Исследование стволовых клеток: использование, типы и примеры

О стволовых клетках

Стволовые клетки являются недифференцированными или «пустыми». Это означает, что они способны развиваться в клетки, которые выполняют многочисленные функции в разных частях тела. Большинство клеток в организме являются дифференцированными клетками. Эти клетки могут служить только определенной цели в конкретном органе. Например, эритроциты специально разработаны для переноса кислорода через кровь.

Все люди начинаются как одна клетка. Эта клетка называется зиготой или оплодотворенным яйцом. Зигота делит на две ячейки, затем четыре ячейки и так далее. В конце концов, клетки начинают дифференцироваться, принимая определенную функцию в части тела. Этот процесс называется дифференцированием.

Стволовые клетки - это клетки, которые еще не дифференцированы. Они имеют возможность разделить и сделать неограниченное количество копий себя. Другие клетки в теле могут копировать только ограниченное количество раз, прежде чем они начнут разрушаться. Когда стволовые клетки делятся, он может либо оставаться стволовыми клетками, либо превращаться в дифференцированную клетку, такую как мышечная клетка или эритроцит.

рекламаРеклама

Использование

Потенциальное использование стволовых клеток

Поскольку стволовые клетки имеют возможность превращаться в различные типы клеток, ученые считают, что они могут быть полезны для лечения и понимания болезней. Согласно клинике Майо, стволовые клетки можно использовать для:

выращивать новые клетки в лаборатории для замены поврежденных органов или тканей
правильные части органов, которые не работают должным образом
исследование причин генетических дефектов в клетках
исследование того, как заболевания происходят или почему некоторые клетки развиваются в раковые клетки
тестируют новые препараты для обеспечения безопасности и эффективности

Типы

Типы стволовых клеток

Существует несколько типов стволовых клеток, которые могут использоваться для различных целей.

Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки берутся из эмбрионов человека, которые составляют от трех до пяти дней. Их собирают во время процесса, называемого оплодотворением in vitro. Это предполагает оплодотворение эмбриона в лаборатории, а не внутри женского организма. Эмбриональные стволовые клетки известны как плюрипотентные стволовые клетки. Эти клетки могут вызвать практически любой тип клеток в организме.

Неэмбриональные (взрослые) стволовые клетки

Взрослые стволовые клетки имеют вводящее в заблуждение имя, потому что их также обнаруживают у младенцев и детей. Эти стволовые клетки происходят из развитых органов и тканей в организме. Они используются организмом для ремонта и замены поврежденных тканей в той же области, в которой они найдены.

Например, гемопоэтические стволовые клетки представляют собой тип стволовых клеток взрослого человека, обнаруженных в костном мозге. Они создают новые эритроциты, лейкоциты и другие типы клеток крови. Врачи проводят трансплантацию стволовых клеток, также известную как трансплантация костного мозга, в течение десятилетий используя гемопоэтические стволовые клетки для лечения определенных видов рака.

Взрослые стволовые клетки не могут дифференцироваться во многие другие типы клеток, как могут существовать эмбриональные стволовые клетки.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs)

Ученые недавно обнаружили, как превратить взрослые стволовые клетки в плюрипотентные стволовые клетки. Эти новые типы клеток называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSCs). Они могут дифференцироваться во все типы специализированных клеток в организме. Это означает, что они потенциально могут производить новые клетки для любого органа или ткани. Для создания iPSC ученые генетически перепрограммируют взрослые стволовые клетки, поэтому они ведут себя как эмбриональные стволовые клетки.

Прорыв создал способ «де-дифференцировать» стволовые клетки. Это может сделать их более полезными для понимания того, как развиваются болезни. Ученые надеются, что клетки могут быть сделаны из собственной кожи, чтобы лечить болезнь. Это поможет предотвратить отказ иммунной системы от трансплантации органов. В настоящее время ведется работа по поиску способов безопасного создания iPSC.

Стволовые клетки пуповинной крови и стволовые клетки амниотической жидкости

Стволовые клетки пуповинной крови собираются из пуповины после родов. Они могут быть заморожены в банках клеток для использования в будущем. Эти клетки успешно используются для лечения детей с раком крови, такими как лейкемия и некоторые генетические нарушения крови.

Стволовые клетки также обнаружены в амниотической жидкости. Это жидкость, которая окружает развивающегося ребенка внутри матки матери. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, чтобы помочь понять потенциальное использование стволовых клеток амниотической жидкости.

РекламаРекламаРеклама

Противоречие

Полевые споры о стволовых клетках

Взрослые стволовые клетки не представляют никаких этических проблем. Однако в последние годы существуют противоречия, связанные с тем, как получают человеческие эмбриональные стволовые клетки. В процессе сбора эмбриональных стволовых клеток эмбрион разрушается. Это вызывает этические проблемы для людей, которые считают, что уничтожение оплодотворенного эмбриона является морально неправильным.

Оппоненты считают, что эмбрион - это живой человек. Они не считают, что оплодотворенные яйца должны использоваться для исследований. Они утверждают, что эмбрион должен обладать теми же правами, что и каждый другой человек, и что эти права должны быть защищены.

Сторонники исследований стволовых клеток, с другой стороны, считают, что эмбрионы еще не люди. Они отмечают, что исследователи получают согласие от пары доноров, чьи яйца и сперма использовались для создания эмбриона. Сторонники также утверждают, что оплодотворенные яйца, созданные во время экстракорпорального оплодотворения, все равно будут отброшены, поэтому их можно было бы лучше использовать для научных исследований.

С прорывным открытием iPSCs, может быть меньше потребности в человеческих эмбрионах в исследованиях. Это может помочь облегчить проблемы тех, кто против использования эмбрионов для медицинских исследований. Однако, если iPSCs могут развиться в человеческий эмбрион, исследователи теоретически могут создать клон донора. Это представляет собой еще один этический вопрос, который необходимо принять во внимание.Во многих странах уже существует законодательство, которое фактически запрещает клонирование человека.

Федеральные правила

Федеральные правила исследований стволовых клеток

В Соединенных Штатах федеральная политика в отношении исследований стволовых клеток со временем изменилась по мере того, как сменились разные президенты. Важно отметить, что ни одно федеральное регулирование никогда явно не запрещало исследования стволовых клеток в Соединенных Штатах. Скорее, правила ввели ограничения на государственное финансирование и использование. Однако в некоторых государствах были запрещены создание или уничтожение человеческих эмбрионов для медицинских исследований.

Политика стволовых клеток при бывшем президенте Джордже У. Буше

В августе 2001 года бывший президент Джордж Буш одобрил закон, который предоставил бы федеральное финансирование для ограниченного исследования эмбриональных стволовых клеток. Однако такие исследования должны были соответствовать следующим критериям:

Процесс уборки, включающий уничтожение эмбриона, был начат до 9 п. м. 9 августа 2001 г.
Стволовые клетки были получены из эмбриона, который был создан для репродуктивных целей и больше не нужен.
Было получено информированное согласие на пожертвование эмбриона, и пожертвование не было связано с финансовым вознаграждением.

Политика стволовых клеток при президенте Бараке Обаме

В марте 2009 года президент Барак Обама отозвал заявление экс-президента Буша и опубликовал распоряжение 13505. Приказ снял ограничения на федеральное финансирование исследований стволовых клеток. Это позволило Национальным институтам здравоохранения (NIH) начать финансирование исследований, в которых используются эмбриональные стволовые клетки. Затем НИЗ опубликовал руководящие принципы для разработки политики, в рамках которой он будет финансировать исследования. Руководства были написаны, чтобы помочь обеспечить, чтобы все исследования, финансируемые НИГ в отношении стволовых клеток человека, были морально ответственны и научно обоснованы.

РекламаРеклама

Исследование

Примеры исследований стволовых клеток

Исследования стволовых клеток продолжаются в университетах, исследовательских институтах и больницах по всему миру. Исследователи в настоящее время сосредоточены на поиске путей контроля за тем, как стволовые клетки превращаются в другие типы клеток.

Процесс клеточной дифференцировки

Основной целью исследования эмбриональных стволовых клеток является изучение того, как недифференцированные стволовые клетки превращаются в дифференцированные стволовые клетки, которые образуют специфические ткани и органы. Исследователи также заинтересованы в том, чтобы выяснить, как контролировать этот процесс дифференциации.

На протяжении многих лет ученые разработали методы манипулирования процессом стволовых клеток для создания определенного типа клеток. Этот процесс называется направленным дифференцированием. Недавнее исследование также обнаружило первые шаги в том, как стволовые клетки трансформируются в клетки мозга и другие типы клеток. Дальнейшие исследования по этой теме продолжаются.

Клеточная терапия

Если исследователи могут найти надежный способ направить дифференцировку эмбриональных стволовых клеток, они могут использовать клетки для лечения определенных заболеваний. Например, направляя эмбриональные стволовые клетки превращаться в клетки, продуцирующие инсулин, они могут трансплантировать клетки людям с диабетом типа 1.

Другие медицинские условия, которые могут быть подвергнуты лечению эмбриональными стволовыми клетками, включают:

травматическое повреждение спинного мозга
инсульт
сильные ожоги
ревматоидный артрит
болезнь сердца
потеря слуха <999 > заболевание сетчатки
Болезнь Хантингтона
Болезнь Паркинсона
Агентство стволовых клеток штата Калифорния предоставляет подробный список программ болезней и клинических испытаний, которые в настоящее время проводятся в исследованиях стволовых клеток. Примеры таких проектов включают:

инъекцию модифицированных стволовых клеток непосредственно в мозг после инсульта

с использованием стволовых клеток для замены поврежденных клеток во внутреннем ухе, которые обнаруживают звук, помогая восстановить слух
, изменяя гены стебля клеток, чтобы сделать их устойчивыми к заболеваниям, таким как СПИД, а затем вставить их людям с заболеванием
культивирование стволовых клеток для восстановления хрупких костей людей с остеопорозом
Использование стволовых клеток для тестирования новых лекарств