Глава 1. Обзор литературы

1.1. Общая информация о стволовых клетках

В организме взрослого человека и животных существует пул клеток, которые способны превращаться в клетки различных органов и тканей. Эти клетки носят название «стволовые». В отличие от обычных клеток, выполняющих строго определенные функции в организме, стволовые клетки обладают возможностью приобретения в ходе развития специализации. Необратимое преобразование изначально однородных эмбриональных клеток в специализированные, образующие ткани и органы, называется дифференцировкой [].

Термин «стволовая клетка» был введен в биологию Александром Максимовым в 1908 году. Под стволовой клеткой понимают группу клеток-предшественников, каждая из которых способна самообновляться, чтобы поддерживать свое количество, и дифференцироваться в зрелые специализированные клетки. Деление стволовых клеток может происходить двумя путями:

- симметричное деление

- ассиметричное деление [4].

В процессе симметричного деления клетки делятся митозом, образуя две новые стволовые клетки, являющиеся аналогами материнской. При помощи такого вида деления поддерживается количественный пул стволовых клеток. Во время ассиметричного деления стволовых клеток образуется одна дочерняя клетка, аналогичная материнской, и одна клетка, с частично детерминированной функцией (частично дифференцированная) [6].

По способности к дифференцировке стволовые клетки классифицируют следующим образом. Выделяют:

-Тотипотентные стволовые клетки. Эта единственная клетка воспроизводит все органы эмбриона и необходимые для его развития структуры — плаценту и пуповину.

-Плюрипотентные стволовые клетки. Термин «плюрипотентный» используют для описания клетки, которая дифференциируется в различные клеточные линии, кроме клеток внезародышевых органов.

-Мультипотентные стволовые клетки способны образовывать специализированные клетки нескольких типов (например, клетки крови, клетки печени, головного мозга).

-Унипотентные стволовые клетки — это клетки, дифференцирующиеся в обычных условиях только в специализированные клетки определенного типа [42. Вермель, А. Е. Стволовые клетки : общая характеристика и перспективы применения в клинической практике / А. Е. Вермель // Клиническая медицина. 2004. № 1. С. 5–11].

По происхождению стволовые клетки можно разделить на три типа: эмбриональные, неэмбриональные и индуцированные.

1)Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК):

- эмбриональные стволовые клетки, которые образуются в первые 2-3 деления после оплодотворения яйцеклетки называются – тотипотентными, т.е. каждая из этих клеток может дать начало всем типам клеток развивающегося эмбриона и неэмбриональным клеткам (клетки плаценты);

- эмбриональные стволовые клетки, которые содержатся во внутренней клеточной массе бластоцисты на ранней стадии развития зародыша (5 дней после оплодотворения яйцеклетки). Они называются плюрипотентными и могут дать начало всем клеткам развивающегося эмбриона (клеткам всех трех зародышевых листков: эктодерма, мезодерма, эндодерма), но не могут специализироваться в клетки плаценты.

Эмбриональные стволовые клетки плюрипотентны, а значит, могут дифференцироваться во все три зародышевых листка: наружный – эктодерму, внутренний – эндодерму и средний – мезодерму [8].

2) Неэмбриональные стволовые клетки делятся на два типа: гемопоэтические и регионарные. Гемопоэтические стволовые клетки находятся в кроветворных органах и крови. Они способны давать начало различным росткам кроветворения. Регионарные стволовые клетки находятся в тканях кожи, сосудов, кишечника и т. д. и дифференцируются в клетки этих тканей. В нашем организме присутствуют также мезенхимальные стромальные клетки (МСК), содержащиеся в жировой ткани. Эти клетки способны дифференцироваться в клетки четырёх тканей организма: адипоциты, хондроциты, миобласты и остеобласты. Очень важной особенностью МСК является их низкая иммуногенность, а также способность подавлять иммунный ответ организма, что крайне важно при осуществлении различного рода аллогенных трансплантаций [6].

3) Индуцированные стволовые клетки (ИСК) – специализированные соматические клетки, перепрограммированные в стволовые. В 2007 году, Яманака и его коллеги были первыми, кто произвел человеческие индуцированные плюрипотентные клетки [4].

Исходя из вышесказанного следует, что для того, чтобы признать клетку стволовой, она должна соответствовать четырем критериям: во‑первых, быть способной к осуществлению множественных последовательных делений, являющихся необходимым условием для сохранения популяции, оставаясь при этом морфологически и функционально неспециализированной (незрелой); во‑вторых, немногочисленные дочерние клетки, происходящие из стволовой клетки, должны обладать способностью к дифференцировке более чем в один клеточный тип; в‑третьих, при трансплантации поврежденному реципиенту стволовые клетки должны воспроизводить ту ткань, из которой они произошли, и обеспечивать ее функцию; и, наконец, в‑четвертых, in vivo стволовые клетки должны содействовать развитию своего дифференцированного потомства даже при отсутствии повреждения ткани, которую это потомство пополняет [Anderson D. S., Gage F.H., Weissman I.L. Can stem cells cross lineage boundaries? // Nat. Med. — 2001. — Vol. 7. — P. 393–395.].