija) imale su okrugli oblik i nisu nosile nikakve procese. Dakle, transformacija ćelija koštane srži u moždane ćelije se ne dešava u telu.

Budući da matične ćelije ostaju u tijelu cijeli život, trebamo živjeti duže i ne obolijevati, jer matične ćelije trebaju zamijeniti mrtve i bolesne u našim organima. Međutim, kao što svi znaju, to nije slučaj.

Danas je velika pažnja naučnika usmerena na telomere, kao glavne regulatore deobe ćelija, bez kojih ne može doći do diferencijacije. Kada postoje defekti na telomerima, odnosno u proteinima koji su u kompleksu s njima, dolazi do stanja ubrzanog skraćivanja njihove dužine. Jedan od proteina je nazvan Est, što je skraćeni engleski izraz za "stalno skraćivanje telomera" ( Svestrano skraćivanje telomera). Ovo stanje brzo dovodi do prerane ćelijske smrti.

Est stimuliše telomerazu, koja produžava telomere DNK, odgađajući tako dostizanje životne granice ćelije. Čini se, čemu svi ovi detalji ako su naučnici već naučili da kontrolišu diferencijaciju matičnih ćelija u kulturi? Ovdje se može prigovoriti.

Prvo, matične ćelije različitih sojeva miševa imaju različitu otpornost na oštećenje DNK, kao što je ultraljubičasto svjetlo. Ukrštanjem različitih linija otkriven je lokus "popravke DNK" na hromozomu 11, koji je odgovoran za "popravku" molekule života ako se u njoj formiraju jednolančani i dvolančani prekidi nakon zračenja ili djelovanja slobodnih radikala kisika. Isti lokus nalazi se na ljudskom hromozomu 11. Sasvim je moguće da sve ovo ima veze sa telomerima, jer i oni imaju dvo- i jednolančanu DNK...

Iz perspektive diferencijacije, i embrionalne i odrasle matične stanice predstavljaju vlak koji je već otišao. Bilo bi mnogo lakše razumjeti mnoga pitanja ćelijske biologije kada bismo mogli analizirati procese od samog početka, odnosno od gameta. Ali još nije bilo kulture gameta...

A evo i dvije najnovije poruke. Prije svega, bilo je moguće uspostaviti diferencijaciju u kulturi spermatogonije - matičnih stanica testisa iz kojih se formiraju spermatozoidi. To je postignuto prenošenjem katalitičke jedinice telomeraze u spermatogoniju (ovo je drugi razlog zašto su naučnici toliko zainteresovani za telomere).

Spermatogonije su izolirane iz miša starog 6 dana, nakon čega je gen za telomerazu uveden u njih pomoću retrovirusa. Istovremeno su dobijene matične ćelije - sa velikim okruglim jezgrom i malim rubom citoplazme (opet Maksimov!). I nakon godinu dana uzgoja, ove matične ćelije su imale „svježu“ morfologiju.

Sadrže protein koji se vezuje za RNK, koji je karakterističan za matične ćelije, kao i Oct transkripcioni faktor, neophodan za razvoj pluripotentnih embrionalnih ćelija. Poznato je da se kod mužjaka Oct zadržava do diferencijacije spermatogonije i početka spermatogeneze.

Čini se da su mnogi neuspesi sa kojima su se naučnici do sada susreli povezani sa... oslobađanjem jajne ćelije iz folikula! Činjenica je da je okružena sa tri sloja hranljivih i zaštitnih ćelija, koje joj, posebno, nameću gore pomenuto „hapšenje“. Naučnici sa Univerziteta u Konektikatu odlučili su da izoluju ceo folikul, a zatim ga "ugurali" između dva pokrovna stakla. Veličina folikula je 260-470 mikrona, tako da je praktičnije i lakše raditi nego s "golim" jajetom.

Kako bi razumjeli šta uzrokuje zastoj, naučnici su mikropipetom ispod membrane oocita ubrizgali monoklonska antitijela protiv takozvane stimulirajuće podjedinice G proteina. G-proteini su enzimi koji proizvode energiju razgrađujući ne ATP, već gvanozin trifosfat (GTP). Oni troše ovu energiju na razne stvari, uključujući stimulaciju membranskog enzima adenilat ciklaze, koji od ATP-a "pravi" ciklički adenozin monofosfat (cAMP).

Ćelijska membrana sa različitim receptorima, jonskim kanalima (Ca2+, Na+) i enzimima

Ciklični AMP je najvažniji regulator procesa u citoplazmi, uključujući zaustavljanje životnog ciklusa jajeta. Uvođenje monoklonskih antitela protiv G proteina dovodi do blokade adenilat ciklaze i pada nivoa cAMP, usled čega se prevladava zastoj i ćelija ulazi u mejozu. Ovo simulira djelovanje luteinizirajućeg hormona hipofize, koji svaki mjesec radi istu stvar s određenim jajnim stanicama u jajnicima. Tako da je sasvim moguće da ćemo uskoro čuti o kulturi jajnih stanica, uz pomoć koje će istraživači moći razumjeti procese koji se dešavaju u prvim fazama razvoja (čak i prije oplodnje).

I još jedna stvar. Očigledno je bilo moguće razumjeti razlog za druge kvarove povezane s kloniranim. Činjenica je da je za početak kloniranja i dobivanja matičnih stanica potrebno "ukloniti" jezgro oocita iz citoplazme i na njegovo mjesto uvesti jezgro diploidne somatske stanice. U tom slučaju, kroz puknuće membrane jajeta, istječe do trećine citoplazme sa svojim hranjivim i regulatornim tvarima i proteinima. Zbog toga klonovi nisu održivi.

Relativno dugo se predlaže da se citoplazma oocita "podijeli" na dvije polovine - jednu koja sadrži jezgro i jednu bez njega. Potonji se zvao "citoplast". Sada je Gabor Bayta s Poljoprivrednog instituta u Kopenhagenu predložio da se jezgro somatske ćelije uopće ne uklanja, već da se jednostavno "spoji" s jednim ili dva citoplasta. Istovremeno, nisu potrebni skupi manipulatori i visoko kvalificirani stručnjaci - sve mogu doslovno na terenu učiniti studenti ili laboratorijski asistenti.

Metodu su već testirali australski naučnici, koji su uz njenu pomoć naglo povećali "prinos" kloniranih teladi: od 7 blastocista - "kuglica" embrionalnih ćelija - prebačenih u matericu krava, šest je implantirano u mukoznu membranu. i dovelo do trudnoće, što je rezultiralo rođenjem bikova i pilića. Podsjetimo, ovca Doli je rođena kao rezultat više od 300 neuspješnih pokušaja.

Na osnovu materijala iz časopisa Priroda I Nauka.

– petodnevni embrioni, koji su klupko ćelija koje se formira tokom deobe oplođenog jajeta i potom se razvija u embrion. Oni mogu dovesti do skoro svake ćelije koja čini ljudsko tijelo, a također ima sposobnost reprodukcije. Sposobnost laboratorijskog uzgoja matičnih stanica i usmjeravanja njihove diferencijacije u željenom smjeru ključ je za spašavanje nebrojenih života kontrolom razvoja malignih tumora, vraćanjem mobilnosti oboljelima od moždanog udara, liječenjem dijabetesa, regeneracijom tkiva oštećene kičmene moždine i mozga i liječenju brojnih bolesti povezanih sa starenjem.

Takve nediferencirane ćelije su neophodne za različite istraživačke radove. Proučavanje ovih ćelija trebalo bi nam pomoći da proučimo mehanizme koji su u osnovi diferencijacije i dediferencijacije ćelija.

Naučnici također prepoznaju vrijednost nediferenciranih ćelija iz drugih tkiva, uključujući takozvane "odrasle" matične ćelije. BIO podržava rad na proučavanju ovih ćelija. Međutim, prema američkim nacionalnim institutima za zdravlje (NIH) i Nacionalnoj akademiji nauka (NAS), samo embrionalne matične ćelije mogu se diferencirati u bilo koju vrstu ćelije.

2000. godine NIH je objavio propis kojim se odobrava dodjeljivanje federalnih sredstava za istraživanje embrionalnih matičnih ćelija, koje se mora provoditi pod nizom strogih ograničenja i pod federalnim nadzorom. Strategija NIH-a je održavanje ravnoteže u medicinskim, znanstvenim, službenim i etičkim razmatranjima vezanim za ovu oblast istraživanja. Za razliku od cijele blastociste, matične ćelije dobivene iz nje ne mogu se razviti u embrion. NIH podržava federalna sredstva za istraživačku upotrebu, ali ne i proizvodnju, embrionalnih matičnih stanica dobivenih iz smrznutih oplođenih jajnih stanica koje su namijenjene vantjelesnoj oplodnji, ali iz nekog razloga nisu implantirane i moraju se uništiti.

je krovni izraz za proces stvaranja genetski tačnih kopija gena, ćelije ili cijelog organizma u laboratoriju.

BIO se protivi reproduktivnom kloniranju ljudi - korištenju tehnika kloniranja za stvaranje ljudskog bića. BIO je bila jedna od prvih nacionalnih organizacija koja je dala podršku moratoriju predsjednika Billa Clintona na cjelokupno istraživanje kloniranja ljudi. Reproduktivno kloniranje je previše opasno i postavlja previše etičkih i društvenih pitanja.

Ljudsko reproduktivno kloniranje uključuje izolaciju jezgra somatske ćelije (tjelesne ćelije koja nije spermatozoid ili jaje) osobe i uvođenje u neoplođeno jaje s prethodno uklonjenim jezgrom. Nakon toga, jajna ćelija sa ugrađenim nukleusom somatskih ćelija implantira se u matericu surogat majke. Teoretski, ovaj postupak bi trebao dovesti do rođenja tačne kopije ljudskog donora jezgra somatske ćelije.

Druga vrsta kloniranja također uključuje prijenos jezgre somatskih stanica, ali jajna stanica se ne implantira u maternicu, već se počinje dijeliti u laboratoriju. Nastale nediferencirane ćelije se kultivišu neko vreme, nakon čega se iz celokupne mase ćelija izoluju matične ćelije, sposobne za neograničenu deobu, na osnovu čega se formiraju linije embrionalnih matičnih ćelija, genetski identične somatskoj ćeliji koja je služila kao donor jezgra. Međutim, takve ćelije više nisu sposobne da daju embrion čak ni kada su implantirane u matericu.

Genetski identične ćelijama pacijenta, imaju ogroman terapeutski potencijal. Pod određenim uvjetima, mogu proizvesti novo tkivo koje se može koristiti za popravku oštećenja uzrokovanih raznim bolestima, kao što su dijabetes, Alchajmerova i Parkinsonova bolest, razne vrste raka i bolesti srca. Ovo istraživanje moglo bi dovesti do stvaranja kože, hrskavice i koštanog tkiva za liječenje pacijenata sa opekotinama, kao i nervnog tkiva za osobe s ozljedama kičmene moždine i mozga. Istraživanja se provode i u smjeru identifikacije vanjskih podražaja, gena i struktura koje usmjeravaju diferencijaciju stanica sa formiranjem čitavih organa, koji uključuju tkiva različitih tipova. Zahvaljujući korištenju metode nuklearnog transfera somatskih stanica, organi i tkiva uzgojeni u laboratorijskim uvjetima bit će genetski identični tkivima pacijenta i, shodno tome, neće dovesti do razvoja reakcija odbacivanja. Ova primjena kloniranja se često naziva terapijsko kloniranje ili prijenos jezgre somatskih stanica (SCNT).

Jedan od razloga zašto je važan rad na prijenosu jezgre somatskih stanica je važnost razumijevanja procesa reprogramiranja - mehanizama pomoću kojih jaje preuzima genetski materijal odrasle stanice i vraća ga u stanje karakteristično za nediferencirane stanice. Poznavanje detalja procesa koji se dešavaju u ovom slučaju omogućit će da se cijeli proces provede u laboratorijskim uvjetima bez upotrebe donorskih jajnih ćelija.

S obzirom na ogroman potencijal kloniranja ćelija za liječenje raznih bolesti i obnavljanje funkcije oštećenih organa i tkiva, 2002. godine Nacionalna akademija nauka SAD izdala je dokument koji podržava upotrebu kloniranja u terapeutske svrhe, ali se protivi reproduktivnom kloniranju. BIO je u potpunosti podržao nalaze i stavove akademskog osoblja.

Evgenia Ryabtseva
Online magazin “Commercial Biotechnology” http://www..org.
Nastavlja se.

Jednu od prepreka kloniranju ljudi uspješno su savladali naučnici koji su koristili kožu za stvaranje embrionalnih matičnih stanica.

U ovoj fazi, s obzirom na to da je izbjegnuta upotreba pravih ljudskih embrija, očekuje se da će kloniranje uvelike pomoći u terapijama uključujući liječenje matičnim stanicama.

Prema američkim istraživačima, oni nisu zainteresirani za kloniranje same osobe i ne vjeruju da se nova tehnika može koristiti u tom smjeru. Međutim, čisto teorijska tehnika terapijskog kloniranja koju su koristili može dovesti do početka rekonstrukcije dvojnika - pa se sporovi na ovu temu u znanstvenom i vjerskom svijetu ne mogu izbjeći. Naučnici su po prvi put uspjeli stvoriti ljudski embrion na ovaj način.

Kloniranje ovce Doli, prvog sisara koji je umjetno primio život iz odrasle stanice, na Roslyn institutu (Edinburg) zasnivalo se na istom prijenosu jezgra somatskih stanica.

Tokom ovog procesa, jezgro ćelije donora se prenosi u jaje, čija se vlastita DNK uklanja. Druga ćelija se razvija u rani embrion, koji je klon donora jer sadrži iste gene. Naučnici pripisuju ogroman potencijal matičnim stanicama uzetim iz embrija: uz pravilan pristup, one imaju sposobnost da se razviju u bilo koje tkivo prisutno u tijelu - od mozga do kosti.

U novoj studiji, objavljenoj u časopisu Cell, tim naučnika prenio je jezgro iz ćelija ljudske kože u ljudsko jaje. Formirane su takozvane "blastociste" - rani stadij embrija, koji uključuje klaster od 150 ćelija, iz kojih su dobijene matične ćelije i uzgajane u laboratoriju.

Pre toga, naučnici su već uspeli da kloniraju embrion majmuna i "transformišu" ga u embrion stabljike. Međutim, pokušaji da se isti proces ponovi sa ljudskim ćelijama do sada su propali. U početku se ljudske embrionalne ćelije nisu razvijale dalje od osme faze, što se smatralo prerano da bi postale matične ćelije. Ključni problem je bio taj što je naša jajna ćelija mnogo krhkija struktura od one drugih vrsta.

Vođa studije, profesor Šukhrat Mitalipov sa Univerziteta zdravlja i nauke u Oregonu, tvrdi da rezultat otvara nove načine za generisanje matičnih ćelija za pacijente sa disfunkcionalnim tkivima i organima. Ove matične ćelije su sposobne da se samoizleče, zamenjuju oštećene ćelije i tkiva, te stoga direktno pomažu u ublažavanju toka i posledica mnogih bolesti. Štaviše, budući da se reprogramirane ćelije mogu uzeti od samog pacijenta, rizik od njihovog odbacivanja od strane njegovog tijela se čak i ne razmatra.

U ovoj fazi, matične ćelije se mogu razviti u nekoliko različitih tipova ćelija, uključujući nervne, jetre i srčane ćelije.

Od vremena svog racionalnog postojanja, čovjek se trudi da bude mlad, zdrav i da živi dugo, ili još bolje, vječno. Ne samo da su drevni čarobnjaci, šamani i iscjelitelji nastojali otkriti tajnu vječnog života, već su i sovjetski ljekari radili na stvaranju kremaljske pilule besmrtnosti. Nažalost, do sada su ljudi nemoćni u ovom problemu. Ali produženje života postaje sasvim moguće. Pojavom i razvojem genetskog inženjeringa to postaje moguće kloniranje živih organa, što je samo po sebi korak ka zdravlju i dugovječnosti.

Mislim da svi znaju šta je kloniranje. Kloniranje višećelijski organizmi ili medicinski organi – tačna rekreacija, rađanje umjetno (bez spolnog razmnožavanja) živih organizama ili stvaranje njegovih dijelova određenim djelovanjem na jezgro ćelije.

Stvaranjem određenih uslova i uticajem na jezgro ćelije moguće je naterati je da se razvija u željenom pravcu, sve do potpune reprodukcije umrlog organizma u prisustvu njegovog genetskog materijala. I danas takav rad više nije tajna.

Naučni svijet je krenuo u nešto veliko: kloniranje ljudi nakon neviđenog rođenja poznate škotske ovce po imenu Dolly iz epruvete 1996. godine.

Međutim, Konvencija UN-a o zabrani kloniranja ljudi, usvojena 2005. godine, iz društveno-etičkih i etičko-religijskih razloga, obustavila je sav rad u ovom pravcu na neodređeno vrijeme. I sama Doli je eutanazirana 2003. godine zbog bolesti.

Inače, punjena Doli je izložena u Škotskom nacionalnom muzeju.

U Rusiji je na snazi ​​Federalni zakon “O privremenoj zabrani kloniranja ljudi” od 20. maja 2002. br. 54-FZ.

Međutim, nisu sve zemlje potpisale Konvenciju; Kina je bila jedna od njih. Upravo juče, 18. septembra 2015. godine, naučnici sa Londonskog instituta Velike Britanije zatražili su dozvolu od vladinog regulatora da modificiraju gene ljudskih embriona. Ako se dobije dozvola, Velika Britanija će postati druga zemlja nakon Kine u kojoj će se takav posao obavljati.

To je ono što je kloniranje ljudi. Međutim, naučni rad u oblasti matičnih ćelija danas se uspešno nastavlja širom sveta.

Šta su matične ćelije?

U ljudskom tijelu postoje dvije vrste matičnih ćelija: običanćelije koje tokom svog života obavljaju samo svoju ulogu u reprodukciji tkiva, a postoje i one koje su sposobne da se pretvore u druge vrste ćelija, tzv. univerzalni. Prvi žive u odraslom tijelu, ali drugi se mogu uzeti samo iz embrija i potom uzgajati in vitro. To su ćelije i načini za zamjenu oštećenih (bolesnih) stanica u tijelu. Međutim, prvi problem je što nisu pogodne za svaki organizam. Drugo: postoje slučajevi u eksperimentima kada se embrionalne matične stanice unesene u tijelo počnu nekontrolirano dijeliti, formirajući teratomske tumore.

Ove probleme su japanski lekari rešili tokom važne naučne studije koju su sproveli 2012. godine, za koju su dobili Nobelovu nagradu. Instalirano Svi mi, teoretski, bez obzira na godine, možemo biti klonovi za sebe, odnosno za svoje organe. Najmanji komad kože, kose ili čak krvi može poslužiti kao materijal za dobijanje onih najvrednijih univerzalnih ćelija, koje će poslužiti kao osnova za bilo koji organ, bilo da je to kost, hrskavica ili zjenica oka.

Naravno, sve je to još uvijek čisto znanstveno istraživanje; bit će potrebne godine da se biomaterijal lako uzgaja u bilo kojoj laboratoriji centra za liječenje i isto tako lako vrati u vaše tijelo. Prije nego što takve operacije zamjene “bolesnih” ili potpuno otkazanih ljudskih organa budu moguće, potrebno je riješiti mnoga međuproblema. Ali njihova odluka nije daleko! I tada će se svako genetsko oštećenje u oboljelim stanicama lako ispraviti.

I drago mi je da se u Rusiji naučna istraživanja o matičnim ćelijama uspješno razvijaju. Tako je na Ruskom institutu za opštu genetiku Vavilov nedavno dobijena krv iz matičnih ćelija kože, rudimenta oka, oni su prvi izrasli mini-srce i nastavljaju da rade na njegovom poboljšanju...

Holanđanima je uzgojeno crijevo, Japancima zubna klica, a nešto ranije dobili su stanice retine, a sada se radi na stvaranju stanica koje proizvode inzulin. Zadatak je veoma težak. Ali zamislite koliko će ljudi na svijetu biti oslobođeno teških bolesti – dijabetesa, Alchajmerove i Parkinsonove bolesti.

I iako je teorija jako daleko od prakse, ipak je ohrabrujuće vidjeti brzi razvoj kloniranja kao grane biomedicine i mogućnost spašavanja života ljudi, posebno male djece.

Naslov slike Tokom studije, klonirani embrioni su korišteni za dobijanje matičnih ćelija

Upotreba znanja o kloniranju ljudi za stvaranje embriona postala je "važna prekretnica" za medicinu, rekli su američki naučnici.

Klonirani embriji su korišteni za proizvodnju matičnih stanica, koje se zatim mogu koristiti za stvaranje srčanog mišića, kostiju, moždanog tkiva i bilo koje druge vrste stanica u ljudskom tijelu.

Međutim, istraživači vjeruju da se matične ćelije mogu dobiti iz drugih izvora – jeftinijih, jednostavnijih i manje etički kontroverznih.

Protivnici metode smatraju da je neetično eksperimentirati na ljudskim embrionima i pozivaju na zabranu toga.

Matične ćelije su jedna od glavnih nada medicine. Sposobnost stvaranja novog tkiva mogla bi pomoći, na primjer, u liječenju posljedica srčanog udara ili ozljede kičmene moždine.

Je li kloniranje rješenje?

Istraživanja se već provode korištenjem matičnih stanica uzetih iz embrija za vraćanje vida.

Ali takve ćelije su pacijentu strane, pa ih tijelo jednostavno odbacuje. Kloniranje rješava ovaj problem.

Proces se temelji na tehnologiji nuklearnog transfera somatskih stanica, koja je dobro poznata otkako je ovca Dolly postala prvi sisavac koji je kloniran 1996. godine.

Od odrasle osobe uzete su ćelije kože, a genetske informacije dobijene od njih stavljene su u jajnu stanicu donora, iz koje je prethodno uklonjena sopstvena DNK. Zatim je pomoću električnih pražnjenja stimulisan razvoj jajeta u embrion.

Međutim, istraživači nisu uspjeli ovo ponoviti s ljudskim jajnim stanicama, koje se počelo dijeliti, ali se nije razvilo dalje od stadija 6-12 ćelija.

Južnokorejski naučnik Hwang Woo Seok tvrdio je da je uspio stvoriti matične ćelije od kloniranih ljudskih embriona, ali se ispostavilo da je krivotvorio činjenice.

Germinalni mjehurić

Naslov slike Tim naučnika iz Oregona uspeo je da razvoj embriona dovede do stadijuma zametnih vezikula

U trenutnoj studiji, tim naučnika sa Univerziteta za zdravlje i nauku u Oregonu uspeo je da dovede razvoj embriona do stadijuma zametnih vezikula (otprilike 150 ćelija). Ovo je dovoljno za dobijanje matičnih ćelija.

Vođa istraživačkog tima dr Šukhrat Mitalipov rekao je: "Pažljiva analiza matičnih ćelija dobijenih ovom tehnologijom pokazala je njihovu sposobnost da se razviju u različite tipove ćelija, uključujući nervne ćelije, ćelije jetre i ćelije srca."

„Iako je potrebno još puno posla da se napravi siguran i efikasan proces liječenja matičnim ćelijama, uvjereni smo da smo napravili značajan napredak u stvaranju ćelija koje se mogu koristiti u regenerativnoj medicini“, dodao je.

"Izgleda uvjerljivo"

Chris Mason, profesor regenerativne medicine na Univerzitetskom koledžu u Londonu, rekao je da je istraživanje uvjerljivo. "Uradili su uglavnom ono što su braća Rajt uradila (za avione). Uzeli su najbolje od onoga što su druge istraživačke grupe ranije radile i sve to spojile", rekao je Masen.

Istraživanje matičnih ćelija izvedenih iz embriona postavlja pitanja o etici takvog istraživanja. Postoji i problem nedostatka donorskih jajnih ćelija.

Nova tehnologija također koristi ćelije kože, ali ih pomoću proteina pretvara u inducirane pluripotentne matične stanice.

Kritičari nove metode smatraju da se svi embriji, bilo da su umjetni ili prirodni, mogu razviti u punopravnu osobu, pa je nemoralno provoditi eksperimente s njima. Smatraju da je neophodno nabaviti matične ćelije iz tkiva odraslih.

Ali pristalice nove metode tvrde da se embriji dobijeni uz njegovu pomoć nikada neće moći razviti u punopravnu osobu.