Előadás a "klónozás" témában. Megkezdődött az őssejt klónozás Az emberi reproduktív klónozás

A régiek biztosak voltak a Phoenix madár létezésében, amely örökre újjászületett a hamvaiból. Az ókori egyiptomi isten, Hórusz újra és újra összegyűjtötte apja, Ozirisz testének darabjait minden irányba szétszórva, és édesanyja, Ízisz segítségével újjáélesztette. Nem meglepő, hogy a tudósok tározóinkban található coelenterate hidrának nevezték – regenerációs képessége egyszerűen mesés. Az embernél is megfigyelhető a szövetek regenerációja: a csontok összeolvadása, a bőr és az izmok gyógyulása, valamint a szervezetünkben folyamatosan végbemenő vér „teremtési” folyamata.

A vérképzés rejtélye kísértette kiváló tudósunkat, Alekszandr Alekszandrovics Makszimovot, aki 1916-ban kezdte el alkalmazni a szövettenyésztési módszert. Emlékezzünk vissza, hogy ennek a módszernek a kidolgozásáért 1912-ben Nobel-díjat kapott a francia A. Carrel, aki sokáig a tengerentúlon dolgozott. 1922-ben Maksimov elhagyta Oroszországot, és Chicagóban kötött ki, ahol a gyulladás és a vérképzés területén végzett kutatásokat.

1908-ban a gyulladásos folyamatok kutatásáért és a makrofágok felfedezéséért járó Nobel-díjat I.I. Mecsnyikov. A század eleji tudósokat foglalkoztatta a kérdés: honnan származik számos kötőszöveti sejt a gyulladás során, aminek következtében duzzanat, ínygyulladás és tályog képződik?

Makszimov feltételezte, hogy a kötőszövetben (vérben, csontvelőben, amely vérképzőszerv) a differenciálatlan, úgynevezett mesenchymális, vagy kambális sejtek életre megmaradnak, amelyek különböző vérsejtekké alakulhatnak, valamint csontok, inak, szalagok stb. „Nyugalomban lévő vándorsejteknek” is nevezte őket. A gyulladás során kialakuló új sejtek kialakulását ezen sejtek jelenlétével magyarázta.

Tisztázzunk néhány szót. A differenciálódás egy sejt „specializációja”, melynek során elsajátítja azokat a tulajdonságokat, amelyek a természet által rábízott funkció ellátásához szükségesek. Egy differenciálatlan sejt nem képes összehúzódni, mint egy izomsejt, nem képes elektromos jelet generálni, mint egy idegsejt, vagy nem képes inzulin hormont szintetizálni, mint a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek sejtjei. Azt is mondják, hogy a differenciálódási folyamat során a sejtek érnek.

Az éretlen sejtek neve általában a „robbanás”, azaz „labda” szót tartalmazza (a blastula az embriófejlődés gömb alakú szakasza, ahol a golyó falát egyetlen sejtréteg képviseli). A csont prekurzor sejtjét oszteoblasztnak nevezik; a barnuláskor sötétedő melanint szintetizáló melanocita előfutára a melanoblasztóma, az idegrendszer sejtjei pedig a neuroblasztok. Ezek az „elsődleges” sejtek valóban úgy néznek ki, mint a golyó: a neuro- és melanoblasztokban nincsenek felnőttkori stádiumra jellemző folyamatok, amelyek csak a differenciálódás során jelennek meg.

Makszimov hasonlót látott a kultúrákban. Így a „hematopoiesis közös ősének” a nagy limfocitát tekintette, amely egy primer mesenchymalis sejtből származik a kis limfocita stádiumán keresztül, amely egy viszonylag kis sejt, nagy maggal.

A "mesenchyme" szó görög eredetű, jelentése "közvetítő". Maksimov, követve a XIX. század embriológusait. úgy gondolták, hogy a mesenchyma a középső (ekto- és endoderma közötti) csíraréteg, amelyből kötőszövet és származékai erek, vér, porc és csont formájában képződnek. Ma már tudjuk, hogy a mesenchymalis sejtek az idegcső felső dorsalis (dorsalis) feléből kilökődnek, tehát ektodermális eredetűek is. Ez az oka annak, hogy egy neuron és egy limfocita sok hasonló génnel és tulajdonsággal rendelkezik.

Az őssejtek iránti érdeklődés az 1960-as években éledt újra, amikor J. Gurdon, az Oxfordi Egyetem embriológusa klónozott békákkal lepte el a világot. Gurdon kidolgozott egy módszert az egyik sejt magjának egy másik sejt citoplazmájába történő átvitelére.

Kísérleteihez szabad szemmel látható tojásokat vett, és eltávolította belőlük a magokat. Így kapott egy „enucleated” citoplazmát, amelybe normál körülmények között folyamatosan osztódó szomatikus sejteket (a bélhám nyálkahártyájának sejtjeit) ültetett át (kettős kromoszómakészlettel). Így Gurdon bélhám őssejteket használhatott klónozási kísérleteihez. De akkor senki sem nézte így a problémát.

Szinte Gurdon munkásságával egy időben kezdtek megjelenni olyan cikkek, amelyek az agy hippokampuszában zajló neurogenezis leírásával foglalkoztak. Először egyszerűen mikroszkóp alatt látták az új idegsejtek képződését, majd autoradiográfiával kezdték megerősíteni a megfigyeléseket, amelyek új DNS-molekulák szintézisét jelezték. Végül a folyamatot elektronmikroszkóppal igazolták. De az emberek még mindig meg vannak győződve arról, hogy „az idegsejtek nem állnak helyre”.

Gurdon azon töprengett, hogyan programozza át a petesejt citoplazmája a szomatikus sejtmagot, i.e. egy differenciált sejt magja. A sejt nem érik azonnal. Ehhez több sejtcikluson kell keresztülmennie.

Az őssejt nem lép be az érési folyamatba. Korábban azt hitték, hogy nem osztódik, mivel a sejtciklus „letartóztatási” állapotában van, i.e. mintha „fagyott” állapotban lenne. Mostanra azonban kiderült, hogy minden sokkal bonyolultabb, legalábbis a sejtkultúrákban. De erről lentebb bővebben.

A közelmúltban a kísérletezők, talán ökológusok hatására, továbbfejlesztették a rés fogalmát. Fülke- ez az a sejtkörnyezet, amelyben a sejt nem csak él, hanem ki is lép a letartóztatásból, hogy megkezdje a fejlődést.

A niche klasszikus példája a petefészek Graafi-vezikulája, amelyben a petesejt a nőstény egyed élete során sejtleállási állapotban maradhat. Egyébként megjegyezzük, hogy a megtermékenyítés pillanatáig a petesejt - a spermával ellentétben - kettős kromoszómakészletet tartalmaz (a második készletet csak a sperma beültetése után távolítják el). Így tisztán elméletileg a zigóta kialakulása előtt a petesejt kromoszómakészletét tekintve semmiben sem különbözik bármely más szomatikus sejttől.

Egy másik rés a szőrtüsző alja, ahol az őssejtek „élnek”, amelyekből melanociták képződnek. A neurogenezis rése a hippocampuson kívül a szubventrikuláris zóna is. Ez az agykamrákat körülvevő sejtréteg - üregek a féltekék mélyén, nyirokszerű folyadékkal töltve. Ebben a zónában folyamatosan új idegsejtek képződnek, amelyek aztán az orr felé vándorolnak. Ezt a felfedezést az 1990-es évek elején tették. és kísérletileg bevált!

A szagló neuronok folyamatosan érintkeznek a légkörben található különféle illékony anyagokkal. Számunkra aromákat és szagokat jelentenek, de a szagló idegsejtek számára mérgezőek, különösen nagy koncentrációban. Ezért folyamatosan új idegsejteket kell generálnunk, hogy pótoljuk hiányukat.

De ez nem csak a vegyszerekről szól. A szagló neuronok közelebb helyezkednek el az orrnyálkahártya felszínéhez, mint az összes többi idegsejt. A nyálkahártya hám által kiválasztott néhány mikronos nyálka választja el őket a külső környezettől. Az állandó vírustámadások pedig sokkal nagyobb veszélyt jelentenek a szagló idegsejtekre, különösen légúti betegségek járványai idején. Ezért a nasopharyngealis nyálkahártya a folyamatban lévő neurogenezis harmadik rését jelenti.

A folyóirat első számában Tudomány 1995-ben cikk jelent meg a humán hematopoietikus őssejtek izolálásáról és tulajdonságainak meghatározásáról. Az őssejtek előfordulási gyakorisága körülbelül 1:105 csontvelősejt. Nem sokkal előtte, 1994. november közepén a magazin Természet cikket publikált az önmegújuló, multipotens kérgi őssejtek patkányok embrionális agyából történő izolálásáról. Ez volt az őssejtek kísérleti vizsgálatának hajnala természetes fülkéikben és izolált kultúrákban.

Ezzel párhuzamosan az újraprogramozási folyamatok kutatása is kibontakozott. Fentebb már szóltunk magának a tojásnak és a citoplazmájába helyezett szomatikus sejt magjának átprogramozásáról. Ma már tudjuk, hogy az újraprogramozás megvalósítható petesejtek nukleáris és citoplazmatikus kivonatainak, valamint „primer” humán T-limfocitáknak a hozzáadásával.

Az átprogramozást a növekedési faktorok hozzáadása is megkönnyíti - speciális fehérjék, amelyek serkentik a sejtnövekedést és a reprodukciót. A tudósok elég régóta ismerik a növekedési faktorok hatását, ezért általában a sejttenyészetekhez adják az ezeket tartalmazó borjúvérszérumot. Célirányosabban cselekedhet, például sejteket tenyészthet más szövetek „képviselőivel”. Ez a sejtek szövettípusának megváltoztatását okozza. Tehát, ha bőrfibroblasztokat veszünk, és neuronális sejt-prekurzorok kivonatát adjuk a táptalajhoz, akkor a fibroblasztok elkezdenek szintetizálni az idegrost-fehérjét, ami nem jellemző rájuk. Még az is eljön, hogy a fibroblasztok idegfolyamatokat – dendriteket – fejlesztenek.

De mindezek a hatások irányítatlanok voltak. A modern megközelítés előnye az egyértelműen célzott hatás, amely bekapcsolja a kívánt géneket, ezáltal lehetővé teszi a sejtfejlődés szabályozását. Viszonylag régen, az onkológiai kutatások során izolálták az ún. FIL-t, a leukémia-szuppressziós faktort. Ez a fehérje, amely egy transzkripciós (transzkripciót aktiváló) faktor, elnyomja a mezodermális, különösen az izomsejtek fejlődését, és serkenti a neuronális differenciálódás megindulását. Elmondhatjuk, hogy átprogramozza az őssejteket, hogy idegsejtekké fejlődjenek.

A FIL remélhetőleg megoldja a klónozás egyik fontos problémáját. A tény az, hogy az embrionális őssejteknek, teljes pluripotenciájukkal, van egy kellemetlen tulajdonságuk - teratomákat, azaz csúnya növedékeket képeznek. Ebben a tekintetben sokkal jobb, ha felnőtt szervezetből származó őssejteket használunk, különösen, mivel a tudósok már megtanulták a szövetspecifitás határait „kitágítani”, vagyis egyes szövetek sejtjeinek utódait megszerezni más jellemzőkkel. szövetek.

De a felnőtteknek megvannak a maguk problémái, amelyek közül az egyik az alacsony proliferációs potenciáljuk (a sejtek elég gyorsan leállnak osztódni). Tehát a FIL hozzáadása e korlátozás megszüntetéséhez vezet: egy felnőtt egér csontvelőjéből izolált mezenchimális őssejtek több mint 80 osztódáson mentek keresztül a tenyészetben! Kinézetre a sejtek pontosan Makszimov sejtek: 8-10 mikron átmérőjűek, kerekek, nagy gömb alakú maggal és vékony citoplazmaperemekkel. Az osztódási képességet a telomerek megőrzése is megerősíti. Ne felejtsük el, hogy ezek a kromoszómák azon terminális szakaszai, amelyek egyszálú DNS-sel rendelkeznek. Minden osztódáskor ennek a DNS-nek 200-300 nukleotidja „levágódik”, ami lerövidíti a telomerhosszt. Egy bizonyos határ elérésekor a sejt elveszíti osztódási képességét, és apoptózison megy keresztül.

Az őssejtek, miután besugárzott állatba kerültek, helyreállítják a vérképzést, a máj epitéliumát, valamint a tüdő- és bélsejteket. Nem rendelkeznek a felnőtt sejtekre jellemző immunológiai membránfehérjékkel, amelyek normális esetben kiváltják a kilökődési reakciót. Ezen túlmenően magas a telomeráz aktivitásuk, egy olyan enzim, amely telomer DNS-t szintetizál. A tenyésztett sejtekben a telomerek átlagos hossza 27 kilobázis, azaz a génkód több ezer „betűje”. Ez az érték 40 sejtosztódás után „megáll”, és 102 után változatlan marad!

A csontvelősejtek fejlődésének az idegsejtek útján történő irányítására a tudósok bevezették a tenyészetbe az úgynevezett „Nurr” - „nukleáris (nukleáris) receptort”, amely a középagy prekurzoraira specifikus transzkripciós faktor. ” a dopamin neuronok fejlődési útján (amelyek halála parkinsonizmus kialakulásához vezet). Az így kapott dopamin neuronok elektrofiziológiai jellemzői megegyeznek a normál neuronokkal. Az ilyen neuronok átültetése után a parkinsonizmus modelljével rendelkező patkányokba a normál mancsmozgások helyreállnak.

Más kísérletek kimutatták, hogy az újraprogramozási folyamat legalább öt szakaszból áll. Első lépésben a Nurr gént citomegalovírus segítségével vitték át (természetesen módosították, hogy ne tudjon szaporodni a sejtekben), aminek eredményeként a tirozin-hidroxiláz gént stimulálták. Ez az enzim –OH csoportot ad a tirozin aminosavhoz, ami dopamin termelődését eredményezi. Emellett Nurr „felfedezte” a tubulin génjét is, azt a fehérjét, amelyből tubulusok és mikrotubulusok keletkeznek, amely nélkül idegsejt nem képzelhető el: a mikrotubulusok, mint ismeretes, neurotranszmittereket, például dopamint szállítanak a szinapszisokba, ahol kiszabadulnak.

A korai stádiumban az embrionális őssejtek is inzulinszintetizáló sejtekké alakulhatnak. Ez megnyitja az utat a cukorbetegek millióinak segítésére, akiknek nagy szüksége van erre a fehérjehormonra (csak az Egyesült Államokban évente 800 betegnél diagnosztizálják ezt).

Egy szakaszban lehetséges az őssejtek fejlődését a szerotonin neuronok útján irányítani. A szerotonin az egyik legfontosabb neurotranszmitter, hiánya különféle mentális zavarokhoz vezet, kezdve a depresszióval. Érdekes módon a neuronok fejlődése a fibroblasztok, azaz a kötőszövet (mezodermális) sejtjei növekedési faktorának hatásától függ. Ez ismét megerősíti a neuro- és mezoderma eredetének „egységének” tényét. A fibroblaszt növekedési faktor hozzáadása 2,5-szeresére növeli a szerotonin neuronok számát. Ugyanakkor a tirozin-hidroxilázzal rendelkező sejtek, azaz a dopaminsejtek száma csökken.

Ha a Nurr gén több kópiáját juttatják a sejtekbe, a tenyészetben a dopamin neuronok aránya 5-ről 50%-ra nő. Ha a 4. szakaszban még néhány stimulátort adunk a dopamin „ág” fejlődéséhez, akkor az ilyen sejtek száma közel 80% -ra nő.

Most az a feladat, hogy a kísérleteket a lehető leggyorsabban egerekről emberre vigyék át. Ez a probléma sok szempontból magához az őssejtek tenyésztésének technikájához kapcsolódik: tápláló (tápláló) egérsejtekre „ültetik”, és borjúvérplazmát (szérumot) adnak hozzá. Ez potenciálisan veszélyes, mert az emberi sejtek megfertőződhetnek állati retrovírusokkal. Az ilyen sejteket nem lehet emberek kezelésére használni. Ez lehetővé teszi az összes termék tesztelését standard tesztekkel AIDS, herpesz, hepatitis stb.

Azonban a közelmúltban szabadalmaztattak egy módszert, amely emberi izomsejteket használ tápláló sejtekként, és emberi szérum hozzáadásával serkenti a növekedést.

Egyelőre elsősorban állatokon végeznek kísérleteket. Számos gyakorlati és elméleti probléma megoldásához genetikailag minél „tisztább” anyagot kell beszerezni.

1 – a mag eltávolítása a tojásból; 2 – a limfocita diploid magjának „bevezetése”; 3 – blasztociszta stádium embrionális őssejtekkel; 4 – őssejtkultúra és belőlük származó embrió; 5 – béranya és egér; 6 – limfocita vétele normál egérből

Itt egy elméleti kitérőt kell tennünk. A helyzet az, hogy a limfocitákban folyamatosan előfordulnak úgynevezett génátrendeződések, vagy átrendeződések, az antitestek szintéziséért felelős génrégiók „megkeverése”. Ez a keveredés lehetővé teszi az immunsejtek számára, hogy reagáljanak a folyamatosan változó kórokozók különféle fehérjére. Normális esetben az immunrendszeren kívüli közönséges szövetekben ilyen elrendezések nem fordulnak elő. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy legalább részben megoldjuk az újraprogramozás problémáját, amely nagymértékben függ a tojás citoplazmájától. A limfociták kiválóan alkalmasak ennek a problémának a megoldására, mivel minden utóduk olyan klón, amely ugyanazokat a génmarkereket megtartja.

Két egértörzset hoztak létre: az egyik egy B-sejt leszármazottja, a másik pedig egy T-sejt leszármazottja. Meg kell jegyezni, hogy a limfocitákat meglehetősen nehéz újraprogramozni. A B-limfocita egerekben az immunglobulin gén átrendeződése volt minden szövetben, és életképesek voltak. De a T-limfocita utódai „összeférhetetlennek” bizonyultak az élettel - az embriók a méhben meghaltak, és az egyetlen született, aki halottnak bizonyult. Így a monoklonális utódnemzedék megszerzésére irányuló kísérlet a sejtek eltérő potenciálját, átprogramozási képességét vagy képtelenségét, valamint egyéb problémák jelenlétét mutatta. Tehát még vissza kell térnünk azokhoz a csontvelői őssejtekhez, amelyekről Makszimov írt, bár ezek potenciálja meglehetősen korlátozott, ha egy organizmusról beszélünk, és nem egy tenyészetről, ahová a differenciálódás különböző szakaszaiban különböző gének kerülhetnek be.

Az egyik kísérletben egy másik vonal 2000 csontvelősejtjét vittük át az egyik vonalba besugárzott (elölt csontvelővel rendelkező) egerekbe. Utóbbiak genetikai markert hordoztak, aminek köszönhetően az egyik anyag hatásának kitéve elkékültek. 12 hét elteltével a recipiens vérsejtjeinek 80-95%-a megfestődött. 4 hónap elteltével az egereket leöltük. A tudósok nem tudtak kékre festett idegsejteket látni az agy egyes részein. A színesek (kevesebb, mint 5 sejt) pedig kerek alakúak voltak, és nem viseltek semmilyen folyamatot. Így a csontvelősejtek agysejtekké történő átalakulása nem történik meg a szervezetben.

Mivel az őssejtek az egész életen át a szervezetben maradnak, éljünk tovább, és ne legyünk betegek, hiszen az őssejteknek kell pótolniuk az elhalt és beteg sejteket szerveinkben. Azonban, mint mindenki tudja, ez nem így van.

Napjainkban a tudósok figyelmének nagy része a telomerekre irányul, mint a sejtosztódás fő szabályozóira, amelyek nélkül nem megy végbe a differenciálódás. Ha hibák vannak a telomerekben, vagy inkább a velük komplexben lévő fehérjékben, akkor a hosszuk felgyorsult lerövidülése következik be. Az egyik fehérjét Est-nek nevezték el, ami az „ever-shortening telomeres” rövidített angol kifejezése. Örökre rövidülő telomerek). Ez az állapot gyorsan korai sejthalálhoz vezet.

Az Est stimulálja a telomerázt, ami meghosszabbítja a DNS telomerjeit, ezáltal késlelteti a sejt életkorlátjának elérését. Úgy tűnik, minek mindezek a részletek, ha a tudósok már megtanulták szabályozni az őssejtek differenciálódását a kultúrában? Itt lehet ellenkezni.

Először is, a különböző egértörzsekből származó őssejtek eltérően ellenállnak a DNS-károsodásnak, például az ultraibolya fénynek. Különböző vonalak keresztezése során a 11-es kromoszómán egy „DNS-javító” lókuszt tártak fel, amely az életmolekula „megjavításáért” felelős, ha besugárzás vagy oxigén szabadgyökök hatására egy- és kétszálú törések keletkeznek benne. Ugyanez a lókusz található az emberi 11-es kromoszómán. Elképzelhető, hogy mindez a telomerekhez kapcsolódik, hiszen ezekben is van két- és egyszálú DNS...

A differenciálódás szempontjából mind az embrionális, mind a felnőtt őssejtek egy olyan vonatot képviselnek, amely már elhagyta. Sokkal könnyebb lenne megérteni a sejtbiológia számos kérdését, ha a folyamatokat a kezdetektől fogva elemezhetnénk, mégpedig az ivarsejtekből. De az ivarsejtek kultúrája még nem volt...

És itt van a két legutóbbi üzenet. Mindenekelőtt differenciálódást lehetett megállapítani a spermatogónia tenyészetében - a herék őssejtekében, amelyekből a spermiumok képződnek. Ezt úgy érték el, hogy a telomeráz katalitikus egységét a spermatogóniákba vitték (ez a második ok, amiért a tudósok annyira érdeklődnek a telomerek iránt).

A spermagóniákat egy 6 napos egérből izolálták, majd retrovírus segítségével juttatták be beléjük a telomeráz gént. Ugyanakkor őssejteket kaptak - nagy kerek maggal és kis citoplazmaperemekkel (megint Maksimov!). És egy év tenyésztés után ezeknek az őssejteknek „friss” morfológiája volt.

Tartalmaznak egy RNS-kötő fehérjét, ami az őssejtekre jellemző, valamint az Oct transzkripciós faktort, amely a pluripotens embrionális sejtek fejlődéséhez szükséges. Ismeretes, hogy a hímeknél az Oct a spermatogonia differenciálódásáig és a spermatogenezis megindulásáig megmarad.

Úgy tűnik, hogy sok kudarc, amellyel a tudósok eddig találkoztak, összefügg... a petesejt tüszőből való kiszabadulásával! A tény az, hogy három réteg tápláló és védő sejt veszi körül, amelyek különösen a fent említett „letartóztatást” kényszerítik rá. A Connecticuti Egyetem tudósai úgy döntöttek, hogy izolálják az egész tüszőt, majd két fedőüveg közé „szendvicsítették”. A tüsző mérete 260-470 mikron, így kényelmesebb és könnyebb vele dolgozni, mint a „csupasz” tojással.

Annak érdekében, hogy megértsék, mi okozza a letartóztatást, a tudósok monoklonális antitesteket fecskendeztek be a G-fehérje úgynevezett stimuláló alegysége ellen mikropipettával a petesejtek membránja alá. A G-fehérjék olyan enzimek, amelyek nem az ATP, hanem a guanozin-trifoszfát (GTP) lebontásával termelnek energiát. Ezt az energiát különféle dolgokra fordítják, beleértve az adenilát-cikláz membránenzim stimulálását, amely ciklikus adenozin-monofoszfátot (cAMP) „készít” az ATP-ből.

Sejtmembrán különféle receptorokkal, ioncsatornákkal (Ca2+, Na+) és enzimekkel

A ciklikus AMP a citoplazmában zajló folyamatok legfontosabb szabályozója, beleértve a tojás életciklusának leállítását. A G-fehérje elleni monoklonális antitestek bejuttatása az adenilát-cikláz blokkolásához és a cAMP szintjének csökkenéséhez vezet, aminek eredményeként a leállás megszűnik, és a sejt meiózisba kerül. Ez az agyalapi mirigy luteinizáló hormonjának működését szimulálja, amely minden hónapban ugyanezt teszi a petefészkekben lévő egy adott tojással. Így nagyon valószínű, hogy hamarosan hallani fogunk a petesejtek tenyésztéséről, melynek segítségével a kutatók megérthetik a fejlődés legelső szakaszában (még a megtermékenyítés előtt) lezajló folyamatokat.

És még egy utolsó dolog. Nyilvánvalóan meg lehetett érteni a klónozással kapcsolatos egyéb hibák okát. Az a tény, hogy a klónozás megkezdéséhez és az őssejtek megszerzéséhez el kell távolítani a petesejt magját a citoplazmából, és be kell vezetni egy diploid szomatikus sejt magját a helyére. Ilyenkor a tojáshártya felszakadása révén a citoplazma akár egyharmada is kiszivárog a tápanyagokkal és szabályozó anyagokkal, fehérjékkel együtt. Emiatt a klónok nem életképesek.

Viszonylag hosszú ideje javasolták, hogy a petesejtek citoplazmáját két részre „osztják” – az egyik a sejtmagot tartalmazza, a másik pedig anélkül. Ez utóbbit „citoplasztnak” nevezték. Most Bayta Gábor, a koppenhágai Mezőgazdasági Intézet munkatársa azt javasolta, hogy a szomatikus sejt magját egyáltalán ne távolítsák el, hanem egyszerűen „egyesítsék” össze egy vagy két citoplaszttal. Ugyanakkor nincs szükség drága manipulátorokra és magasan képzett szakemberekre - a diákok vagy a laboratóriumi asszisztensek szó szerint mindent megtehetnek a terepen.

A módszert már tesztelték ausztrál tudósok, akik segítségével meredeken megnövelték a klónozott borjak „hozamát”: a tehenek méhébe átvitt 7 blasztocisztából – embrionális sejtek „golyócskájából” – hatot ültettek be a nyálkahártyába. és terhességhez vezetett, aminek következtében bikák és fiókák születtek. Emlékeztetünk arra, hogy Dolly, a bárány több mint 300 sikertelen próbálkozás eredményeként született meg.

Magazinok anyagai alapján TermészetÉs Tudomány.

– ötnapos embriók, amelyek a megtermékenyített petesejt osztódása során keletkező, majd embrióvá fejlődő sejtgömb. Ezekből szinte minden sejt keletkezhet, amely az emberi testet alkotja, és képes szaporodni is. Az őssejtvonalak laboratóriumi növesztésének és differenciálódásának a kívánt irányba terelésének képessége a kulcsa számtalan élet megmentésének a rosszindulatú daganatok kialakulásának szabályozásával, a stroke betegek mobilitásának helyreállításával, a cukorbetegség gyógyításával, a sérült gerincvelő szöveteinek regenerációjával, ill. és számos öregedéssel összefüggő betegség gyógyítása.

Az ilyen differenciálatlan sejtek a különféle kutatási munkákhoz szükségesek. Ezeknek a sejteknek a tanulmányozása segíteni fog nekünk a sejtdifferenciálódás és a de-differenciálódás mögött meghúzódó mechanizmusok tanulmányozásában.

A tudósok felismerik a más szövetekből származó, differenciálatlan sejtek értékét is, beleértve az úgynevezett „felnőtt” őssejteket is. A BIO támogatja ezen sejtek tanulmányozását. Az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete (NIH) és a Nemzeti Tudományos Akadémia (NAS) szerint azonban csak az embrionális őssejtek képesek bármilyen sejttípusra differenciálódni.

2000-ben az NIH rendeletet hirdetett, amely felhatalmazza a szövetségi alapok elosztását az embrionális őssejtkutatásra, amelyet szigorú korlátozások mellett és szövetségi felügyelet mellett kell lefolytatni. Az NIH stratégiája az, hogy fenntartsa az egyensúlyt az e kutatási területhez kapcsolódó orvosi, tudományos, hivatalos és etikai megfontolások között. A teljes blasztocisztától eltérően a belőle nyert őssejtek nem fejlődhetnek embrióvá. Az NIH támogatja a szövetségi alapokat a fagyasztott megtermékenyített petesejtekből nyert embrionális őssejtek kutatási felhasználására, de nem termelésére, amelyeket in vitro megtermékenyítésre szántak, de valamilyen okból nem ültetnek be, és meg kell semmisíteni.

egy gyűjtőfogalom egy gén, sejt vagy teljes szervezet laboratóriumi genetikailag pontos másolatainak létrehozására.

A BIO ellenzi az emberi reproduktív klónozást – a klónozási technikák használatát emberi lény létrehozására. A BIO volt az egyik első nemzeti szervezet, amely támogatta Bill Clinton elnök moratóriumát a teljes emberi klónozási kutatásra. A reproduktív klónozás túl veszélyes, és túl sok etikai és társadalmi kérdést vet fel.

Az emberi reproduktív klónozás magában foglalja egy személy szomatikus sejtjének (a nem spermiumnak vagy petesejtnek) a magjának izolálását, és egy megtermékenyítetlen petesejtbe történő bejuttatását a korábban eltávolított sejtmaggal. Ezt követően a beágyazott szomatikus sejtmaggal rendelkező petesejtet a helyettesítő anya méhébe ültetik be. Elméletileg ennek az eljárásnak a szomatikus sejtmag emberi donorjának pontos másolatának megszületéséhez kellene vezetnie.

A klónozás másik fajtája szintén szomatikus sejtmag transzferrel jár, de a petesejtet nem ültetik be a méhbe, hanem a laboratóriumban kezd el osztódni. A keletkező differenciálatlan sejteket egy ideig tenyésztik, majd a teljes sejttömegből izolálják a korlátlan osztódásra képes őssejteket, amelyek alapján embrionális őssejtvonalak képződnek, amelyek genetikailag azonosak a sejtként szolgáló szomatikus sejttel. a sejtmag donorja. Az ilyen sejtek azonban már akkor sem képesek embriót létrehozni, ha beültetik őket a méhbe.

Genetikailag azonosak a páciens sejtjeivel, óriási terápiás potenciállal rendelkeznek. Bizonyos körülmények között új szövetek keletkezhetnek, amelyek felhasználhatók a különféle betegségek, például a cukorbetegség, az Alzheimer- és a Parkinson-kór, a különböző típusú rák és a szívbetegségek által okozott károsodások helyreállítására. Ez a kutatás bőr-, porc- és csontszövet létrehozásához vezethet az égési sérülések kezelésére, valamint idegszövetek kialakulásához a gerincvelő- és agysérülésben szenvedők számára. Kutatások folynak a sejtek differenciálódását irányító külső ingerek, gének és struktúrák azonosítása irányában is, és olyan egész szerveket alakítanak ki, amelyek különböző típusú szöveteket foglalnak magukban. A szomatikus sejt magtranszfer módszerének köszönhetően a laboratóriumi körülmények között termesztett szervek és szövetek genetikailag azonosak lesznek a páciens szöveteivel, és ennek megfelelően nem vezetnek kilökődési reakciók kialakulásához. A klónozás ezen alkalmazását gyakran terápiás klónozásnak vagy szomatikus sejtnukleáris transzfernek (SCNT) nevezik.

Az egyik ok, amiért a szomatikus sejtmag transzferrel kapcsolatos munka fontos, az az átprogramozási folyamatok megértésének fontossága – azok a mechanizmusok, amelyek révén a petesejt befogadja egy felnőtt sejt genetikai anyagát, és visszaadja azt a differenciálatlan sejtre jellemző állapotba. Az ebben az esetben lezajló folyamatok részleteinek ismerete lehetővé teszi, hogy a teljes folyamatot laboratóriumi körülmények között, donorpeték felhasználása nélkül lehessen végrehajtani.

Tekintettel a sejtklónozásban rejlő hatalmas lehetőségekre a különböző betegségek kezelésében, valamint a sérült szervek és szövetek működésének helyreállításában, az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia 2002-ben kiadott egy dokumentumot, amely támogatja a klónozás terápiás célú alkalmazását, de ellenzi a reproduktív klónozást. A BIO teljes mértékben támogatta az akadémia munkatársainak megállapításait és nézeteit.

Evgenia Ryabtseva
„Commercial Biotechnology” online magazin http://www..org.
Folytatjuk.

Az emberi klónozás egyik akadályát sikeresen leküzdték azok a tudósok, akik bőrt használtak embrionális őssejtek előállítására.

Ebben a szakaszban, tekintettel arra, hogy a valódi emberi embriók felhasználását elkerülték, a klónozás várhatóan nagymértékben segít a terápiákban, beleértve az őssejtkezelést is.

Amerikai kutatók szerint nem érdekli őket magának az embernek a klónozása, és nem hiszik el, hogy az új technikát ebbe az irányba lehetne használni. Az általuk alkalmazott terápiás klónozás pusztán elméleti technikája azonban a kettősök rekonstrukciójának kezdetéhez vezethet – így a tudományos és vallási világban nem kerülhetők el e témával kapcsolatos viták. A tudósoknak először sikerült ilyen módon emberi embriót létrehozniuk.

Dolly bárány klónozása, az első emlős, aki mesterségesen kapott életet felnőtt sejtből, a Roslyn Institute-ban (Edinburgh) ugyanazon a szomatikus sejtmag átvitelen alapult.

A folyamat során a donor sejt magja egy petesejtbe kerül, amelynek saját DNS-ét eltávolítják. A második sejtből egy korai embrió fejlődik, amely a donor klónja, mivel ugyanazokat a géneket tartalmazza. A tudósok óriási potenciált tulajdonítanak az embrióból vett őssejteknek: megfelelő megközelítéssel képesek a testben jelen lévő bármely szövetté fejlődni – az agytól a csontig.

A Cell folyóiratban megjelent új tanulmányban egy tudóscsoport az emberi bőrsejtek sejtmagját emberi petesejtbe helyezte át. Kialakultak az úgynevezett „blasztociszták” - az embrió korai stádiuma, amely egy 150 sejtből álló klasztert foglal magában, amelyekből őssejteket nyertek és laboratóriumban termesztettek.

Ezt megelőzően a tudósoknak már sikerült klónozniuk egy majom embriót, és „átalakítani” szárembrióvá. Az emberi sejtekkel ugyanezen folyamat megismétlésére tett kísérletek azonban eddig kudarcot vallottak. Kezdetben az emberi embrionális sejtek nem fejlődtek tovább a nyolcadik stádiumon túl, amelyet túl korainak tartottak ahhoz, hogy őssejtekké váljanak. A fő probléma az volt, hogy a petesejtünk sokkal törékenyebb szerkezet, mint a többi fajé.

A tanulmány vezetője, Shukhrat Mitalipov professzor, az Oregoni Egészségügyi és Tudományos Egyetemről azt állítja, hogy az eredmény új utakat nyit meg az őssejtek előállítására olyan betegek számára, akiknek a szövetei és szervei nem működnek. Ezek az őssejtek képesek öngyógyítani, pótolni a sérült sejteket, szöveteket, így közvetlenül segítik számos betegség lefolyásának és következményeinek enyhítését. Sőt, mivel az átprogramozott sejteket magától a pácienstől is el lehet venni, még csak nem is számolnak azzal a kockázattal, hogy szervezete elutasítja azokat.

Ebben a szakaszban az őssejtek többféle típusú sejtté fejlődhetnek, beleértve az ideg-, máj- és szívsejteket.

Az ember racionális létezése óta arra törekszik, hogy fiatal, egészséges legyen, és sokáig, jobb esetben örökké éljen. Nemcsak az ókori varázslók, sámánok és gyógyítók igyekeztek felfedezni az örök élet titkát, hanem a szovjet orvosok is dolgoztak a halhatatlanság Kreml pirulájának megalkotásán. Sajnos eddig az emberek tehetetlenek ebben a problémában. De az élet meghosszabbítása teljesen lehetségessé válik. A géntechnológia megjelenésével és fejlődésével ez lehetségessé válik élő szervek klónozása, ami önmagában is egy lépés az egészség és a hosszú élettartam felé.

Szerintem mindenki tudja, mi a klónozás. Klónozás többsejtű organizmusok vagy orvosi szervek - élő szervezetek pontos rekreációja, mesterséges születése (ivaros szaporodás nélkül), vagy részeinek létrehozása a sejtmagra gyakorolt ​​bizonyos hatások révén.

Bizonyos feltételek megteremtésével és a sejtmag befolyásolásával lehetséges a kívánt irányú fejlődésre kényszeríteni, egészen az elhalt szervezet teljes szaporodásáig genetikai anyaga jelenlétében. És ma már nem titok az ilyen munka.

A tudományos világ valami nagyszerűt tűzött ki: az emberi klónozást, miután 1996-ban kémcsőből megszületett egy jól ismert skót bárány, Dolly.

A 2005-ben elfogadott, az emberi klónozás tilalmáról szóló ENSZ-egyezmény azonban társadalmi-etikai és etikai-vallási okokból határozatlan időre felfüggesztett minden ilyen irányú munkát. Dollyt pedig 2003-ban betegség miatt elaltatták.

Egyébként egy kitömött Dollyt a Skót Nemzeti Múzeumban mutatnak be.

Oroszországban a 2002. május 20-i 54-FZ sz. szövetségi törvény „Az emberi klónozás ideiglenes tilalmáról” van érvényben.

Az egyezményt azonban nem minden ország írta alá, Kína is köztük volt. Éppen tegnap, 2015. szeptember 18-án a London Institute of Great Britain tudósai engedélyt kértek a kormányzati szabályozó hatóságtól az emberi embriók génjeinek módosítására. Ha megkapják az engedélyt, az Egyesült Királyság lesz Kína után a második ország, ahol ilyen munkát végeznek.

Erről szól az emberi klónozás. Az őssejtek területén végzett tudományos munka azonban ma is sikeresen folyik világszerte.

Mik azok az őssejtek?

Az emberi testben kétféle őssejtek találhatók: rendes Azokat a sejteket, amelyek egész életükben csak a rájuk háruló szövetreprodukciós szerepet töltik be, és vannak olyanok, amelyek képesek más típusú sejtekké alakulni, ezeket ún. egyetemes. Előbbi felnőtt szervezetben él, utóbbi azonban csak embrióból vehető ki, majd in vitro növeszthető. Ezek azok a sejtek, amelyek a sérült (beteg) sejteket pótolják a szervezetben. Az első probléma azonban az, hogy nem minden szervezet számára alkalmasak. Másodszor: vannak olyan esetek a kísérletekben, amikor a szervezetbe juttatott embrionális őssejtek ellenőrizhetetlenül osztódni kezdenek, teratoma daganatokat képezve.

Ezeket a problémákat a japán orvosok egy 2012-ben végzett fontos tudományos vizsgálat során oldották meg, amelyért Nobel-díjat kaptak. Telepítve Elméletileg életkortól függetlenül mindannyian klónok lehetünk önmagunknak, vagyis szerveinknek. A legkisebb bőrdarab, haj vagy akár vér is anyagul szolgálhat a legértékesebb univerzális sejtekhez, amelyek bármely szerv alapjául szolgálnak, legyen az csont, porc vagy a szem pupillája.

Természetesen mindez még mindig tisztán tudományos kutatás, évekbe telhet, amíg a bioanyagot egy kezelőközpont bármely laboratóriumában könnyen fel lehet növeszteni, és ugyanolyan könnyen vissza lehet juttatni a szervezetbe. Mielőtt a „beteg” vagy teljesen meghibásodott emberi szerveket helyettesítő ilyen műveletek lehetségesek lesznek, sok köztes kérdést meg kell oldani. De a döntésük nincs messze! És akkor minden genetikai károsodás a beteg sejtekben könnyen kijavítható.

És örülök, hogy Oroszországban sikeresen fejlődik az őssejtek tudományos kutatása. Így a Vavilov Orosz Általános Genetikai Intézetben a közelmúltban vért vettek a bőr őssejtjéből, egy szem rudimentumot, ők növesztettek először miniszívet és tovább folyik a munka a javításán...

A hollandok belet növesztettek, a japánok fogcsírát, és valamivel korábban retinasejteket szereztek, és most folyik a munka az inzulint termelő sejtek létrehozásán. A feladat nagyon nehéz. De képzeljük el, hány ember szabadul meg a világon súlyos betegségektől – cukorbetegségtől, Alzheimer-kórtól és Parkinson-kórtól.

És bár az elmélet nagyon távol áll a gyakorlattól, mégis biztató látni a klónozás gyors fejlődését, mint a biomedicina egyik ágát, és az emberek, különösen a kisgyermekek életének megmentésének lehetőségét.

Képaláírás A vizsgálat során klónozott embriókat használtak őssejtek kinyerésére

Amerikai tudósok szerint az emberi klónozással kapcsolatos ismeretek felhasználása embriók létrehozására „fontos mérföldkővé” vált az orvostudományban.

A klónozott embriókat őssejtek előállítására használták fel, amelyekből aztán szívizomot, csontot, agyszövetet és bármilyen más típusú sejtet lehet létrehozni az emberi szervezetben.

A kutatók azonban úgy vélik, hogy az őssejtek más forrásokból is beszerezhetők – olcsóbbak, egyszerűbbek és etikailag kevésbé ellentmondásosak.

A módszer ellenzői úgy vélik, hogy etikátlan emberi embriókon kísérletezni, és ennek betiltását szorgalmazzák.

Az őssejtek az orvostudomány egyik fő reménysége. Az új szövetek létrehozásának képessége segíthet például a szívroham vagy a gerincvelő-sérülés hatásainak kezelésében.

A klónozás a megoldás?

Már folynak kutatások embriókból vett őssejtek felhasználásával a látás helyreállítására.

De az ilyen sejtek idegenek a páciens számára, ezért a szervezet egyszerűen elutasítja őket. A klónozás megoldja ezt a problémát.

Az eljárás szomatikus sejtmagtranszfer technológián alapul, amely jól ismert azóta, hogy Dolly, a bárány 1996-ban az első klónozott emlős lett.

Felnőtt egyedtől bőrsejteket vettek, és a belőlük nyert genetikai információkat egy donorpeteba helyezték, amelyből előzőleg eltávolították a saját DNS-ét. Ezután elektromos kisülések segítségével stimulálták a tojás embrióvá történő fejlődését.

A kutatók azonban ezt nem tudták megismételni egy emberi petesejttel, amely osztódásnak indult, de nem fejlődött tovább a 6-12 sejtes stádiumon.

Hwang Woo Seok dél-koreai tudós azt állította, hogy őssejteket tudott létrehozni klónozott emberi embriókból, de kiderült, hogy meghamisította a tényeket.

Germinális hólyag

Képaláírás Egy oregoni tudóscsoportnak sikerült egy embrió fejlődését a csíravezikula szakaszába hoznia

A jelenlegi tanulmányban az Oregoni Egészségügyi és Tudományos Egyetem tudóscsoportja képes volt egy embrió kifejlődését a csíravezikulák állapotába hozni (körülbelül 150 sejt). Ez elegendő az őssejtek megszerzéséhez.

A kutatócsoport vezetője, Dr. Shukhrat Mitalipov elmondta: "Az ezzel a technológiával nyert őssejtek gondos elemzése megmutatta, hogy képesek különböző típusú sejtekké fejlődni, beleértve az idegsejteket, a májsejteket és a szívsejteket."

„Bár még sok a tennivaló egy biztonságos és hatékony őssejtkezelési eljárás létrehozásán, biztosak vagyunk abban, hogy jelentős előrelépéseket tettünk a regeneratív gyógyászatban használható sejtek létrehozásában” – tette hozzá.

"hihetőnek tűnik"

Chris Mason, a University College London regeneratív orvostudomány professzora szerint a kutatás megalapozott. "Nagyjából azt csinálták, amit a Wright fivérek (repülőgépeknél). Kivették a legjobbat abból, amit más kutatócsoportok korábban csináltak, és mindent összehoztak" - mondta Masen.

Az embriókból származó őssejtek kutatása kérdéseket vet fel az ilyen kutatások etikájával kapcsolatban. Probléma a donor petesejtek hiánya is.

Az új technológia bőrsejteket is használ, de ezeket fehérjék segítségével indukált pluripotens őssejtekké alakítja át.

Az új módszer kritikusai úgy vélik, hogy minden embrió, legyen az mesterséges vagy természetes, teljes értékű emberré fejlődhet, ezért erkölcstelen kísérleteket végezni velük. Úgy vélik, hogy a felnőtt szövetekből őssejteket kell nyerni.

Az új módszer hívei azonban azt állítják, hogy a segítségével nyert embriók soha nem lesznek képesek teljes értékű emberré fejlődni.