Гистотехнология и её роль в современном мире Выполнила ученица 10-А класса Ковтун Анастасия

Что такое гисто технология? Гистотехнологии выращивание с помощью метода культуры тканей различных тканей, а иногда и целых органов. их можно выращивать, используя эмбриональные клетки или клетки больного человека, для лечения которой они нужны. Условия выращивания очень сложные, потому ткань это система, состоящая из многих клеток и внеклеточной вещества. Для образования дифференцированных клеток в среде, в которой они культивируются, необходимо помимо питательных веществ, кислорода добавлять различные биологически активные вещества (гормоны, цитокинины, различные факторы роста) есть создавать условия, приближенные к тем, которые есть в организме.

Вырастить органы обычно еще сложнее, поскольку они состоят из различных тканей, которые находятся в сложных взаимоотношениях. Но многое, несмотря на эти трудности, сделано. Уже есть системы выращивания кожи из собственных клеток человека, пострадавшей, например, вследствие ожогов. Такую кожу затем имплантируют человеку для восстановления пораженных участков. Разработана технология выращивания клеток крови, межпозвонковых дисков, и т.д.. Разрабатываются технологии выращивания печени, других органов, которые можно будет использовать для подсадки больным.

Как это делают? Ученые разных стран разрабатывают методики, позволяющие из культур стволовых клеток выращивать целостные органы, которыми можно было бы заменять больные или поврежденные. Стволовые клетки - прародительницы всех без исключения типов клеток в организме. Они способны к самообновлению и, что самое главное, в процессе деления образуют специализированные клетки различных тканей. Стволовые клетки обновляют и замещают клетки, утраченные в результате каких-либо повреждений во всех органах и тканях. Они призваны восстанавливать организм человека с момента его рождения.

Борьба с иммунодефицитом Еще более интересные возможности открываются при использовании таких искусственно выращенных тканей и органов при генотерапевтичних мероприятиях. У человека, страдающего заболеваниями, которые вызваны отсутствием какого-либо гена или влиянием его мутаций, можно удалить соответствующие клетки и ввести в них нормальный ген. Так делают при некоторых заболеваниях иммунодефицита. Изымают из красного костного мозга больного человека стволовые клетки, в которых отсутствует ген, который отвечает за формирование клеток иммунной системы. В стволовые клетки вводят необходимый ген и возвращают их в организм человека. Иммунитет восстанавливается. Сейчас во многих странах мира ведутся работы по развитию таких гисто технологий. С возрастом количество стволовых клеток уменьшается.

Медицинские прорывы Японские ученые первыми в мире вырастили структурно полноценные капиллярные кровеносные сосуды из стволовых клеток человеческого эмбриона. Группа исследователей использовала капиллярные клетки, генерированные из стволовых клеток, импортированных в 2002 году из Австралии. До сих пор исследователям удавалось регенерировать лишь нервные клетки и мышечную ткань, что недостаточно для "производства" цельного органа.

В 2005 году американские ученые впервые вырастили полноценные клетки головного мозга. Ученые из Флоридского университета (США) первыми в мире вырастили полностью сформированные и приживающиеся клетки головного мозга. вырастить клетки удалось путем «копирования» процесса регенерации клеток головного мозга. Теперь ученые надеются выращивать клетки для трансплантации, что может помочь в лечении болезней Альцгеймера и Паркинсона. Ученые отметили, что ранее им удавалось выращивать нейроны из стволовых клеток, однако именно во Флоридском университете удалось получить полноценные клетки и изучить процесс их роста от начала до конца.

В 2005 году ученым удалось воспроизвести нервную стволовую клетку. Итальянско- британская группа ученых из эдинбургского и миланского университетов на основе неспециализированных эмбриональных стволовых нервных клеток научилась создавать in vitro различные типы клеток нервной системы. Ученые применили уже разработанные методы управления эмбриональными стволовыми клетками к полученным ими более специализированным нервным стволовым клеткам. Результаты, которые были достигнуты на клетках мышей, были воспроизведены и на человеческих стволовых клетках. Данная разработка поможет воссоздать болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера «в пробирке». Это позволит лучше понять механизм их возникновения и развития, а также облегчит фармакологов поиск подходящих средств лечения.

В 2006 году швейцарские ученые вырастили из стволовых клеток клапаны человеческого сердца. Осенью 2006 года доктор Саймон Хоерстрап и его коллеги из университета Цюриха впервые вырастили человеческие сердечные клапаны, воспользовавшись стволовыми клетками, взятыми из околоплодной жидкости. Это достижение может сделать реальным выращивание клапанов сердца специально для ещё не родившегося ребёнка, если у него, ещё в утробе матери, обнаружатся дефекты сердца. А вскоре после рождения младенцу можно будет пересадить новые клапаны.

Осенью 2006 года британские ученые объявили о том, что первыми в мире вырастили в лабораторных условиях искусственную печень из стволовых клеток, взятых из пуповинной крови. Техника, которая использовалась при создании «мини печени», размером в 2 см, будет разрабатываться дальше, чтобы создать нормально функционирующую печень стандартного размера. Американские ученые смогли вырастить в лабораторных условиях полноценный мочевой пузырь. В качестве материала были использованы клетки самих пациентов, нуждающихся в пересадке.

В 2007 году японские ученые вырастили из стволовых клеток роговицу глаза.Исследователи использовали стволовую клетку, взятую из края роговицы. Такие клетки способны развиваться в различные ткани, выполняя в организме восстановительные функции. Выделенная клетка была помещена в питательную среду. Спустя неделю она развилась в группу клеток, а на четвертой неделе преобразовалась в роговицу диаметром 2 см. Таким же образом был получен тонкий защитный слой (конъюнктива), покрывающий роговицу снаружи. Ученые подчеркивают, что впервые полноценная ткань человеческого организма выращена из единственной клетки. Пересадка органов, полученных новым способом, исключает риск переноса инфекций. Японские ученые намерены приступить к клиническим испытаниям сразу после того, как удостоверяться в безопасности новой технологии.

Японским ученым удалось вырастить зуб из одной клетки. Его вырастили в лабораторных условиях и пересадили мыши. Инъекция клеточного материала была произведена в коллагеновый каркас. После выращивания оказалось, что зуб принял зрелую форму, которая состояла из полноценных частей, таких как дентин, пульпа, сосуды, периодонтальные ткани, и эмаль. По словам исследователей, зуб был идентичен естественному. После трансплантации зуба лабораторной мыши он прижился и функционировал полностью нормально. Данный метод позволит выращивать целые органы из одной-двух клеток, говорят исследователи. Весной 2007 года группе британских ученых, состоящая из физиков, биологов, инженеров, фармакологов, цитологов и опытных клиницистов, впервые в истории удалось воссоздать одну из разновидностей тканей человеческого сердца при помощи стволовых клеток костного мозга. Эта ткань выполняет роль сердечных клапанов. Если дальнейшие испытания пройдут успешно, разработанную методику можно будет применять для выращивания из стволовых клеток полноценного сердца для трансплантации больным.

В 2007 году британские ученые получили сперму из стволовых клеток. Британские специалисты из Университета Ньюкасла в апреле 2007 года смогли превратить взятые у мужчин клетки костного мозга в сперматозоиды. В начале 2008 года они повторяют аналогичный эксперимент со стволовыми клетками женщин. Следующим шагом станет попытка заставить эти примитивные клетки пройти мейоз, чтобы получить достаточное количество генетического материала для оплодотворения. Профессор Наирния продемонстрировал потенциал своего метода еще в 2006 году, когда с помощью спермы, полученной из эмбриональных стволовых клеток самца мыши, удалось зачать семь детенышей – шестеро из них успешно выросли, хотя и были определенные проблемы. Теперь ученый с оптимизмом смотрит на получение в лабораторных условиях спермы из женских клеток.

В 2006 году американским ученым удалось получить из стволовых клеток клетки мышц. Осенью 2006 года директор Института стволовой клетки университета Миннесоты в Миннеаполисе Катрин Верфэйл продемонстрировала возможность получения клеток гладкой мускулатуры из стволовых клеток взрослого организма. Клетки были выделены из костного мозга взрослых особей мышей, крыс, свиней и человека. Образование клеток гладкой мускулатуры из многофункциональных клеток похоже на обычное развитие мышечных клеток, причем новые клетки обладают всеми функциональными особенностями нормальных клеток гладкой мускулатуры.

2008 году японские ученые создали тромбоциты из стволовых клеток Японские исследователи из Медицинского института при Токийском университете заявили, что им удалось успешно разработать кровяные пластинки или тромбоциты из эмбриональных стволовых клеток человека. Медики говорят, что в полученную из костного мозга мыши клетку был внедрен особый вид белка, создав тем самым среду, сходную с костным мозгом человека. Группа затем культивировала в этой среде эмбриональные клетки человека. Примерно через 3 недели некоторые из этих стволовых клеток превратились в клетки костного мозга под названием мегакариоциты, из которых были произведены тромбоциты с нормальными функциями. Ученые теперь будут улучшать эффективность производства кровяных пластинок, чтобы их можно было использовать при переливании крови.

Зачем всё это? Следует отметить, что развитие гисто технологии в наше время действительно является важнейшим звеном в современной медицине. Когда врачи исчерпывают все варианты лечения больных, они обращаются к новому направлению под названием биоинженерия. Профильные ученые применяют принципы инженерии в биологических системах, что открывает возможность для создания новых человеческих тканей, органов, крови и даже роговой оболочки глаза.

Спасибо за внимание!