Гістотехнології Основні напрямки створення нових технологій на основі культивування клітин і тканин Стовбурові клітини Властивості стовбурових клітин Визначення потенціалу стовбурових клітин Ембріональні стовбурові клітини Стовбурові клітини дорослого організму Поділ стовбурових клітин Використання у медицині

Тканинна інженерія займається вирощуванням культури тканин та створенням штучних органів. Спочатку відбирають донорський клітинний матеріал, виділяють тканинно-специфічні клітини, потім культивують їх. Клітини отриманої культури наносять на матрицю(виготовлена з різних біомаеріалів), після чого починається їх культивація.

Європейські вчені вивчають можливість утворення штучних сухожиль і звязок з матеріалу, який використовує павук для будівництва своєї пувутини

Перше отримання промисловим шляхом цінних біологічно активних ре­човин. Так отримані мутантні клітинні лінії раувольфії змінної продуценту індольних алкалоїдів, які містять у 10 разів більше цінного для медицини анти-ритмічного алкалоїду аймаліну. Друге використання тканинних і клітинних культур для швидкого кло-нального мікророзмноження та оздоровлення рослини. Мікроклональне роз­множення добре ведеться з картоплею, капустою, часником, томатами, цукро­вим буряком. Третю групу становлять технології, пов'язані з генетичними маніпуляціями на тканинах, клітинах, ізольованих протопластах. Тканинна інженерія подає на­дії на подолання чоловічого й жіночого безпліддя та розв'язання інших проблем, пов'язаних з функціональною діяльністю репродуктивної системи в людей.

Стовбурові клітини

Медики вперше зуміли продемонструвати повноцінну штучну тканину людських органів - кишечника - отриману за допомогою технології стовбурових клітин, яка знайде застосування як в лабораторних дослідженнях, так і в медичних цілях. Про це повідомляється в статті дослідників, опублікованій в журналі Nature. "Це перша робота, яка показала, що індуковані плюрипотентні стовбурові клітини в пробірці можуть бути перетворені в тканину людського організму з тривимірною структурою і складом тканини кишечнику", - сказав Джеймс Уеллс, провідний дослідник з Медичного центру Дитячої лікарні Цинцинатті. "Ми сподіваємося, що наша робота дасть надію людям, що страждають такими хворобами, як некротизуючий ентероколіт, синдром короткого кишечника, запальними захворюваннями цього органу та іншими хворобами", - додав учений.

Стовбурові клітини сьогодні актуальна тема ними намагаються лікувати самі різноманітні захворювання і дивлячись на повідомлення в пресі, вони творять чудеса. «Здатні перетворюватися в різні тканини, вони самі знаходять «слабкі місця», відновлюючи тканини судин, залоз, м'язів, нервів» або «розрівнюють зморшки». Одним словом, в сучасну медицину – раціональну, аналітичну, розділено на багато гілок – спеціальностей знову повернувся давній образ панацеї. Незрозуміло чому стовбурові клітини ще не вилікували всі на світі хвороби і не витіснили із обороту всі ліки. Що ж насправді уявляють собою ці чудо клітини?

Потенціал стовбурових клітин це можливість їхнього перетворення на дифференційовані 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.

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.

Ембріональні стовбурові клітинні лінії (ЕС клітинні лінії) 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, ендодермі та мезодермі. Іншими словами, вони можуть перетворитися на усі типи клітин дорослого організму (тобто більше 200 типів клітин) під дією необхідних стимулів. ЕС клітини не можуть утворити екстра-ембріональні (позаембріональні) оболонки чи плаценту. Ембріональні стовбурові клітини людини. Нагорі (А): недиференційовані. Унизу (В): Нейрони дочірні клітини

Для того, щоб самовідтворюватися і перетворюватися в інші типи клітин, стовбурові клітини розмножуються двома різними шляхами. Симетричний поділ, коли обидві дочірні клітини стовбурові, і асиметричний поділ, коли одна дочірня клітина стовбурова, а інша клітина- попередник для інших типів клітин. Клітина- попередник має менше можливостей для самовідтворення, ніж стовбурова клітина. Клітина- попередник проходить декілька етапів поділу клітини перед тим, як остаточно диференціюватися у зрілу клітину. Цілком імовірно, що різниця на молекулярному рівні між симетричним та асиметричним поділом полягає у розподілі між дочірніми клітинами білкового рецептору, що знаходиться на цитоплазматичній мембрані. Проте цей механізм ще не достатньо досліджений. Поділ та дифференціація стовбурових клітин. A стовбурові клітини; B клітина-попередник; C дифференційована клітина; 1 симетричний поділ стовбурових клітин; 2 асиметричний поділ стовбурових клітин; 3 поділ клітини-попередника; 4 кінцева (термінальна) дифференціація

це недифференційовані клітини, що розповсюджені по всьому тілу. Вони розмножуються і заміщують клітини, що померли, та відновлюють пошкоджені тканини тіла. Ці клітини відносяться до соматичних (від грецького слова Σωματικóς, тобто тіло) стовбурових клітин; вони знаходяться у тілах як дітей, так і дорослих. Основні дослідження стовбурових клітин дорослого організму пов'язані з визначенням їхньої здібності до необмеженого самовідтворення та їхнього потенціалу дифференціюватися. Багато клітинних ліній, що звуться стовбуровими клітинами дорослого організму, краще було б визначити як клітини-попередники, бо вони мають обмежені здібності до дифференціювання. Уживання стовбурових клітин дорослого організму у дослідженнях та в медицині не викликає такі етичні питання, як уживання ембріональних стовбурових клітин. Одержання стовбурових клітин дорослого організму не пов'язане зі знищенням ембріону. Стовбурові клітини дорослого організму виділяють з тканин дорослих. Такі дослідження здебільшого проводилися із клітинами людини та модельних тварин миші й пацюка. Колонии клеток трофобластной стволовой (ТС) линии M. rossiaemeridionalis на фидерном слое первичных эмбриональных фибробластов мыши. a - увел.: об.х10, ок.х4 b - увел.: об.х2.5, ок.х4

Ембріональні стовбурові клітини миші із флюоресцентним маркером.

Дослідники у галузі медицини впевнені, що стовбурові клітини мають потенціал змінити зовнішній вигляд людських хвороб. Існує величезна кількість лікувальних методів, що опираються на стовбурові клітини. Проте більшість з них використовується досить рідко, бо це здебільшого експериментальні методи, до того ж вони не завжди ефективні. Медики-дослідники уважають, що стовбурові клітини можна використовувати для лікування онкозахворювань, хвороби Паркінсона, пошкоджень спинного мозку, м'язів, тощо. Тим часом досі ще не визначеною є суспільна та наукова позиція щодо етичного аспекту вживання стовбурових клітин у медицині. Проте стовбурові клітини вже досить успішно використовуються у наукових дослідженнях, і далеко не всі вчені розділяють думку, що єдиною метою цих досліджень є клітинна терапія. Вони вважають, що дослідження стовбурових клітин є досить цінним і саме по собі. Сьогодні в Україні дозволено проведення клінічних випробувань (Наказ МОЗ України 630 «Про проведення клінічних випробувань стовбурових клітин», 2008 р.) з лікування наступних патологій із застосуванням стовбурових клітин: панкреонекроз, цироз печінки, гепатити, опікова хвороба, цукровий діабет II типу, розсіяний склероз, критична ішемія нижніх кінцівок. Першим, хто отримав право на проведення клінічних випробувань в галузі застосування стовбурових клітин в Україні, став Інститут клітинної терапії. За допомогою стовбурових клітин пуповинної крові вже успішно проведено лікування десятків пацієнтів з цими захворюваннями.