Розділ 1. Стовбурові клітини та їх характеристика

Дослідження зі стовбуровими клітинами є одним з сучасних напрямів біомедицини. У науковий обіг термін «стовбурова клітина» був введений російським гістологом А.Максимовим 1908 року на з'їзді гематологічного суспільства у Берліні - він доповідав про існування стовбурової кровотворної клітини. Дослідження у сфері стовбурових ембріональних клітин крові розвивалися на початку 1950-х рр. Середина 1970-х років ознаменувалася великим успіхом для вивчення клітинного складу кісткового мозку і про відкриття у його стромальних елементах стовбурових ембріональних клітин групою вітчизняних учених на чолі з А.Фриденштейном. Виділені клітини могли давати початок багатьом тканинам, переважно, клітинам крові. У лабораторних умовах у 1981 року американський біолог М.Эванс вперше виділив недиференційовані плюрипотентні лінії стовбурових ембріональних клітин - бластоцисти миші. Цю ж методику намагалися використовувати для отримання людських стовбурових ембріональних клітин, але через проблеми, пов'язані з їх виділенням і клонуванням, це зробити лише у 1998 - Д.Томпсон і Д.Герхарт виявили безсмертну лінію ембріональних стовбурних клітин (ЕСК). У 1999 журнал Science визнав відкриття ембріональних стовбурних клітин третім за значимістю подією біології після розшифровки подвійної спіралі ДНК і програми «Геномчеловека» [1]. А журнал «Science» визнав це нововведення найбільшим відкриттям ХХ століття: «Використання стовбурових ембріональних клітин крові – це новий напрям медицини, який може перевернути традиційні ставлення до можливості лікування багатьох хвороб: від інфаркту й інсульту до цирозу печінці та раку крові» [2]. Продовження досліджень по цій проблемі стимулюється можливостями медичного застосування стовбурових ембріональних клітин на лікування хворих чи травмованих тканин.

1.1.Що таке власні стовбурові клітини?

Деякі клітини плоду і дорослого організму зберігають здатність давати початок спеціалізованим клітинам різного типу.

Розділ регенеративної клітинної медицини, який обіцяє людям вилікування від багатьох важких хвороб - це вивчення стовбурових клітин.

Стовбурові клітини - клітини, входять до складу тканин тварин і здатні розвиватися в різних напрямках, в межах тканинного диференціювання. Стовбурові клітини діляться на ембріональні і соматичні, тобто клітини дорослого організму. Ембріональні виділяються з ембріона на ранній стадії розвитку [7].

Стовбурні клітини залучили великий інтерес як учених так і широку міжнародну громадськість як тим, що цілком може стати ключем до чарівного зцілення вікових захворювань серця, а й тим, що й безпосереднє використання у медицині має дуже велике значення. Спеціалісти у сфері клітинних технологій створили новітні методи і відповідні пристрої з отримання стовбурових ембріональних клітин з тканини кісткового мозку, периферичної крові, плаценти і пуповинної крові. Клінічна практика показує високу лікувальну ефективність їх використання у різних профілях практичної медицини (серцево-судинні захворювання, хвороби печінки, органів травлення, кровотворної системи, опорно-рухового апарату, нервової системи, психіки, нирок, чоловічої та жіночої статевої сфери і ін.).

Хто ж такі власні стовбурні клітини, і які саме якості роблять їх особливими?

Стовбурні клітини — це ієрархія особливих клітин живих організмів, кожна з яких здатна згодом змінюватися (диференціюватися) певним чином (тобто отримувати спеціалізацію і далі розвиватися як звичайна клітина) [3].

Тобто, стовбуровими називають клітини, які мають спеціалізації та найздібніші ділитися й розвинутися у будь-який вид тканини. Це означає, що у організмі дорослої людини існують клітини, які зберегли здатність за певних умов перетворюватися практично в усі види дорослих тканин - приміром, в кісткові м'язи, кісткову тканину, клітини нервової тканини - нейрони, тканину печінки, підшлункової залози тощо. Нині вже зрозуміло та практично доведено, такі клітини - це універсальні «запасні» частини, що використовуються організмом на відновлення чи «лагодження» різних тканин. «Центральним складом» цих клітин є мозок.

Коренем ієрархії стовбурових ембріональних клітин є тотипотентна зигота. Перші кілька ділень зигота зберігає тотипотентність і за втрати цілісності зародка це може спричинити появі монозиготних близнюків. До гілок ієрархії ставляться плюрипотентні і мультипотентні власні стовбурові клітини. Листями (кінцевими елементами) ієрархії є зрілі уніпотентні клітини тканин організму. Нішами стовбурових ембріональних клітин називаються місця у тканині, де постійно залягають власні стовбурні клітини, діляться за потребою для подальшої диференціації.

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 (рис 1.1.) [8].

Рис. 1.1.

Стовбурні клітини розмножуються шляхом поділу, як й інші клітини. Відмінність стовбурових ембріональних клітин у тому, що можуть ділитися необмежено, а зрілі клітини зазвичай мають обмежене число циклів розподілу.

Коли відбувається дозрівання стовбурових ембріональних клітин, всі вони проходять кілька стадій. Через війну, в організмі є низка популяцій стовбурових ембріональних клітин різного рівня зрілості. Що більш зрілою є клітина, тим менша вірогідність на те, що вона зможе перетворитися на клітину іншого типу.

У різних органах і тканинах дорослого організму існують частково дозрілі власні стовбурові клітини, готові швидко дозріти і перетворитися на клітини потрібного типу. Вони називаються бластними клітинами. Наприклад, частково дозрілі клітини мозку — ценейробласти, кістки — остеобласти тощо. Дифференціювання можуть запускати як внутрішні причини, і зовнішні. Будь-яка клітина реагує на зовнішні подразники. Наприклад, є сигнал (речовина), що є ознакою перенаселенності. Якщо клітин стає дуже багато, цей сигнал стримує розподіл. У відповідь сигналу клітина може регулювати експресію генів.

Є два типу стовбурових ембріональних клітин. Перші - ембріональні власні стовбурові клітини, із яких складається ембріон. Інші називаються дорослими або навіть соматичними стовбуровими клітинами - їх походження зараз достовірно невідомо. Можна тільки зробити припущення, що це залишки ембріональних стовбурових клітин.

Стовбурові клітини визначаються такими основними характеристиками. По-перше, це неспеціалізовані клітини. По-друге, власні стовбурові клітини здатні ділитися протягом великого відрізку часу, причому у результаті кожного розподілу утворюються дві ідентичні клітини. Третя важлива властивість стовбурових ембріональних клітин - те, що вони здатні до диференціації в специфічні типи клітин, такі як клітини м'язів, мозку, крові

У дорослих організмах мало стовбурових ембріональних клітин. Чим молодший організм, тим більший запас стовбурових ембріональних клітин, і, відбудовний потенціал.