Урок 23 Ембриотехнологии. Клонирование.
Ембриотехнологии и стволовые клетки. Самым молодым направлением современной медицины можно считать клеточные технологии, в которых клетки служат источником тех или иных необходимых факторов, например опухолевых антигенов при вакцинотерапии. Но использовать клетку можно не только как источник каких-либо субстанций, но и для регенеративной медицины. Особый интерес вызывают технологии, основанные на стволовых клетках. Способность к неограниченному делению и преобразования в различные типы клеток делает их идеальным материалом для трансплантационных методов терапии. Наиболее доступными считаются стволовые клетки взрослого организма.
Термин «стволовая клетка» (CK) был введен в биологию А. Максимовым в 1908 году. Исследуя процессы кроветворения, он пришел к выводу, что в нашем организме в течение всей жизни сохраняются недифференцированные клетки, которые могут превращаться в лимфоциты и другие специализированные клетки соединительной ткани и крови. Максимов назвал эти клетки стволовыми.
Природа стволовых клеток. На ранних стадиях развития эмбриона клетки неспециализированные. Они получили название стволовых (CK), потому что расположены у основания воображаемого ствола генеалогического дерева клеток, которое венчает корона из различных специализированных клеток. В отличие от обычных клеток, обреченных выполнять четко определенные функции в организме, CK в процессе развития имеют возможность приобретать специализации. CK размножаются путем деления, как и все другие клетки. Отличие состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления. CK способна к длительному размножению и репродукции большого количества клеток.
Они способны к дифференцировке - процесса необратимой специализации клеток. Силы, дающие толчок началу дифференцировки, очевидно, могут быть внутренними и внешними. Внутренние сигналы управляются генами клетки, а внешние - химическими веществами, которые выделяют другие клетки, физическим контактом с соседними клетками, а также некоторыми молекулами окружающей среды. Во всех случаях эти воздействия имеют, по сути, информационный характер, а не физический, химический или характер среды.
В течение жизни во взрослом организме постоянно происходит гибель клеток различных тканей, как в результате естественного восстановления (апоптоз), так и через повреждения (некроз). Вследствие этого в организме постоянно происходят процессы восстановления (репарации) утраченных клеток. В результате клеточного деления из стволовых клеток возникают материнская и дочерняя клетки. Материнские используются для самоподдержания популяции, а дочерние или превращаются в камбиальные клетки, или непосредственно дифференцируются. Попадая в организм при трансплантации, CK продолжают делиться и сами находят место, где их помощь необходима.
Чрезвычайно привлекательными для использования в медицине есть эмбриональные стволовые клетки (ECK) человека: из них можно получать любые типы клеток организма. Эмбриональные стволовые клетки получают из внутренней клеточной массы бластоцисты на самых ранних стадиях развития эмбриона, когда она еще не имплантировалась в стенку матки. Именно из клеток внутренней клеточной массы в дальнейшем развивается целый организм.
Еще недавно количество линий ECK человека, доступных для изучения, было невелико. Сегодня их стало намного больше, но методологические трудности и высокая стоимость работы с ними ограничивают круг исследователей. Не менее ограничения на исследования в области эмбриональных клеток человека накладывает этическая сторона. Несмотря на дебаты об этичности или неэтичности работы с ECK человека, очевидно, что вопрос уже не в том, проводить исследования в области ECK человека, а в том, как будут проводиться исследования в этой области.
Клонирование - это метод размножения, с помощью которого можно получить новый организм, который будет генетически идентичным. Клонирование является известным явлением в растительном мире.
Первые попытки клонирования животных осуществлялись в 30-х годах XX ст. Новый этап в клонировании определяют эксперименты шотландских ученых, которые завершились рождением овечки Долли (27 февраля 1997 г.).
Существуют два различных пути, с помощью которых можно достичь клонирования.
1. Перенос ядра клетки субъекта, которого хотят клонировать (дублировать). Ядро вводят в оплодотворенную или неоплодотворенную яйцеклетку после удаления или нейтрализации существующего в ней ядра. Ядро клетки имеет полный генетический код определенного организма, что позволяет «воспроизвести» генетически идентичный организм. Такая техника предполагает два момента: удаление ядра из яйцеклетки или одноклеточного эмбриона (зиготы) и слияние клетки, из которой берется ядро, с указанной яйцеклеткой или одноклеточным эмбрионом с помощью электрического шока. Это позволяет привести в действие процесс разделения нового полученного индивида, которого затем переносят в матку особи женского пола.
2. Расщепление эмбрионов, то есть искусственное проведение процесса формирования идентичных близнецов (или монозигот), который заключается в микрохирургическом разделении клеток на ранних стадиях их развития (до 14 дней после оплодотворения) на два или более идентичных эмбрионов. После этого разделенные организмы способны независимо развиваться.
Домашнее задание
1. Прочитать конспект.
