Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского

Химический факультет

Кафедра неорганической химии

РЕФЕРАТ

Дисциплина: «Химические основы биологических процессов»

Тема:

Стволовые клетки и их применение в медицине

Выполнил: Черников Л.Н.

Студент 2 курса гр.ХЭБ-701-О

Научный руководитель:

доцент, к.х.н. Воронцова М.А.

Омск 2018 г.

Содержание

• Введение
• 1. История открытия, изучения и применения стволовых клеток
• 2. Откуда получают стволовые клетки?
• 2.1 Эмбриональные стволовые клетки
• 2.2 Фетальные стволовые клетки
• 2.3 Клетки пуповинной крови
• 2.4 Стволовые клетки взрослого человека
• 3. Как сегодня используются стволовые клетки в медицине?
• Вывод

Введение

Мысль о чудесном самоисцелении тела давно имеет определённое очарование. Обнаружение стволовых клеток и их использование в медицине, делает человечество на шаг ближе к этой мечте, хотя и вызывает определённые споры в научных кругах. Так что же такое стволовые клетки и почему они так важны?

Стволовые клетки представляют собой особый тип клеток, которые, в процессе онтогенеза, могут становиться любыми типами клеток. Когда стволовая клетка делится, новые клетки могут стать как стволовой (мультипотентной), так и определённой (специализированной) клеткой, например, клеткой крови, клеткой мозга, органа или мышц. Стволовые клетки могут также обновляться путём деления, даже после того, как они были неактивны в течение длительного времени.

Стволовая клетка известна как "недифференцированная клетка", потому что она все ещё может стать любой клеткой. Напротив, клетка крови, например, является "дифференцированной" клеткой, потому что она уже является специфическим видом клетки.

Стволовые клетки могут дать начало любой ткани организма и, как следствие, могут обеспечить почти неограниченный потенциал для медицинских применений (регенеративной медицины).

Учёные ведут исследования о том, как стволовые клетки могут быть использованы для предотвращения или лечения заболеваний и травм, таких как болезнь Паркинсона, диабет первого типа, болезни сердца, повреждения спинного мозга, мышечную дистрофию, болезнь Альцгеймера, инсульты, ожоги, остеоартрит, зрение и потерю слуха [1].

1. История открытия, изучения и применения стволовых клеток

Честь открытия СК принадлежит русскому учёному-гистологу Александру Александровичу Максимову (1874-1928 гг.; член-корреспондент Российской Академии наук, профессор, начальник кафедры гистологии и эмбриологии Военно-медицинской академии, основоположник унитарной теории кроветворения). В 1908 г. он сделал доклад на съезде Немецкого гематологического общества в Берлине о том, что в нашем организме пожизненно сохраняются недифференцированные клетки, которые могут превращаться в специализированные клетки крови и соединительной ткани. Позднее, А.А. Максимов назвал эти клетки «стволовыми», имея в виду, что они находятся в «стволе» -- основе кроветворного древа.

Первая попытка медицинского применения СК костного мозга была сделана в 1891 г. двумя известными французскими учёными: Шарлем Броун-Секаром (1817-1894 гг.; физиолог и невропатолог, член-корреспондент Французской академик наук) и Жаком д'Арсонвалем (1851-1940 гг.; физиолог и физик основоположник биофизики, член Французской Академии), которые попытались излечить больного лейкемией путём приёма вытяжки костного мозга внутрь («per os»). Естественно, попытка успеха не имела. При этом учёные, конечно, не пытались использовать стволовые клетки костного мозга, о которых они ещё ничего не знали, но рассчитывали на лечебный кроветворный эффект самого костного мозга.

Первая успешная пересадка костного мозга была сделана в 1940 г. Моррисом и Самваком (Morrison, Samwach), которые произвели трансплантацию 13 мл костного мозга больному апластической анемией. Можно предположить, что успешность операции объяснялась тем обстоятельством, что донором был монозиготный близнец.

Значительный вклад в изучение СК был внесён российскими учёными Александром Яковлевичем Фриденштейном (1924-1998) и Иосифом Львовичем Чертковым.

Учёные открыли, что в костном мозге существуют два вида мультипотентных стволовых клеток: гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - предшественники всех типов клеток крови, и стромальные (мезенхимальные) стволовые клетки (ССК) -- долгоживущие и редко делящиеся стволовые клетки. Оба типа стволовых клеток постоянно циркулируют в кровотоке.

Свои исследования А.Я. Фриденштейном и И.Л. Чертков обобщили в монографии «Клеточные основы кроветворения (кроветворные клетки предшественники» (М.: Медицина, 1977).

В 1998 г. Джеймс Томсон (Висконсинский университет, США) опубликовал в журнале Science статью о выделении эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) из бластоцист человека. Одновременно с ним Джон Герхарт (Университет Джона Гопкинса, США) опубликовал в Анналах национальной академии США статью на эту же тему. По утверждению журнала Science, выделение и культивирование ЭСК «in vitro» является третьим по значимости открытием в биологии (после расшифровки двойной спирали ДНК и завершении расшифровки «Генома человека») [2].

2. Откуда получают стволовые клетки?

СК можно получить из различных источников. Некоторые из них имеют строго научное применение, другие используются в клинической практике уже сегодня. По своему происхождению их разделяют на эмбриональные, фетальные, клетки пуповинной крови и клетки взрослого человека.

2.1 Эмбриональные стволовые клетки

Первым типом стволовых клеток следует называть клетки, что образуются при первых нескольких делениях оплодотворённой яйцеклетки (зиготы) - из каждой может развиться самостоятельный организм (так, например, получаются однояйцевые близнецы).

Через несколько дней эмбрионального развития, на стадии бластоцисты, из её внутренней клеточной массы можно выделить эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Они способны дифференцироваться абсолютно во все типы клеток взрослого организма, они способны неограниченно делиться при определённых условиях, формируя так называемые «бессмертные линии». Но у этого источника СК есть недостатки. Во-первых, во взрослом организме эти клетки способны спонтанно перерождаться в раковые. Во-вторых, в мире пока не выделена безопасная линия истинно эмбриональных стволовых клеток, годных для клинического применения. Клетки, полученные таким путём (в большинстве случаев с применением культивирования клеток животных) используются мировой наукой для исследований и экспериментов. Клиническое применение таких клеток сегодня невозможно.

2.2 Фетальные стволовые клетки

Очень часто в русских статьях эмбриональными СК называют клетки, полученные из абортированных плодов (фетусов). Это неверно! В научной литературе клетки, полученные из тканей плода, называют фетальными.

Фетальные СК получают из абортивного материала на 6-12 неделе беременности. Они не обладают вышеописанными свойствами ЭСК, полученных из бластоцисты, - то есть способностью к неограниченному размножению и дифференцировке в любой вид специализированных клеток. Фетальные клетки уже начали дифференцировку, и, следовательно, каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное число делений и, во-вторых, дать начало не любым, а достаточно определённым видам специализированных клеток. Этот факт делает их клиническое применение более безопасным. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки и т.д.

Клеточная терапия как вид лечения стволовыми клетками берет своё начало именно от применения фетальных СК. В последние 50 лет в разных странах мира были проведены серии клинических работ с их применением.

В России, помимо этических и юридических трений, использование непроверенного абортивного материала чревато осложнениями, такими, как заражение пациента вирусом герпеса, вирусными гепатитами и даже СПИДом. Процесс выделения и получения ФСК сложный, для этого требуется современное оборудование и специальные знания.

Однако при профессиональном контроле хорошо подготовленные фетальные стволовые клетки имеют огромный потенциал в клинической медицине. Работы с фетальными СК в России сегодня ограничиваются научными исследованиями. Их клиническое применение не имеет юридической базы. Более широко и официально такие клетки применяются сегодня в Китае и некоторых других странах Азии.

2.3 Клетки пуповинной крови

Источником стволовых клеток является также плацентарно-пуповинная кровь, собранная после рождения ребёнка. Эта кровь очень богата стволовыми клетками. Взяв эту кровь и поместив в криобанк на хранение, в дальнейшем можно использовать её для восстановления многих органов и тканей пациента, а также для лечения различных заболеваний, в первую очередь гематологических и онкологических.

Однако количество СК в пуповинной крови при рождении недостаточно велико, и эффективное их применение, как правило, возможно только однократно для самого ребёнка в возрасте до 12-14 лет. По мере взросления, объёма заготовленных СК становится недостаточно для полноценного клинического эффекта.

2.4 Стволовые клетки взрослого человека

Стволовые клетки остаются с нами в течение всей жизни, с самого рождения. Самым доступным источником СК является костный мозг взрослого человека, так как концентрация стволовых клеток в нем максимальна.

Хорошо организованная процедура сбора таких клеток, как правило, совершенно безопасна. Клетки, полученные от самого пациента, называют аутологичными (собственными) стволовыми клетками (АСК). Их активность и качество не сильно отличается от клеток, полученных из других источников. В то же время отсутствуют юридические ограничения для их применения, нет этических трений.

При условии профессиональной подготовки применение таких клеток в клинической медицине считается безопасным: они не отторгаются, не обладают онкогенными свойствами, нет риска заражения опасными инфекциями при трансплантации.

В костном мозге выделяют сразу два вида стволовых клеток: первый - это гемопоэтические СК, из которых формируются абсолютно все клетки крови, второй - это мезенхимальные СК, которые регенерируют практически все органы и ткани. Также их можно получить из других источников: например, из жировой ткани. Однако эффективность СК, полученных таким путём, а также безопасность их применения пока остаётся под вопросом. Ещё один вид стволовых клеток, которые присутствуют почти во всех тканях, это региональные СК - как правило, это уже достаточно дифференцированные клетки, способные дать начало только нескольким разновидностям клеток, из которых состоят ткани данного органа [3].

регенеративный стволовой клетка костный мозг

3. Как сегодня используются стволовые клетки в медицине?

Лечение стволовыми клетками в регенеративной медицине сегодня похоже на проведение предсезонных опросов, для предсказания результатов вашей любимой спортивной команды. Много перспектив и потенциала, но фактическое количество наработок, которые через солидные клинические испытания доказали свою эффективность, очень ограничено.

По данным Международного Общества исследований стволовых клеток «ISSCR», "Лучше всего изучено и наиболее широко используется трансплантация стволовых клеток для лечения заболеваний крови и иммунной системы, или для восстановления кровеносной системы после лечения некоторых видов рака. Заболевания костей, кожи, роговицы глаз, или травмы можно лечить с помощью трансплантации ткани, которая получена из стволовых клеток этих органов. Эти методы лечения также общепризнаны медицинским сообществом, как и безопасны, и эффективны" [4].

Трансплантация стволовых клеток в настоящее время используется для лечения некоторых видов рака и серповидноклеточной анемии

Эти клетки могут быть взяты у пациента до лучевой или химиотерапии, или от соответствующего донора. Врачи предупреждают, что процедура может быть утомительной и иногда сложной, и часто нужно учитывать возраст пациента и его общее физическое состояние до лечения.

Исследовательский потенциал лечения стволовыми клетками почти также неограничен, как и их способность к регенерации. В исследованиях лекарств появилось возможность тестировать экспериментальные препараты непосредственно на клетках человека, а не на животных. Стволовые клетки в настоящее время рассматриваются и для множества других процедур, включая регенерацию органов и тканей, лечения болезней мозга, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, лечение некоторых сердечных недугов.

В июле 2011, американская ассоциация сердца «American Heart Association» опубликовала исследование, указывающее, что лечение стволовыми клетками может помочь пациентам с такими формами стенокардии, которые не поддались другим методам лечения, в том числе ангиопластике и хирургическому вмешательству. Кроме того, японские исследователи недавно обнаружили, что нейральные стволовые клетки можно использовать в качестве альтернативного источника бета-клеток, необходимых для лечения сахарного диабета [5]

Тем не менее, многие из этих перспективных методов лечения остаются в значительной степени непроверенными.

Вывод

Стволовые клетки (СК) в последнее десятилетие стали притчей во языцех, источником, от которого ожидают вечной молодости и спасения от всех бед. Ожидания эти, скорее всего, немного преувеличены, но отнюдь не беспочвенны: где ещё увидишь такое чудо, чтобы из одной-единственной живой клетки получился полноценный орган, готовый для трансплантации донору!

Чего стоит хотя бы эксперимент, в котором стволовые клетки, используя в качестве строительных лесов каркас сердца мёртвой крысы, состоящий лишь из соединительной ткани, полностью достраивают орган до вновь рабочего состояния [6]! Или, например, очень хороша другая работа, в которой эмбриональные стволовые клетки развились в сферическое двухмиллиметровое образование из нервной ткани, очень напоминающее мозг на ранних стадиях развития [7].

Перспективность исследований в области стволовых клеток ни у кого не вызывает сомнений -- не даром известный южнокорейский учёный У Сук Хван (Woo Suk Hwang), в надежде закрепить свой приоритет в этой области, не удержался от соблазна и опубликовал в 2005 году в Science преднамеренно фальсифицированные результаты относительно получения ЭСК путём «пересадки» ядра соматической клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, а не из безжизненного эмбриона. Подтасовка в такой активно развивающейся области была, конечно, очень скоро обнаружена, и репутация исследователя теперь безнадёжно испорчена, но область в целом с тех пор существенно продвинулась вперёд, и, как видно из этого обзора, учёные уже практически стоят на пороге технологии получения стволовых клеток, которая устроила бы всех.

За исключением, конечно, только самых ярых противников любых молекулярно-генетических работ, являющихся по некоторым данным смертным грехом.

Особенно суров на этот счёт закон США: Джордж Буш лично запретил, дважды воспользовавшись правом вето в конгрессе, государственное финансирование любым работам, в которых могут быть разрушены человеческие эмбрионы [8].

Список литературы и источников