Стволовые клетки

АО «Медицинский университет Астана»

Кафедра Молекулярной биологии

 

 

 

 

СРС

На тему: Стволовые клетки

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Сайлаукан Назерке

Группа: 128ОМ

Проверила: Карагулова А.К.

 

 

 

 

 

Астана

2011

ПЛАН

 

            Введение

1. Историческая справка

 

2. Виды стволовых клеток

 

3. Заболевания лечащиеся стволовыми клетками

 

4. Технология обработки пуповинной крови

 

5. Генная терапия 

 

6. Клеточная терапия - новое направление в медицине

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

Введение

  Стволовые клетки – это одно из самых удивительных открытий современной медицины, способное изменить представление о лечении многих болезней и дать людям главное - здоровье, молодость, силу, долголетие, а порой - и единственный шанс выжить! Смысл лечения стволовыми клетками в том, что весь потенциал для здоровой и продолжительной жизни в нашем организме заложен с самого начала. Наш организм содержит особые клетки, которые постоянно возвращают нас к норме - это и есть стволовые клетки. Но с возрастом количество стволовых клеток в нашем организме уменьшается, они становятся не так активны, как в молодости, поэтому имеет смысл восстанавливать их количество в организме, чтобы сохранить молодость и здоровье. Запас стволовых клеток взрослого организма очень невелик. Когда мы рождаемся, у нас в костном мозге на 10 тысяч кроветворных клеток приходится одна стволовая клетка. У растущих подростков стволовых клеток уже в 10 раз меньше. К 50-ти годам на полмиллиона обычных - одна стволовая клетка, а в 70 лет - там всего лишь одна стволовая клетка на миллион. Стволовые клетки – «восстановители здоровья» Во время лечения стволовыми клетками пациент получает 200-300 миллионов стволовых клеток и воспроизводимое ими количество простых клеток, количество которых в очень короткий срок уже составляет несколько триллионов. Этот объем простых восстановленных клеток не только перекрывает ежедневные потери, но и в тысячи раз их превосходит. Таким образом, пополняется запас, утраченный организмом за последние 15-20 лет. При этом стволовые клетки не будут быстро расходоваться – они направляются и сохраняются в так называемых «депо», которые есть во всех органах и тканях. Естественно, что после такого активного пополнения любой орган обновляется и молодеет, потому что новые и активные клетки вытесняют больные и занимают место отмерших клеток. Лечение стволовыми клетками восстанавливает иммунитет, улучшают структуру кожи, восстанавливает суставные хрящи, усиливают потенцию. Универсальный механизм действия стволовых клеток лежит в основе лечения многих нарушений функционирования организма.

 

1. Историческая справка

 

 Термин «стволовая  клетка» был введён в научный  обиход русским гистологом Александром  Максимовым (1874—1928). Он постулировал  существование стволовой кроветворной  клетки. Термин "стволовая клетка" Максимов А. А. предложил еще  в 1908 году, чтобы объяснить механизм  быстрого самообновления клеток  крови. На заседании Общества  Гематологов в Берлине 1 июня 1909 года он ввёл понятие «Stammzelle», подразумевая под этим определением лимфоцит в более широком значении этого слова, как клетку, способную быть стволовой в современном понимании этого. Именно этот год можно по праву считать началом истории развития исследований стволовых клеток! Максимов А. А. во многом предопределил направление развития мировой науки в области клеточной биологии. Его труды стали мировой научной классикой и до настоящего времени остаются одними из наиболее часто цитируемых среди работ отечественных исследователей.  Каждые сутки в крови погибают несколько миллиардов клеток, а им на смену приходят новые популяции эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов. Максимов А. А. первый догадался, что обновление клеток крови — это особая технология, отличная от простых клеточных делений. Если бы клетки крови самообновлялись простым клеточным делением, это потребовало бы гигантских размеров костного мозга. Несколько позже профессор московского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи А.Я. Фриденштейн подтвердил предположение коллеги и, изучая возможности этих особых клеток, стал разрабатывать сферу их применения.

       Первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток были начаты еще в начале 1950-х годов. Именно тогда было доказано, что с помощью трансплантации костного мозга (основного источника стволовых клеток) можно спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного облучения. В начале века ученые уже подозревали, что во многих тканях существуют клетки, способствующие регенерации (восстановлению) этих тканей и активизирующие деление обычных клеток.

В 60-х годах советские  ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков заложили основы науки о стволовых клетках костного мозга, доказав, что именно там главным образом и находится своеобразное депо замечательных клеток. Потом стало известно, что часть стволовых клеток мигрирует в крови, есть они и в различных тканях, в частности в кожной и жировой.   Понадобилось почти 20 лет, чтобы трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Только в конце 60-х были получены убедительные данные о возможности применения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.

 В шестидесятые годы XX века Тил и Маккулох, а также Меткалф и его сотрудники  показали, что внутривенное введение костномозговых клеток от здоровой сингенной к летально облучённой мыши приводит к образованию колоний из клеток всех направлений гемопоэтической дифференцировки в селезёнке. С разработкой клонального метода для выявления клеток-предшественников in-vitro, так называемых колониеобразующих единиц (КОЕ), стало возможным проследить за дифференцировкой всех миелоидных ростков.

         Стволовые клетки могут давать  начало любым клеткам организма  – и кожным, и нервным, и  клеткам крови. Сначала полагали, что во взрослом организме  таких клеток нет и существуют они лишь в самом раннем периоде эмбрионального развития. Однако в 70-е годы А.Я.Фриденштейн с соавторами обнаружили стволовые клетки в мезенхиме (строме) «взрослого» костного мозга; в дальнейшем их стали называть стромальными клетками.

• 1970 год - Первые трансплантации аутологичных (своих собственных) стволовых клеток. Есть сведения, что в 70-х годах в бывшем СССР делали «прививки молодости» пожилым членам Политбюро КПСС, вводя им 2-3 раза в год препараты стволовых клеток.
• 1988 год - Стволовые клетки были впервые использованы для трансплантации; мальчик, которому была проведена операция, по сей день, жив и здоров.
• 1992 год - Первая именная коллекция стволовых клеток. Профессор Дэвид Харрис "на всякий случай" заморозил стволовые клетки пуповинной крови своего первенца. Сегодня Дэвид Харрис – директор крупнейшего в мире банка стволовых клеток пуповинной крови.
• 1996 год - За период с 1996 года по 2004 год были выполнены 392 трансплантации аутологичных (собственных стволовых клеток человека) стволовых клеток. Так в 1996 году преимущественно осуществлялась трансплантация костного мозга. 1996 год – Доказано, что облучение уничтожает раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга донора стволовые клетки. С начала 1996 года в РФ действует Закон "О радиоактивной безопасности населения".
• 1997 год - За предшествующие 10 лет в 45 медицинских центрах мира проведено 143 трансплантации пуповинной крови. В России проведена первая операция онкологическому больному по пересадке стволовых клеток из пуповинной крови младенцев.
• 1998 год - Первая в мире трансплантация "именных" стволовых клеток пуповинной крови девочке с нейробластомой (опухоль мозга). Биологическая страховка сработала – ребенок спасен. Общее число проведенных трансплантаций пуповинной крови превышает 600. В этом же году американскими учеными Джеймсом Томсоном и Джоном Беккером удалось выделить человеческие эмбриональные стволовые клетки и получить их первые линии.  В 1998 г. ученые нашли способ выращивать стволовые клетки в питательной среде.
• 1999 год - Журнал «Science» признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека». В 1999 году между Санкт-Петербургским Государственным Медицинским Университетом имени академика И. П. Павлова и Европейским институтом поддержки и развития трансплантологии был заключен договор, согласно которому в Университете создается отделение трансплантации костного мозга, соответствующее всем международным требованиям.
• Июнь 2000 год - открытие отделения произошло. Основная цель - выполнение трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, в том числе и от неродственных доноров. 2000 год - В мире проведено 1.200 трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови, из них двести родственных. Шестилетний ребенок с анемией Фанкони вылечен с помощью стволовых клеток пуповинной крови своего новорожденного брата. В этой истории интересно то, что второй ребенок был рожден после искусственного оплодотворения (ЭКО). Среди полученных эмбрионов был выбран один наиболее совместимый с реципиентом и не содержащий признаков болезни.
• 2001 год - Опубликованы первые официальные данные о возможности применения трансплантации стволовых клеток пуповинной крови у взрослых пациентов. Из них более 90% с хорошим результатом. В этом же году показана способность взрослых гемопоэтических и стромальных клеток костного мозга человека дифференцироваться в кардиомиоциты и гладкомышечные клетки, эта способность используется в регенеративной кардиологии.
• 2003 год - Журнал Национальной Академии Наук США (PNAS USA) опубликовал сообщение о том, что через 15 лет хранения в жидком азоте стволовые клетки пуповинной крови полностью сохраняют свои биологические свойства. С этого момента криогенное хранение стволовых клеток стало рассматриваться, как "биологическая страховка". Мировая коллекция стволовых клеток, хранящихся в банках, достигла 72.000 образцов. По данным на сентябрь 2003 г. в мире произведено уже 2.592 трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови, из них 1.012 – взрослым пациентам. В выпуске The Lancet от 4 января 2003 г. опубликовано два сообщения о результатах инъекции аутологичных (собственных) стволовых клеток костного мозга больным, страдающим тяжелой стенокардией или перенесшим инфаркт миокарда. Источником культивированных мононуклеарных клеток служил костный мозг, взятый из гребня подвздошной кости больного. Через несколько месяцев отмечено заметное улучшение перфузии миокарда и функции левого желудочка.
• 2004 год - Общая мировая коллекция стволовых клеток пуповинной крови приближается к 400.000 образцов. В мире произведено около 5.000 трансплантаций пуповинной крови. Для сравнения, число трансплантаций костного мозга за тот же период составило около 85.000.
• 2005 год - Перечень заболеваний, при лечении которых может быть успешно применена трансплантация стволовых клеток, достигает нескольких десятков. Основное внимание уделяется лечению злокачественных новообразований, различных форм лейкозов и других болезней крови. Появляются сообщения об успешной трансплантации стволовых клеток при заболеваниях сердечно-сосудистой и нервной систем. Разработаны международные протоколы лечения рассеянного склероза. Проводятся многоцентровые исследования при лечении инфаркта миокарда и сердечной недостаточности. Ищутся подходы к лечению инсульта, болезни Паркинсона и Альцгеймера.
• В 2009 году южно-корейского учёного Хуанг Ву-Сук обвинили в мошенничестве, связанном с его исследованиями в области клонирования стволовых клеток. Он утверждал, что он и его команда извлекли ткани из клонированных человеческих эмбрионов, которые были идентичны по ДНК клеткам 11 пациентов. Однако университетская комиссия, проводившая расследования, выяснила, что все 11 наборов данных были произведены от 2 линий стволовых клеток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Виды стволовых клеток

Стволовые клетки человека - недифференцированные клеточные элементы, обладающие свойствами самообновления и дифференцировки. Стволовыми называют клетки, не имеющие специализации и способные делиться и развиться в любой вид ткани. Это значит, что в организме взрослого человека существуют клетки, прошедшие все положенные этапы эмбрионального развития, но сохранившие способность при определенных условиях превращаться практически во все виды взрослых тканей - к примеру, в скелетные мышцы, костную ткань, клетки нервной ткани - нейроны, ткань печени, поджелудочной железы и так далее. Сейчас уже стало ясно и практически доказано, что такие клетки - это универсальные "запасные" части, которые используются организмом для восстановления или "починки" разных тканей. И "центральным складом" этих клеток является костный мозг.

 Стволовые клетки костного мозга подразделяются на гемопоэтические, которые дают начало всем типам клеток крови, и мезенхимные (мезенхимальные, стромальные) стволовые клетки, которые дифференцируются в клетки костной, мышечной, хрящевой и жировой тканей.

В процессе старения организма  человека количество стволовых клеток в костном мозге резко уменьшается, поэтому забор стволовых клеток костного мозга лучше проводить  в молодом и среднем возрасте.

Современные технологии позволяют  создать собственный банк стволовых  клеток, запасы которого могут быть востребованы даже через несколько  лет. Хранящиеся в криобанке клетки сохраняют свой первоначальный возраст и все свойства. Стоит отметить, что забор костного мозга - процедура практически безболезненная и безопасная, проводится под анестезией, путем пунктирования грудины или крыла подвздошной кости.

Стволовые клетки человека можно классифицировать в  соответствии с их дифференцировочным потенциалом.    
1) Тотипотентные клетки способны формировать все эмбриональные и экстра-эмбриональные типы клеток. К ним относятся только оплодотворённый ооцит и бластомеры 2 – 8 клеточной стадии.  
2) Плюрипотентные клетки способны формировать все типы клеток эмбриона. К ним относятся эмбриональные стволовые клетки, первичные половые клетки и клетки эмбриональных карцином.  
3) Другие типы стволовых клеток локализуются в сформировавшихся тканях взрослого организма (adult stem cells) и называются взрослыми, регионарными или тканевыми стволовыми клетками. Они варьируют по способности к дифференцировке от мульти- до унипотентных.  
Однако в последние годы чаще используется классификация стволовых клеток по источникам их выделения: эмбриональные, фетальные (выделенные из абортивного материала) и стволовые клетки взрослого организма.

Первое применение стволовых  клеток пуповинной крови в качестве альтернативы трансплантациям костного мозга произошло в 1988 году в Париже, когда ребенку с анемией Фанкони была произведена трансплантация стволовых клеток, выделенных из пуповинной крови сестры.  
С этого момента по всему миру - сначала в США и в Европе, а затем и в России, начали создаваться банки пуповинной крови и проводиться сотни исследований с применением терапии стволовыми клетками пуповинной крови.  
   
В 2005 году компания «Транс-Технологии» получила лицензию Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития на применение новых клеточных технологий в здравоохранении, после чего был открыт первый в Санкт-Петербурге Банк стволовых клеток. За время работы компанией был накоплен огромный опыт как по хранению, так и по трансплантации стволовых клеток.    

1. Эмбриональные  стволовые клетки (ЭСК)  
получают из так называемой внутренней клеточной массы раннего эмбриона на этапе бластоцисты (4-7 день развития). Это «идеальные» стволовые клетки, из которых в дальнейшем развивается весь организм. Все специализированные клетки организма  по мере формирования эмбриона дифференцируются из неспециализированных эмбриональных стволовых клеток.  
Эмбриональные стволовые клетки обладают рядом положительных и отрицательных характеристик, к которым относятся:  
Плюрипотентность - способность стволовой клетки дифференцироваться в несколько типов клеток различных тканей и органов (нервные клетки, красные кровяные тельца, клетки печени, клетки поджелудочной железы, кардиомиоциты, клетки эпидермиса, мышечные клетки и др.).  
Низкий уровень иммунореактивности – Эмбриональные стволовые клетки не несут на своих мембранах специфических молекул, которые могут быть опознаны иммунными клетками реципиента как чужеродные. По этой причине эмбриональные стволовые клетки практически никогда не отторгаются после трансплантации и не вызывают так называемой «реакции хозяин против трансплантата.  
Онкологические осложнения - трансплантация эмбриональных СК может спровоцировать рост доброкачественных и злокачественных новообразований. 

Этический аспект - Основным источником эмбриональных СК является абортивный материал или материал, оставшийся невостребованным после искусственного оплодотворения.

В случае ЭСК невозможно использовать аутологичный (собственный) материал

1. Фетальный клеточный  материал - клетки зародыша на 9-12 неделе развития.

Наиболее веским обоснованием для использования фетального материала  является возможность применения материала  необходимого генеза. Вместе с тем  возникают проблемы этического характера, а также множество вопросов относительно качества материала.  
   
Возможность применения материала необходимого генеза - В 60-90-е гг. прошлого века при лечении психоневрологических заболеваний трансплантировали фетальный клеточный материал, в котором присутствовали стволовые клетки поврежденной ткани.  
Этический аспект – Материал, оставшийся в результате прерывания беременности, т.е. аборта.  
Качество материала - Использование непроверенного фетального материала может привести к заражению реципиента СПИДом, гепатитами, цитомегаловирусом и др.  Проверка материала занимает время и достаточно дорогостоящая, что приводит к увеличению стоимости услуг. Невозможно использовать аутологичный материал