Prezentare pe tema „clonarea”. Clonarea celulelor stem a început Clonarea reproductivă umană

Anticii erau încrezători în existența păsării Phoenix, veșnic renăscută din cenușă. Vechiul zeu egiptean Horus a adunat din nou și din nou bucăți din trupul tatălui său Osiris împrăștiate în toate direcțiile și l-a reînviat cu ajutorul mamei sale Isis. Nu este surprinzător faptul că oamenii de știință au numit hidra celenterata din rezervoarele noastre - capacitatea sa de a se regenera este pur și simplu fabuloasă. Regenerarea țesuturilor se observă și la om: fuziunea oaselor, vindecarea pielii și a mușchilor și procesul de „creare” a sângelui care are loc constant în corpul nostru.

Misterul hematopoiezei l-a bântuit pe extraordinarul nostru om de știință Alexander Aleksandrovich Maksimov, care a început să folosească metoda culturii tisulare încă din 1916. Să ne amintim că pentru dezvoltarea acestei metode, francezul A. Carrel, care a lucrat în străinătate multă vreme, a primit Premiul Nobel în 1912. În 1922, Maksimov a părăsit Rusia și a ajuns la Chicago, unde a efectuat cercetări în domeniul inflamației și al hematopoiezei.

În 1908, Premiul Nobel pentru cercetarea procesului de inflamație și descoperirea macrofagelor a fost acordat lui I.I. Mechnikov. Oamenii de știință de la începutul secolului au fost preocupați de întrebarea: de unde provin numeroase celule ale țesutului conjunctiv în timpul inflamației, ceea ce duce la formarea de umflături, gingii și abcese?

Maksimov a postulat că în țesutul conjunctiv (sânge, măduvă osoasă, care este un organ hematopoietic), celulele nediferențiate, așa-numitele mezenchimale sau cambiale, sunt conservate pentru viață, care se pot transforma în diferite celule sanguine, precum și oase, tendoane, ligamentele etc. El le-a numit și „celule rătăcitoare în repaus”. El a explicat formarea de noi celule în timpul inflamației prin prezența acestor celule.

Să lămurim câteva cuvinte. Diferențierea este „specializarea” unei celule, în timpul căreia aceasta dobândește proprietățile necesare pentru a îndeplini funcția care i-a fost atribuită de natură. O celulă nediferențiată nu este capabilă să se contracte ca o celulă musculară, să genereze un semnal electric ca o celulă nervoasă sau să sintetizeze hormonul insulină ca celulele insulelor Langerhans din pancreas. Ei mai spun că în timpul procesului de diferențiere, celulele se maturizează.

De obicei, numele celulelor imature conține cuvântul „blast”, adică „minge” (o blastula este o etapă sferică de dezvoltare a embrionului, peretele bilei fiind reprezentat de un singur strat de celule). Celula precursoare a osului se numește osteoblast; precursorul melanocitei, care sintetizează pigmentul întunecat melanina, datorită căruia ne întunecăm la bronzare, este melanoblastomul, iar celulele sistemului nervos sunt neuroblaste. Aceste celule „primare” arată într-adevăr ca niște bile: neuro- și melanoblastele nu au procese caracteristice stadiilor adulte, care apar doar în timpul diferențierii.

Maksimov a văzut ceva asemănător în culturi. Astfel, el a considerat „strămoșul comun al hematopoiezei” a fi un limfocit mare, care provine dintr-o celulă mezenchimală primară prin stadiul unui limfocit mic, care este o celulă relativ mică, cu un nucleu mare.

Cuvântul „mezenchim” este de origine greacă și înseamnă „intermediar”. Maksimov, urmând embriologii secolului al XIX-lea. credea că mezenchimul este stratul germinal mediu (între ecto- și endoderm), din care se formează apoi țesutul conjunctiv și derivații săi sub formă de vase, sânge, cartilaj și os. Astăzi știm că celulele mezenchimale sunt evacuate din jumătatea dorsală (dorsală) superioară a tubului neural, deci au și origine ectodermică. Acesta este motivul pentru care un neuron și un limfocit au atât de multe gene și proprietăți similare.

Interesul pentru celulele progenitoare a fost reînviat în anii 1960, când J. Gurdon, embriolog la Universitatea din Oxford, a uimit lumea cu broaște clonate. Gurdon a venit cu o metodă pentru a transfera nucleul unei celule în citoplasma alteia.

Pentru experimentele sale, a luat ouă vizibile cu ochiul liber și a îndepărtat nucleele din ele. Astfel, a obținut citoplasmă „enucleată”, în care a transplantat nuclei diploizi (cu un set dublu de cromozomi) de celule somatice, care în condiții normale se divid constant (celule ale mucoasei epiteliale intestinale). Astfel, Gurdon poate să fi folosit celule stem epiteliale intestinale pentru experimentele sale de clonare. Dar atunci nimeni nu a privit problema așa.

Aproape simultan cu munca lui Gurdon, au început să apară articole dedicate descrierii neurogenezei în hipocampul creierului. La început, formarea de noi celule nervoase a fost văzută pur și simplu la microscop, apoi observațiile au început să fie confirmate cu ajutorul autoradiografiei, care a indicat sinteza de noi molecule de ADN. În cele din urmă, procesul a fost confirmat folosind un microscop electronic. Dar oamenii sunt încă convinși că „celulele nervoase nu se recuperează”.

Gurdon s-a întrebat cum citoplasma oului reprogramează nucleul somatic, adică. nucleul unei celule diferențiate. Celula nu se maturizează imediat. Pentru a face acest lucru, trebuie să treacă prin mai multe cicluri celulare.

Celula stem nu intră în procesul de maturare. Anterior, se credea că nu s-a divizat, fiind într-o stare de „arestare” a ciclului celular, adică. parcă în stare „înghețată”. Cu toate acestea, acum se dovedește că totul este mult mai complicat, cel puțin în culturile celulare. Dar mai multe despre asta mai jos.

Mai recent, experimentaliștii, influențați poate de ecologisti, au avansat conceptul de nișă. Nişă- acesta este mediul celular în care celula nu numai că trăiește, ci și iese dintr-o stare de oprire pentru a începe dezvoltarea.

Un exemplu clasic de nișă este vezicula Graafiană a ovarului, în care ovulul poate rămâne într-o stare de stop celular pe toată durata vieții individului feminin. Apropo, observăm că până în momentul fertilizării, ovulul conține - spre deosebire de spermatozoizi - un set dublu de cromozomi (al doilea set este îndepărtat numai după implantarea spermatozoizilor). Astfel, pur teoretic, înainte de formarea unui zigot, celula ou nu este diferită de orice altă celulă somatică în ceea ce privește setul de cromozomi.

O altă nișă este partea inferioară a foliculului de păr, unde „trăiesc” celulele stem, din care se formează melanocitele. Nișa neurogenezei, pe lângă hipocamp, este și zona subventriculară. Acesta este un strat de celule care înconjoară ventriculii cerebrali - cavități în adâncurile emisferelor, umplute cu un fluid similar cu limfa. În această zonă se formează în mod constant noi celule nervoase, care migrează apoi spre nas. Această descoperire a fost făcută la începutul anilor 1990. și dovedit experimental!

Neuronii olfactivi sunt în mod constant în contact cu diferite tipuri de substanțe volatile din atmosferă. Pentru noi înseamnă arome și mirosuri, dar pentru neuronii olfactivi sunt toxici, mai ales în concentrații mari. Așa că trebuie să generăm în mod constant noi celule nervoase pentru a compensa deficiența lor.

Dar nu este vorba doar despre chimicale. Neuronii olfactivi sunt localizați mai aproape de suprafața mucoasei nazale decât toate celelalte celule nervoase. Ele sunt separate de mediul extern de câțiva microni de mucus secretat de epiteliul mucos. Și atacurile virale constante reprezintă un pericol mult mai mare pentru neuronii olfactiv, mai ales în timpul epidemilor de boli respiratorii. Acesta este motivul pentru care mucoasa nazofaringiană reprezintă a treia nișă a neurogenezei în curs.

În primul număr al revistei ŞtiinţăÎn 1995, a fost publicat un articol despre izolarea și determinarea proprietăților celulelor stem hematopoietice umane. Frecvența de apariție a celulelor stem este de aproximativ 1 din 105 celule de măduvă osoasă. Cu puțin timp înainte, la mijlocul lunii noiembrie 1994, revista Natură a publicat un articol despre izolarea celulelor stem corticale multipotente auto-reînnoite din creierul embrionar al șobolanilor. Acesta a fost începutul studiului experimental al celulelor stem în nișele lor naturale și culturi izolate.

În paralel cu aceasta, se desfășurau cercetări privind procesele de reprogramare. Am vorbit deja mai sus despre reprogramarea oului în sine și a nucleului celulei somatice plasat în citoplasma acestuia. Astăzi știm că reprogramarea poate fi realizată prin adăugarea de extracte nucleare și citoplasmatice de ouă, precum și de limfocite T umane „primare”.

Reprogramarea este facilitată și de adăugarea de factori de creștere – proteine ​​speciale care stimulează creșterea și reproducerea celulelor. Oamenii de știință știu despre acțiunea factorilor de creștere de destul de mult timp, așa că serul de sânge de vițel, care îi conține, este de obicei adăugat în culturile de celule. Puteți acționa mai intenționat, de exemplu, cultivați celule cu „reprezentanți” ai altor țesuturi. Acest lucru face ca celulele să schimbe tipul de țesut. Deci, dacă luați fibroblaste de piele și adăugați un extract de precursori ai celulelor neuronale în mediul de cultură, atunci fibroblastele încep să sintetizeze proteine ​​din fibrele nervoase care nu sunt caracteristice pentru ei. Se ajunge chiar la punctul în care fibroblastele dezvoltă procese nervoase - dendrite.

Dar toate aceste influențe au fost nedirecționate. Avantajul abordării moderne este un efect clar direcționat care activează genele dorite, permițând astfel controlul dezvoltării celulelor. Cu relativ mult timp în urmă, în cursul cercetărilor oncologice, a fost izolat așa-numitul FIL, un factor de supresie a leucemiei. Această proteină, care este un factor de transcripție (activarea transcripției), suprimă dezvoltarea celulelor mezodermice, în special musculare, și stimulează debutul diferențierii neuronale. Putem spune că reprogramează celulele stem pentru a se dezvolta în celule nervoase.

FIL va rezolva o problemă importantă a clonării. Faptul este că celulele stem embrionare, cu toată pluripotența lor, au o proprietate neplăcută - formează teratoame, adică creșteri urâte. În acest sens, este mult mai bine să folosiți celule stem dintr-un organism adult, mai ales că oamenii de știință au învățat deja să „extinde” limitele specificității tisulare, adică să obțină descendenții celulelor unor țesuturi cu caracteristicile altor țesuturi. șervețele.

Dar adulții au propriile lor probleme, dintre care una este potențialul lor de proliferare scăzut (celulele nu se mai divizează destul de repede). Deci, adăugarea de FIL duce la eliminarea acestei limitări: celulele stem mezenchimale izolate din măduva osoasă a unui șoarece adult au suferit peste 80 de diviziuni în cultură! În aparență, celulele sunt exact ale lui Maksimov: 8–10 microni în diametru, rotunde, cu un nucleu sferic mare și o margine subțire de citoplasmă. Capacitatea de a diviza este confirmată și de conservarea telomerilor. Să ne amintim că acestea sunt secțiunile terminale ale cromozomilor care au ADN monocatenar. Cu fiecare diviziune, 200-300 de nucleotide ale acestui ADN sunt „taiate”, rezultând în lungimea telomerilor scurtate. Odată atinsă o anumită limită, celula își pierde capacitatea de a se diviza și suferă apoptoză.

Celulele stem, după ce au fost transferate la un animal iradiat, refac hematopoieza, epiteliul hepatic, precum și celulele pulmonare și intestinale. Nu au proteinele membranare imunologice caracteristice celulelor adulte care declanșează în mod normal reacția de respingere. În plus, au activitate mare a telomerazei, o enzimă care sintetizează ADN-ul telomeric. Lungimea medie a telomerilor din celulele de cultură este de 27 kilobaze, adică mii de „litere” ale codului genei. Această valoare este „stabilită” după 40 de diviziuni celulare și rămâne neschimbată după 102!

Pentru a direcționa dezvoltarea celulelor măduvei osoase de-a lungul căii neuronilor, oamenii de știință au introdus în cultură așa-numitul „Nurr” - „receptor nuclear (nuclear)”, care este un factor de transcripție specific pentru precursorii mezencefalului, „direcționat”. ” pe calea dezvoltării neuronilor dopaminergici (a căror moarte duce la dezvoltarea parkinsonismului). Neuronii dopaminergici astfel obținuți au aceleași caracteristici electrofiziologice ca și cei normali. După transplantarea unor astfel de neuroni într-un șobolan cu un model de parkinsonism, mișcările normale ale labelor sunt restabilite.

Alte experimente au arătat că procesul de reprogramare constă din cel puțin cinci etape. În prima etapă, gena Nurr a fost transferată folosind un citomegalovirus (modificat în mod natural astfel încât să nu se poată reproduce în celule), în urma căruia a fost stimulată gena tirozinhidroxilazei. Această enzimă adaugă o grupare –OH la aminoacidul tirozină, rezultând producerea de dopamină. În plus, Nurr a „descoperit” și gena tubulinei, proteina din care sunt formați tubulii și microtubulii, fără de care nu se poate imagina o celulă nervoasă: microtubulii, după cum se știe, transportă neurotransmițători, de exemplu dopamina, la sinapse, unde ei. sunt lansate.

În stadiile incipiente, celulele stem embrionare se pot transforma, de asemenea, în celule de sinteză a insulinei. Acest lucru deschide calea pentru a ajuta milioane de diabetici care au atât de mult nevoie de acest hormon proteic (numai în SUA, 800 de pacienți sunt diagnosticați cu acest hormon în fiecare an).

Într-o etapă, este posibilă direcționarea dezvoltării celulelor stem de-a lungul căii neuronilor serotoninici. Serotonina este, de asemenea, unul dintre cei mai importanți neurotransmițători; deficiența ei duce la diferite tulburări mintale, începând cu depresia. Interesant este că dezvoltarea neuronilor depinde de acțiunea factorului de creștere al fibroblastelor, adică a celulelor țesutului conjunctiv (mezodermic). Acest lucru confirmă încă o dată faptul „unității” originii neuro- și mezodermului. Adăugarea factorului de creștere a fibroblastelor determină o creștere de 2,5 ori a numărului de neuroni serotoninici. În același timp, numărul de celule cu tirozin hidroxilază, adică celule dopaminergice, scade.

Dacă în celule sunt introduse mai multe copii ale genei Nurr, proporția neuronilor dopaminergici din cultură crește de la 5 la 50%. Dacă, în a 4-a etapă, adăugăm încă câțiva stimulatori ai dezvoltării „ramurii” dopaminei, atunci numărul acestor celule crește la aproape 80%.

Acum sarcina este să încercăm să transferăm experimentele de la șoareci la oameni cât mai repede posibil. În multe feluri, această problemă este asociată cu tehnica de cultivare a celulelor stem în sine: acestea sunt „plantate” pe celule de șoarece hrănitoare (hrănitoare) și adăugate cu plasmă de sânge de vițel (ser). Acest lucru este potențial periculos, deoarece celulele umane pot fi infectate cu retrovirusuri animale. Astfel de celule nu pot fi folosite pentru a trata oamenii. Acest lucru permite tuturor produselor să fie testate folosind teste standard pentru SIDA, herpes, hepatită etc.

Cu toate acestea, recent a fost brevetată o metodă care utilizează celule musculare umane ca celule de hrănire și adaugă ser uman pentru a stimula creșterea.

Deocamdată, experimentele sunt efectuate în principal pe animale. Pentru a rezolva multe probleme practice și teoretice, este necesar să obțineți un material cât mai „pur” din punct de vedere genetic.

1 – îndepărtarea nucleului din ou; 2 – „introducerea” nucleului diploid al unui limfocit; 3 – stadiul de blastocist cu celule stem embrionare; 4 – cultura de celule stem si embrioni din acestea; 5 – mama surogat și șoarecele; 6 – luarea unui limfocit de la un șoarece normal

Aici ar trebui să facem o digresiune teoretică. Faptul este că așa-numitele rearanjamente ale genelor, sau rearanjamente, „amestecarea” regiunilor genice responsabile de sinteza anticorpilor, au loc în mod constant în limfocite. Această amestecare permite celulelor imune să răspundă la o varietate de proteine ​​de la agenți patogeni în continuă schimbare. În mod normal, astfel de aranjamente nu apar în țesuturile obișnuite din afara sistemului imunitar. Acest lucru ne permite să rezolvăm cel puțin parțial problema reprogramării, care depinde în mare măsură de citoplasma oului. Limfocitele sunt potrivite pentru a rezolva această problemă, deoarece toți descendenții lor sunt clone care păstrează aceiași markeri genici.

Au fost generate două tulpini de șoareci: una a fost descendentă de celule B și cealaltă a fost descendentă de celule T. Trebuie remarcat faptul că limfocitele sunt destul de greu de reprogramat. Șoarecii cu limfocite B au avut rearanjamente ale genei imunoglobulinei în toate țesuturile și au fost viabili. Dar descendenții limfocitelor T s-au dovedit a fi „incompatibili” cu viața - embrionii au murit în uter, iar singurul născut s-a dovedit a fi mort. Astfel, o încercare de a obține descendență monoclonală a arătat un potențial diferit din partea celulelor, capacitatea sau incapacitatea acestora de a se reprograma, precum și prezența altor probleme. Așa că va trebui totuși să ne întoarcem la celulele stem din măduva osoasă despre care a scris Maksimov, deși potențialul lor este destul de limitat dacă vorbim despre un organism și nu despre o cultură, unde pot fi introduse diferite gene în diferite stadii de diferențiere.

Într-unul dintre experimente, 2 mii de celule de măduvă osoasă dintr-o altă linie au fost transferate la șoareci iradiați dintr-o linie (cu măduvă osoasă ucisă). Aceștia din urmă au purtat un marker genetic, datorită căruia au devenit albaștri atunci când au fost expuși la una dintre substanțe. După 12 săptămâni, 80 până la 95% din celulele sanguine ale primitorului au fost colorate. După 4 luni, șoarecii au fost uciși. Oamenii de știință nu au putut să vadă celulele nervoase colorate cu albastru în secțiuni ale creierului. Iar cele care erau colorate (mai puțin de 5 celule) aveau formă rotundă și nu suportau niciun proces. Astfel, transformarea celulelor măduvei osoase în celule cerebrale nu are loc în organism.

Deoarece celulele stem rămân în organism de-a lungul vieții, ar trebui să trăim mai mult și să nu ne îmbolnăvim, deoarece celulele stem ar trebui să le înlocuiască pe cele moarte și bolnave în organele noastre. Cu toate acestea, după cum știe toată lumea, acesta nu este cazul.

În zilele noastre, o mare parte din atenția oamenilor de știință se concentrează asupra telomerilor, ca principali regulatori ai diviziunii celulare, fără de care diferențierea nu poate avea loc. Atunci când există defecte în telomeri, sau mai degrabă în proteinele care sunt în complex cu acestea, apare o stare de scurtare accelerată a lungimii acestora. Una dintre proteine ​​a fost numită Est, care este o expresie engleză abreviată pentru „telomeri care se scurtează mereu” ( Scurtarea permanentă a telomerilor). Această condiție duce rapid la moartea prematură a celulelor.

Est stimulează telomeraza, care prelungește telomerii ADN, întârziind astfel atingerea limitei de viață a celulei. S-ar părea, de ce toate aceste detalii dacă oamenii de știință au învățat deja să controleze diferențierea celulelor stem în cultură? Se poate obiecta aici.

În primul rând, celulele stem de la diferite tulpini de șoareci au rezistență diferită la deteriorarea ADN-ului, cum ar fi lumina ultravioletă. Încrucișarea diferitelor linii a scos la iveală un locus de „reparare a ADN-ului” pe cromozomul 11, care este responsabil pentru „repararea” moleculei vieții dacă în ea se formează rupturi monocatenare sau duble după iradiere sau acțiunea radicalilor liberi de oxigen. Același loc se găsește pe cromozomul 11 ​​uman. Este foarte posibil ca toate acestea să aibă de-a face cu telomerii, deoarece au și ADN dublu și monocatenar...

Din perspectiva diferențierii, atât celulele stem embrionare, cât și cele adulte reprezintă un tren care a plecat deja. Ar fi mult mai ușor de înțeles multe probleme ale biologiei celulare dacă am putea analiza procesele de la bun început, și anume din gameți. Dar nu a existat încă o cultură a gameților...

Și iată cele mai recente două mesaje. În primul rând, a fost posibilă stabilirea diferențierii în cultura spermatogoniei - celulele stem ale testiculelor din care se formează spermatozoizii. Acest lucru a fost realizat prin transferul unității catalitice a telomerazei în spermatogonie (acesta este al doilea motiv pentru care oamenii de știință sunt atât de interesați de telomeri).

Spermatogoniile au fost izolate de la un șoarece în vârstă de 6 zile, după care gena telomerazei a fost introdusă în ele folosind un retrovirus. În același timp, s-au obținut celule stem - cu un nucleu rotund mare și o margine mică de citoplasmă (Maksimov din nou!). Și după un an de cultivare, aceste celule stem au avut o morfologie „proaspătă”.

Acestea conțin o proteină de legare a ARN, care este caracteristică celulelor stem, precum și factorul de transcripție Oct, care este necesar pentru dezvoltarea celulelor embrionare pluripotente. Se știe că la bărbați Oct se reține până la diferențierea spermatogoniei și la debutul spermatogenezei.

Se pare că multe dintre eșecurile pe care oamenii de știință le-au întâlnit până acum sunt legate de... eliberarea unui ou dintr-un folicul! Faptul este că este înconjurat de trei straturi de celule hrănitoare și protectoare, care, în special, îi impun „arestarea” menționată mai sus. Oamenii de știință de la Universitatea din Connecticut au decis să izoleze întregul folicul și apoi l-au „strâns” între două pahare de acoperire. Dimensiunea foliculului este de 260–470 de microni, deci este mai convenabil și mai ușor de lucrat decât cu un ou „god”.

Pentru a înțelege ce cauzează arestarea, oamenii de știință au injectat anticorpi monoclonali împotriva așa-numitei subunități de stimulare a proteinei G cu o micropipetă sub membrana ovocitului. Proteinele G sunt enzime care produc energie prin descompunerea nu ATP, ci guanozin trifosfat (GTP). Ei cheltuiesc această energie pe diverse lucruri, inclusiv stimularea enzimei membranare adenilat ciclază, care „face” adenozin monofosfat ciclic (cAMP) din ATP.

Membrană celulară cu diverși receptori, canale ionice (Ca2+, Na+) și enzime

AMP ciclic este cel mai important regulator al proceselor din citoplasmă, inclusiv oprirea ciclului de viață al oului. Introducerea de anticorpi monoclonali împotriva proteinei G duce la blocarea adenilat-ciclazei și la o scădere a nivelului de cAMP, în urma căreia stoparea este depășită și celula intră în meioză. Aceasta simulează acțiunea hormonului luteinizant al glandei pituitare, care face același lucru în fiecare lună cu un anumit ou în ovare. Deci, este foarte posibil să auzim în curând despre cultura de ovocite, cu ajutorul căreia cercetătorii vor putea înțelege procesele care au loc în primele etape de dezvoltare (chiar înainte de fertilizare).

Și un ultim lucru. Aparent, a fost posibil să înțelegem motivul altor eșecuri asociate cu cel clonat. Faptul este că pentru a începe clonarea și obținerea de celule stem, este necesar să „eliminăm” nucleul ovocitului din citoplasmă și să introduceți nucleul unei celule somatice diploide în locul său. În acest caz, printr-o ruptură a membranei oului, se scurge până la o treime din citoplasmă cu nutrienții și substanțele de reglare și proteinele sale. Din această cauză, clonele nu sunt viabile.

De mult timp s-a propus să se „împartă” citoplasma ovocitului în două jumătăți – una care conține nucleul și una fără acesta. Acesta din urmă a fost numit „citoplast”. Acum, Gabor Bayta de la Institutul Agricol din Copenhaga și-a propus să nu îndepărteze deloc nucleul unei celule somatice, ci pur și simplu să-l „contopească” cu una sau două citoplaste. În același timp, nu sunt necesari manipulatori scumpi și specialiști cu înaltă calificare - totul poate fi făcut literalmente pe teren de către studenți sau asistenți de laborator.

Metoda a fost deja testată de oamenii de știință australieni, care, cu ajutorul ei, au crescut considerabil „randamentul” vițeilor clonați: din 7 blastociste - „bile” de celule embrionare - transferate în uterul vacilor, șase au fost implantate în membrana mucoasă. si a dus la sarcina, care a dus la nasterea taurilor si a puilor. Să vă reamintim că oaia Dolly s-a născut în urma a peste 300 de încercări nereușite.

Pe baza materialelor din reviste NaturăȘi Ştiinţă.

– embrioni de cinci zile, care sunt o minge de celule formată în timpul divizării unui ovul fertilizat și care se dezvoltă ulterior într-un embrion. Acestea pot da naștere la aproape orice celulă care alcătuiește corpul uman și, de asemenea, au capacitatea de a se reproduce. Capacitatea de a crește linii de celule stem în laborator și de a le direcționa diferențierea în direcția dorită este cheia pentru salvarea a nenumărate vieți prin controlul dezvoltării tumorilor maligne, restabilirea mobilității pacienților cu AVC, vindecarea diabetului, regenerarea țesutului măduvei lezate și creier și vindeca numeroase boli asociate cu îmbătrânirea.

Astfel de celule nediferențiate sunt necesare pentru diferite lucrări de cercetare. Studierea acestor celule ar trebui să ne ajute să studiem mecanismele care stau la baza diferențierii și dediferențierii celulelor.

Oamenii de știință recunosc, de asemenea, valoarea celulelor nediferențiate din alte țesuturi, inclusiv așa-numitele celule stem „adulte”. BIO sprijină lucrările pentru studiul acestor celule. Cu toate acestea, conform Institutului Național de Sănătate din SUA (NIH) și Academiei Naționale de Științe (NAS), doar celulele stem embrionare se pot diferenția în orice tip de celulă.

În 2000, NIH a anunțat un regulament care autorizează alocarea de fonduri federale pentru cercetarea celulelor stem embrionare, care trebuie efectuată sub un set de restricții stricte și sub supraveghere federală. Strategia NIH este de a menține echilibrul în aspectele medicale, științifice, oficiale și etice legate de acest domeniu de cercetare. Spre deosebire de un blastocist întreg, celulele stem obținute din acesta nu se pot dezvolta într-un embrion. NIH sprijină fonduri federale pentru utilizarea în cercetare, dar nu pentru producția, a celulelor stem embrionare obținute din ouă fertilizate congelate care sunt destinate fertilizării in vitro, dar din anumite motive nu sunt implantate și trebuie distruse.

este un termen umbrelă pentru procesul de creare a unor copii exacte genetic ale unei gene, celule sau întreg organism în laborator.

BIO se opune clonării umane reproductive - utilizarea tehnicilor de clonare pentru a crea o ființă umană. BIO a fost una dintre primele organizații naționale care a venit în sprijinul moratoriului președintelui Bill Clinton asupra cercetării întregii clonări umane. Clonarea reproductivă este prea periculoasă și ridică prea multe probleme etice și sociale.

Clonarea reproductivă umană presupune izolarea nucleului unei celule somatice (celula corpului care nu este spermatozoid sau ovul) a unei persoane și introducerea acestuia într-un ovul nefertilizat cu nucleul îndepărtat anterior. După aceasta, oul cu un nucleu de celule somatice încorporat este implantat în uterul mamei surogat. Teoretic, această procedură ar trebui să ducă la nașterea unei copii exacte a donatorului uman a nucleului celulei somatice.

Un alt tip de clonare implică și transferul nuclear al celulelor somatice, dar ovulul nu este implantat în uter, ci începe să se dividă în laborator. Celulele nediferențiate rezultate sunt cultivate un timp, după care celulele stem sunt izolate din întreaga masă de celule, capabile de diviziune nelimitată, pe baza cărora se formează linii de celule stem embrionare, identice genetic cu celula somatică care a servit ca donatorul nucleului. Cu toate acestea, astfel de celule nu mai sunt capabile să dea naștere unui embrion chiar și atunci când sunt implantate în uter.

Genetic identice cu celulele pacientului, au un potențial terapeutic enorm. În anumite condiții, ele pot da naștere la un țesut nou care poate fi folosit pentru repararea daunelor cauzate de diferite boli, precum diabetul, bolile Alzheimer și Parkinson, diferite tipuri de cancer și boli de inimă. Această cercetare ar putea duce la crearea de piele, cartilaj și țesut osos pentru a trata pacienții cu arsuri, precum și țesut nervos pentru persoanele cu leziuni ale măduvei spinării și ale creierului. De asemenea, se efectuează cercetări în direcția identificării stimulilor externi, genelor și structurilor care direcționează diferențierea celulelor cu formarea de organe întregi, care includ țesuturi de diferite tipuri. Datorită utilizării metodei de transfer nuclear al celulelor somatice, organele și țesuturile crescute în condiții de laborator vor fi identice genetic cu țesuturile pacientului și, în consecință, nu vor duce la dezvoltarea reacțiilor de respingere. Această aplicare a clonării este adesea numită clonare terapeutică sau transfer nuclear de celule somatice (SCNT).

Unul dintre motivele pentru care munca asupra transferului nuclear al celulelor somatice este importantă este importanța înțelegerii proceselor de reprogramare - mecanismele prin care oul preia materialul genetic al unei celule adulte și îl readuce la starea caracteristică unei celule nediferențiate. Cunoașterea detaliilor proceselor care au loc în acest caz va permite ca întregul proces să se desfășoare în condiții de laborator fără utilizarea ovulelor donatoare.

Având în vedere potențialul enorm al clonării celulare de a trata diferite boli și de a restabili funcția organelor și țesuturilor deteriorate, în 2002, Academia Națională de Științe din SUA a emis un document care susține utilizarea clonării în scopuri terapeutice, dar se opune clonării reproductive. BIO a susținut pe deplin constatările și opiniile personalului academiei.

Evgenia Ryabtseva
Revista online „Biotehnologie comercială” http://www..org.
Va urma.

Unul dintre obstacolele în calea clonării umane a fost depășit cu succes de oamenii de știință care au folosit pielea pentru a genera celule stem embrionare.

În această etapă, având în vedere că utilizarea de embrioni umani reali a fost evitată, clonarea este de așteptat să ajute foarte mult în terapii, inclusiv tratamentul cu celule stem.

Potrivit cercetătorilor americani, ei nu sunt interesați să cloneze o persoană însuși și nu cred că noua tehnică poate fi folosită în această direcție. Cu toate acestea, tehnica pur teoretică a clonării terapeutice pe care au folosit-o poate duce la începutul reconstrucției dublelor - așa că disputele pe această temă în lumea științifică și religioasă nu pot fi evitate. Pentru prima dată, oamenii de știință au reușit să creeze un embrion uman în acest fel.

Clonarea oaiei Dolly, primul mamifer care a primit viața de la o celulă adultă în mod artificial, la Institutul Roslyn (Edinburgh) s-a bazat pe același transfer de nuclee de celule somatice.

În timpul acestui proces, nucleul unei celule donatoare este transferat într-un ou, al cărui ADN propriu este îndepărtat. A doua celulă se dezvoltă într-un embrion timpuriu, care este o clonă a donatorului, deoarece conține aceleași gene. Oamenii de știință atribuie un potențial enorm celulelor stem prelevate dintr-un embrion: cu abordarea corectă, acestea au capacitatea de a se dezvolta în orice țesut prezent în organism - de la creier la os.

Într-un nou studiu, publicat în revista Cell, o echipă de oameni de știință a transferat nucleul din celulele pielii umane într-un ou uman. S-au format așa-numitele „blastociste” - stadiul incipient al embrionului, care include un grup de 150 de celule, din care au fost obținute și crescute celule stem în laborator.

Înainte de aceasta, oamenii de știință au reușit deja să cloneze un embrion de maimuță și să-l „transforme” într-un embrion tulpină. Cu toate acestea, încercările de a replica același proces cu celulele umane au eșuat până acum. Inițial, celulele embrionare umane nu s-au dezvoltat dincolo de etapa a opta, care a fost considerată prea devreme pentru ca acestea să devină celule stem. Problema cheie a fost că celula noastră de ou este o structură mult mai fragilă decât cea a altor specii.

Liderul studiului, profesorul Shukhrat Mitalipov de la Universitatea de Sănătate și Știință din Oregon, susține că rezultatul deschide noi modalități de a genera celule stem pentru pacienții cu țesuturi și organe disfuncționale. Aceste celule stem sunt capabile să se autovindecă, înlocuind celulele și țesuturile deteriorate și, prin urmare, ajutând direct la atenuarea cursului și a consecințelor multor boli. Mai mult, deoarece celulele reprogramate pot fi luate de la pacient însuși, riscul respingerii lor de către organismul său nici măcar nu este luat în considerare.

În această etapă, celulele stem se pot dezvolta în mai multe tipuri diferite de celule, inclusiv celule nervoase, hepatice și inimii.

Din vremea existenței sale raționale, omul s-a străduit să fie tânăr, sănătos și să trăiască mult, sau mai bine zis, pentru totdeauna. Nu numai vrăjitorii, șamanii și vindecătorii din vechime au căutat să descopere secretul vieții eterne, ci și medicii sovietici au lucrat pentru a crea pilula nemuririi de la Kremlin. Din păcate, până acum, oamenii sunt neputincioși în această problemă. Dar extinderea vieții devine destul de posibilă. Odată cu apariția și dezvoltarea ingineriei genetice, devine posibil clonarea organelor vii, care în sine este un pas către sănătate și longevitate.

Cred că toată lumea știe ce este clonarea. Clonarea organisme pluricelulare sau organe medicale - recrearea exactă, nașterea artificială (fără reproducere sexuală) a organismelor vii sau crearea părților sale prin anumite efecte asupra nucleului celular.

Prin crearea anumitor condiții și influențarea nucleului unei celule, este posibilă forțarea acesteia să se dezvolte în direcția dorită, până la reproducerea completă a unui organism decedat în prezența materialului său genetic. Și astăzi o astfel de muncă nu mai este un secret.

Lumea științifică și-a pus ochii pe ceva grozav: clonarea umană după nașterea fără precedent a unei cunoscute oaie scoțiane pe nume Dolly dintr-o eprubetă în 1996.

Cu toate acestea, Convenția ONU privind interzicerea clonării umane, adoptată în 2005, din motive socio-etice și etico-religioase, a suspendat orice activitate în această direcție pentru o perioadă nedeterminată. Și Dolly însăși a fost eutanasiată în 2003 din cauza unei boli.

Apropo, o Dolly umplută este expusă la Muzeul Național Scoțian.

În Rusia, Legea federală „Cu privire la interzicerea temporară a clonării umane” din 20 mai 2002 nr. 54-FZ este în vigoare.

Cu toate acestea, nu toate țările au semnat Convenția; China a fost una dintre ele. Chiar ieri, 18 septembrie 2015, oamenii de știință de la Institutul din Londra din Marea Britanie au cerut permisiunea autorității guvernamentale de reglementare pentru a modifica genele embrionilor umani. Dacă se obține permisiunea, Regatul Unit va deveni a doua țară după China în care se vor desfășura astfel de lucrări.

Acesta este ceea ce înseamnă clonarea umană. Cu toate acestea, activitatea științifică în domeniul celulelor stem continuă cu succes în întreaga lume și astăzi.

Ce sunt celulele stem?

Există două tipuri de celule stem în corpul uman: comun celule care de-a lungul vieții îndeplinesc doar rolul atribuit de reproducere tisulară și există acelea care sunt capabile să se transforme în alte tipuri de celule, se numesc universal. Primele trăiesc într-un corp adult, dar cele din urmă pot fi luate doar dintr-un embrion și apoi crescute in vitro. Acestea sunt celulele și modalitățile de a înlocui celulele deteriorate (bolnave) din organism. Cu toate acestea, prima problemă este că nu sunt potrivite pentru fiecare organism. În al doilea rând: există cazuri în experimente când celulele stem embrionare introduse în organism încep să se dividă necontrolat, formând tumori teratom.

Aceste probleme au fost rezolvate de medicii japonezi în cadrul unui important studiu științific pe care l-au efectuat în 2012, pentru care au primit Premiul Nobel. Instalat Noi toți, teoretic, indiferent de vârstă, putem fi clone pentru noi înșine, adică pentru organele noastre. Cea mai mică bucată de piele, păr sau chiar sânge poate servi drept material pentru obținerea celor mai valoroase celule universale, care vor servi drept bază pentru orice organ, fie el, os, cartilaj sau pupila ochiului.

Desigur, toate acestea sunt încă o cercetare pur științifică; vor dura ani de zile pentru ca biomaterialul să fie ușor crescut în orice laborator al unui centru de tratament și, la fel de ușor, să fie returnat înapoi în corpul tău. Înainte ca astfel de operațiuni de înlocuire a organelor umane „bolnave” sau complet eșuate să fie posibile, multe probleme intermediare trebuie rezolvate. Dar decizia lor nu este departe! Și apoi orice deteriorare genetică în celulele bolnave va fi corectată cu ușurință.

Și mă bucur că în Rusia, cercetarea științifică asupra celulelor stem se dezvoltă cu succes. Astfel, la Institutul Rus de Genetică Generală Vavilov s-a obținut recent sânge din celule stem ale pielii, un rudiment ocular, au fost primii care au crescut o mini-inimă și se lucrează în continuare pentru a o îmbunătăți...

Olandezii au crescut un intestin, japonezii au crescut un germen dentar și puțin mai devreme au obținut celule retiniene, iar acum se lucrează pentru a crea celule care produc insulină. Sarcina este foarte dificilă. Dar imaginați-vă câți oameni din lume vor fi eliberați de boli grave - diabet, Alzheimer și boala Parkinson.

Și chiar dacă teoria este foarte departe de practică, este totuși încurajator să vedem dezvoltarea rapidă a clonării ca ramură a biomedicinei și posibilitatea de a salva viețile oamenilor, în special ale copiilor mici.

Legendă imagine În timpul studiului, embrionii clonați au fost utilizați pentru a obține celule stem

Utilizarea cunoștințelor despre clonarea umană pentru a crea embrioni a devenit „o piatră de hotar importantă” pentru medicină, au spus oamenii de știință americani.

Embrionii clonati au fost folosiți pentru a produce celule stem, care pot fi apoi utilizați pentru a crea mușchi al inimii, oase, țesut cerebral și orice alt tip de celulă din corpul uman.

Totuși, cercetătorii cred că celulele stem pot fi obținute din alte surse - mai ieftine, mai simple și mai puțin controversate din punct de vedere etic.

Oponenții metodei consideră că nu este etic să experimentezi pe embrioni umani și cer interzicerea acestui lucru.

Celulele stem sunt una dintre principalele sperante ale medicinei. Capacitatea de a crea țesut nou ar putea ajuta, de exemplu, la tratarea efectelor unui atac de cord sau a unei leziuni ale măduvei spinării.

Clonarea este soluția?

Cercetările sunt deja efectuate folosind celule stem prelevate din embrioni pentru a restabili vederea.

Dar astfel de celule sunt străine pacientului, așa că organismul le respinge pur și simplu. Clonarea rezolvă această problemă.

Procesul se bazează pe tehnologia de transfer nuclear al celulelor somatice, care este bine cunoscută de când oaia Dolly a devenit primul mamifer care a fost clonat în 1996.

Celulele pielii au fost prelevate de la un individ adult, iar informația genetică obținută de la acestea a fost plasată într-un ovul de donator, din care a fost îndepărtat anterior propriul ADN. Apoi, folosind descărcări electrice, a fost stimulată dezvoltarea oului într-un embrion.

Cu toate acestea, cercetătorii nu au reușit să reproducă acest lucru cu un ou uman, care a început să se divizeze, dar nu s-a dezvoltat dincolo de stadiul de 6-12 celule.

Omul de știință sud-coreean Hwang Woo Seok a susținut că a fost capabil să creeze celule stem din embrioni umani clonați, dar s-a dovedit că a falsificat faptele.

Vezicula germinala

Legendă imagine O echipă de oameni de știință din Oregon a reușit să aducă dezvoltarea unui embrion în stadiul veziculelor germinale

În studiul actual, o echipă de oameni de știință de la Universitatea de Sănătate și Știință din Oregon a reușit să aducă dezvoltarea unui embrion la stadiul de vezicule germinale (aproximativ 150 de celule). Acest lucru este suficient pentru a obține celule stem.

Dr. Shukhrat Mitalipov, liderul echipei de cercetare, a declarat: „Analiza atentă a celulelor stem obținute folosind această tehnologie a arătat capacitatea lor de a se dezvolta în diferite tipuri de celule, inclusiv celule nervoase, celule hepatice și celule cardiace”.

„Deși mai este mult de făcut pentru a crea un proces sigur și eficient de tratament cu celule stem, suntem încrezători că am făcut progrese semnificative în crearea de celule care pot fi folosite în medicina regenerativă”, a adăugat el.

„Pare plauzibil”

Chris Mason, profesor de medicină regenerativă la University College London, a declarat că cercetarea este plauzibilă. „Au făcut cam ceea ce au făcut frații Wright (pentru avioane). Au luat tot ce făcuseră alte grupuri de cercetare înainte și au pus totul împreună”, a spus Masen.

Cercetarea asupra celulelor stem derivate din embrioni ridică întrebări cu privire la etica unei astfel de cercetări. Există și problema lipsei de ovule donatoare.

Noua tehnologie folosește și celulele pielii, dar le transformă folosind proteine ​​în celule stem pluripotente induse.

Criticii noii metode cred că toți embrionii, fie că sunt artificiali sau naturali, se pot dezvolta într-o persoană cu drepturi depline, așa că este imoral să se efectueze experimente cu ei. Ei cred că este necesar să se obțină celule stem din țesuturi adulte.

Dar susținătorii noii metode susțin că embrionii obținuți cu ajutorul ei nu vor putea niciodată să se dezvolte într-o persoană cu drepturi depline.