Стовбурові клітини

Стовбурові клітини, також відомі як штамові клітини— це первинні клітини, що зустрічаються в усіх багатоклітинних організмах. Ці клітини можуть самовідновлюватися шляхом поділу клітини, а також можуть диференціюватися в досить велику кількість спеціалізованих типів клітин. Дослідження стовбурових клітин людини розпочалося з відкриття канадських учених Ернеста Мак Кулоха (Ernest A. McCulloch) та Джеймса Тілла (James E. Till) у 1960.

Існують дві досить широкі категорії стовбурових клітин ссавців: ембріональні стовбурові клітини(рис10.1), що походять безпосередньо відбластоцистів, та стовбурові клітини дорослого організму, що знаходяться у зрілих тканинах. У ембріонах стовбурові клітини можуть диференціюватися в усі спеціалізовані ембріональні тканини. Стовбурові клітини дорослого організму діють як репараційна система для тіла, відновлюючи та підтримуючи потрібну кількість спеціалізованих клітин.

Оскільки стовбурові клітини можна вирощувати та програмувати на спеціалізацію (наприклад, отримати м'язи чи нервову тканину) завдяки методу клітинних культур, їх стали вживати для лікування хворих (це так звана Клітинна терапія). 

Кістковий мозок може бути одним із джерел стовбурових клітин.

Рис 10.2 Ембріональні стовбурові клітини миші із флюоресцентним маркером.

Рис. 10.1. Ембріональні стовбурові клітини людини на фідерному шарі ембріональних фібропластів миші

Властивості стовбурових клітин

Особливість стовбурових клітин полягає у тому, що вони мають такі основні властивості:

• Самовідновлення — здатність проходити величезну кількість клітинних циклів клітинного поділу і залишатися недиференційованими.

• Потентність — можливість дифенціюватися у будь-який клітинний тип. Це робить стовбурові клітини тотипотентними чиплюрипотентними, хоча деякі мультипотентні чи навіть уніпотентні попередники деяких клітинних ліній теж часом називають стовбуровими клітинами.

Ці якості можна підтвердити in vitro за допомогою такого методу, як аналіз клонів, де аналізуються нащадки однієї клітини. Проте, in vitro умови клітинної культури можуть змінювати поведінку клітин, тому з таких експериментів до кінця не відомо, чи будуть стовбурові клітини поводити себе таким самим чином в умовах in vivo. Навіть часом мають місце дебати, чи можна вважати дійсно стовбуровими клітинами деякі запропоновані популяції дорослих клітин? [10]

Визначення потенціалу стовбурових клітин

Плюрипотентні ембріональні стовбурові клітини походять з маси клітин усередені бластоцисти. Стовбурові клітини можуть дати початок будь-якій тканині тіла, крім плаценти. Тільки клітини морули є тотипотентними; вони можуть дати початок усім тканинам тіла, у тому числі і плаценті (додаток А).

Потенціал стовбурових клітин — це можливість їхнього перетворення на диференційовані типи клітин.

• Тотипотентні стовбурові клітини отримують унаслідок злиття сперматозоїду з яйцеклітиною. Клітини, що утворюються внаслідок декількох перших поділів заплідненої яйцеклітини теж тотипотентні. Ці клітини можуть перетворитися на ембріональні та екстраембріональні (поза-ембріональні) типи клітин.

• Плюрипотентні стовбурові клітини походять від тотипотентних клітин і можуть утворити клітини трьох зародкових шарів.

• Мультипотентні стовбурові клітини можуть утворювати лише близькі типи клітин (наприклад, гематопоетичні стовбурові клітини утворюють червоні кров'яні тільця, білі кров'яні тільця, тромбоцити тощо).

• Уніпотентні стовбурові клітини можуть перетворитися лише на один тип клітин, але мають здатність до самовідтворення, що відрізняє їх від «не стовбурових» клітин.

Ембріональні стовбурові клітини

Рис. 10.3 Ембріональні стовбурові клітини

Людини. Недиференційовані клітини

Рис. 10.4 Нейрони — дочірні клітини

Ембріональні стовбурові клітини людини.

Ембріональні стовбурові клітинні лінії(рис 10.1, 10.2)— це культури клітин, що походять від тканин епібласту(внутрішньої клітинної маси бластоцисти). Бластоциста — це ранній ембріон (приблизно 4 — 5 день ембріону людини); містить від 50 до 150 клітин. ЕС клітини є плюрипотентними, вони дають початок усім трьом шарам ембріону: ектодермі, ентодермі та мезодермі. Іншими словами, вони можуть перетворитися на усі типи клітин дорослого організму (тобто понад 200 типів клітин) під дією необхідних стимулів (наприклад, факторів росту). ЕС клітини не можуть утворити екстра-ембріональні (позаембріональні) оболонки чи плаценту.

Без стимулів до диференціації ЕС клітини будуть продовжувати поділ in vitro; кожна дочірня клітина зостанеться плюрипотентною. Плюрипотенція ЕС клітин була перевірена як in vitro, так і in vivo. Тобто, ці клітини дійсно можна назвати стовбуровими клітинами.

Завдяки своїм здібностям до безмежного розвитку і плюрипотентності ембріональні стовбурові клітини є потенційним матеріалом для регенеративної медицини і заміщення тканин після поранень чи хвороб. Сьогодні немає жодної достовірної інформації щодо медичного використання ембріональних стовбурових клітин. Це не дивно, зважаючи на те, що багато країн увели мораторій як на дослідження ЕС клітин, так і на одержання нових ліній ЕС клітин.