10 самых важных изобретений 21 века

Стволовые клетки

Стволовые клетки — иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее  развиваться как обычная клетка). Стволовые клетки способны асимметрично делиться, из-за чего при делении образуется клетка, подобная материнской (самовоспроизведение), а также новая клетка, которая способна дифференцироваться.

Термин «стволовая клетка» был  введён в научный обиход русским  гистологом Александром Максимовым (1874—1928). Он постулировал существование  стволовой кроветворной клетки. На заседании Общества Гематологов  в Берлине 1 июня 1909 года он ввёл понятие  «Stammzelle», подразумевая под этим определением лимфоцит в более широком значении этого слова, как клетку, способную быть стволовой в современном понимании этого слова.[1][2]

В шестидесятые годы XX века Тил и Маккулох [3], а также Меткалф и его сотрудники [4] показали, что внутривенное введение костномозговых клеток от здоровой сингенной к летально облучённой мыши приводит к образованию колоний из клеток всех направлений гемопоэтической дифференцировки в селезёнке. С разработкой клонального метода для выявления клеток-предшественников in-vitro, так называемых колониеобразующих единиц (КОЕ), стало возможным проследить за дифференцировкой всех миелоидных ростков.

А. Я. Фриденштейн и его сотрудники впервые показали, что в костном мозге, помимо гемопоэтических, имеются стромальные стволовые клетки, которые при культивировании формировали колонии фибробластоподобных клеток. Пересадка таких колоний под капсулу почки мыши в диффузионной камере приводило к формированию костной или жировой ткани. [5]

В 1981 году английский биолог Мартин Эванс  впервые выделил недифференцированные плюрипотентные линии стволовых  клеток, полученные из бластоцисты мыши.

В 1998 году Д. Томпсон и Д. Герхарт выявили бессмертную линию эмбриональных стволовых клеток (ЭСК).

В 1999 году журнал Science признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека». [1]

В 2009 году южно-корейского учёного  Хуанг Ву-Сук обвинили в мошенничестве, связанном с его исследованиями в области клонирования стволовых клеток. Он утверждал, что он и его команда извлекли ткани из клонированных человеческих эмбрионов, которые были идентичны по ДНК клеткам 11 пациентов. Однако университетская комиссия, проводившая расследования, выяснила, что все 11 наборов данных были произведены от 2 линий стволовых клеток.

Корнем иерархии стволовых клеток является тотипотентная зигота. В ходе первых нескольких делений зиготы млекопитающих бластомеры сохраняют тотипотентность, и при потере целостности зародыша это может приводить к появлению монозиготных близнецов. К ветвям иерархии относятся плюрипотентные и мультипотентные (бластные) стволовые клетки. Листьями (конечными элементами) иерархии являются зрелые унипотентные клетки тканей организма.

Нишами стволовых клеток называются места в ткани, где постоянно  залегают стволовые клетки, делящиеся  по мере надобности для дальнейшей дифференциации.

Стволовые клетки размножаются путём  деления, как и все остальные  клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут  делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления (см. предел Хейфлика).

Вторая характерная особенность  стволовых клеток заключается в  том, что при их делении одна из дочерних клеток дифференцируется, а  вторая остается стволовой. За счет этого  стволовые клетки образуют самоподдерживающуюся популяцию.

Когда происходит созревание стволовых  клеток, то они проходят несколько  стадий. В результате в организме  имеется ряд популяций стволовых  клеток различной степени зрелости. В норме, чем более зрелой является клетка, тем меньше вероятность того, что она сможет превратиться в  клетку другого типа. Но всё же это  возможно благодаря феномену трансдифференцировки клеток (англ. Transdifferentiation).

ДНК в большинстве клеток одного организма (кроме половых), в том  числе и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки, различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов, например, путём метилирования ДНК. Фактически, с осознанием существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен новый уровень управления клетками. Геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится — различен.

В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга — это нейробласты, кости — остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины. Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов.

Распоряжением Правительства РФ от 23 декабря 2009 г. № 2063-р Минздравосцразвития России, Минпромторгу России и Минобрнауки России поручено до конца 2010 г. разработать и представить на рассмотрение в Государственную думу РФ проект закона «О применении биомедицинских технологий в медицинской практике», регламентирующего медицинское применение стволовых клеток, как одной из биомедицинских технологий. 1 июля 2010 года Федеральная службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития выдала первое разрешение на применение новой медицинской технологии ФС № 2010/255 (лечение собственными стволовыми клетками).