Свойства стволовых клеток

Общие сведения о стволовых клетках

Понятие «стволовые клетки» появилось в России в начале 20 века. Гистолог А.А. Максимов, изучая процесс кроветворения, пришел к выводу о существовании подобных клеток. Отличительным свойством подобных клеток можно назвать способность дать начало любым клеткам организма: кожным, нервным, клеткам крови и пр. Изначально считалось, что взрослый организм не имеет стволовых клеток, они образуются только в период эмбрионального развития. Но уже в 70-ые годы 20 века ученый А.Я. Фриденштейн обнаружил стволовые клетки внутри мезенхимы взрослого костного мозга. Они получили название стромальных клеток.

В этот же период появлялись работы, которые доказывали наличие стволовых клеток фактически во всех органах человека и животного.

Виды стволовых клеток

Стволовые клетки бывают следующих видов:

• эмбриональные, образующиеся на стадии бластоцисты;
• региональные, которые имеются у взрослых людей или эмбрионов на более поздних стадиях развития;
• фетальные, которые получают из плодного материала после аборта, обычно на сроке гестации в 9 – 12 недель.

Безусловно, использование такого биологического материала порождает ряд этических проблем. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки.

Развитие многоклеточного организма начинается с одной стволовой клетки. Далее происходят много циклов клеточного деления, которые дифференцируются в любой тип клеток, характерных для конкретного биологического вида.

В организме человека существует более 220 видов различных клеток. Стволовые клетки сохраняются и функционируют внутри взрослого организма, благодаря чему запускается процесс регенерации тканей и органов. В процессе старения количество стволовых клеток существенно уменьшается.

В современной медицине стволовые клетки используются в сфере трансплантируются или пересаживаются в лечебных целях. Например, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток производится для регуляции системы кроветворения при лечении лифом и лейкоза.

Свойства стволовых клеток

Любая разновидность стволовых клеток обладает рядом неотъемлемых свойств:

1. Потентость или способность давать потомство в виде специализированных клеток.

2. Самообновление или возможность сохранять неизменные фенотипические свойства после дифференцировки или деления, при этом существуют два механизма, которые могут поддерживать популяцию стволовых клеток внутри организма:

   • асимметричное деление или продукция одной клетки из другой стволовой клетки;
   • стохастическое деление или деление одной стволовой клетки на две более специализированные, чем материнская.

Виды потентности клеток

Потентность клеток также может быть различной:

• тотипотентные стволовые клетки дифференцируются в клетки эмбриональных и экстраэмбриональных тканей в виде трехмерных структур. Эти клетки могут дать начало полноценному, адаптированному, жизнеспособному организму;
• плюрипотентные клетки являются потомками титопотетных клеток и дают начало фактически всем тканям и органам. Исключением являются лишь экстраэмбриональные ткани (например, плацента). Такие клетки дают начало трем основным зародышевым листкам: эктодерме, мезодерме, энтодерме;
• мультипотентные клетки порождают клетки различных тканей, но уровень их многообразия ограничен пределами одного единственного зародышевого листка;
• олигопотентные клетки дифференцируются только в клетки близкие по свойствам. К ним относят клетки лимфоидного и миелоподобного рядов, которые участвуют в процессе кроветворения;
• унипотентные клетки представляют собой незрелые клетки, которые не являются стволовыми, так как производят только один тип клеток. Но они способны к многократному самовоспроизведению. Это позволяет им стать постоянным источником конкретного типа клеток.

В завершение приведем несколько интересных фактов о стволовых клетках организма человека:

1. Так, в организме взрослых людей стволовых клеток очень мало достаточно мало. Например, у пожилого человека на 5 – 8 миллионов клеток другого типа приходится лишь одна стволовая.
2. Стволовые клетки имеют способность давать начало именно тем клеткам, которые в данный момент необходимы организму, или находятся на стадии апоптоза.

Этические проблемы применения стволовых клеток в медицине и пути их решения

Поскольку стволовые клетки имеют очень важные для медицины свойства, то для того, чтобы избежать этических проблем, в наши дни активно развивается технология создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Авторы этой методики - С. Яманака и Дж. Гердон, получившие Нобелевскую премию за открытия в физиологии и медицине. По свойствам созданные таким образом искусственные стволовые клетки практически нельзя отличить от эмбриональных.

В отличие от изначальной технологии получения стволовых клеток, создание искусственных стволовых клеток не предполагает гибели эмбриона. Биологический материал получают из взрослого организма безвредными способами, например, извлекают его из фибробластов нижнего слоя кожи, которые вырабатывают коллаген и эластин.

Преимуществом искусственно созданных стволовых клеток называют быстрое размножение в культуре и возможность формирование программы развития, а также отслеживания образования аномалий. Технология создания искусственные стволовых клеток перспективна еще и потому, что позволяет сделать процесс не только этичным, но и относительно экономически выгодным.