Что такое взрослые стволовые клетки?

Считается, что взрослая стволовая клетка является недифференцированной клеткой, находящейся между разными клетками ткани или органа. Взрослые стволовые клетки могут регенерироваться и делиться с образованием некоторых или всех основных специализированных типов клеток тканей или органов. Основная роль взрослых стволовых клеток в организме – сохранение и восстановление тканей, в которых они расположены. Ученые также используют термин «соматические стволовые клетки» вместо «стволовые клетки», где физически обозначают клетки организма (а не половые клетки, сперматозоиды или яйцеклетки). В отличие от эмбриональных стволовых клеток, которые определяются по их происхождению (клетки доимплантационного эмбриона).

Исследования взрослых стволовых клеток вызвали большой интерес, поскольку ученые обнаружили в тканях больше стволовых клеток, чем они думали ранее. Это открытие привело исследователей и врачей к сомнению, можно ли использовать взрослые стволовые клетки для трансплантации.

Фактически, гемопоэтические стволовые клетки или формы крови костного мозга использовались при трансплантации более 40 лет. У ученых теперь есть доказательства наличия стволовых клеток в головном мозге и сердце – двух местах, где поначалу не ожидалось, что взрослые стволовые клетки будут оседать. Если дифференцировку стволовых клеток можно контролировать в лаборатории, они могут стать основой для лечения на основе трансплантатов.

История взрослых стволовых клеток

Поиск взрослых стволовых клеток начался более 60 лет назад, когда исследователи в 1950-х годах обнаружили, что костный мозг содержит как минимум два типа стволовых клеток. Одна группа, называемая гемопоэтическими стволовыми клетками, формирует все типы клеток крови в организме. Вторая группа, называемая костными миелоидными стволовыми клетками (также называемыми промежуточными стволовыми клетками или скелетными стволовыми клетками), была открыта несколько лет спустя. Эти негематопоэтические стволовые клетки составляют небольшой процент клеток костного мозга и могут генерировать костные, хрящевые и жировые клетки, которые поддерживают образование крови и волокнистой соединительной ткани.

В 1960-х годах ученые, изучающие мышей, обнаружили две области мозга, содержащие разделенные клетки, которые в конечном итоге превратились в нейроны. Несмотря на эти сообщения, большинство ученых считают, что мозг взрослого человека не может генерировать новые нейроны. До 1990-х годов ученые не соглашались с тем, что мозг взрослого человека уже содержит стволовые клетки, способные генерировать три основных типа мозга – астральные клетки и астроциты, олигодендроциты и нейроны.

Где находятся взрослые стволовые клетки и что они обычно делают?

Взрослые стволовые клетки были обнаружены во многих органах и тканях, включая мозг, костный мозг, периферическую кровь, кровеносные сосуды, скелетные мышцы, кожу, зубы, сердце, кишечник, печень, эпителий яичников и яички. “).

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что во многих тканях некоторые типы стволовых клеток представляют собой перициты, клетки, которые образуют внешний слой мелких кровеносных сосудов. Стволовые клетки могут оставаться спокойными (неразделенными) в течение длительных периодов времени, пока они не активируются естественной потребностью в большем количестве клеток для сохранения ткани или из-за болезни или повреждения ткани.

Обычно в каждой ткани очень небольшое количество стволовых клеток, и после удаления из организма их способность к делению ограничена, что затрудняет создание большого количества стволовых клеток. Ученые во многих лабораториях пытаются найти более эффективные способы выращивания больших количеств взрослых стволовых клеток при трансплантации клеток и обработки их для получения определенных типов клеток, чтобы их можно было использовать для лечения инфекции или болезни. Некоторые примеры возможных методов лечения включают регенерацию кости с использованием клеток, полученных из костного мозга, развитие инсулин-продуцирующих клеток при диабете 1 типа и восстановление поврежденной сердечной мышцы после сердечного приступа клетками миокарда.

Какие тесты используются для выявления взрослых стволовых клеток

Ученые часто используют один или несколько из следующих методов для идентификации взрослых стволовых клеток:

1. Пометьте клетки в живых тканях с помощью молекулярных маркеров, а затем определите типы специализированных клеток, которые их генерируют.
2. Удалите клетки из живого животного, пометьте их в культуре клеток и пересадите их другому животному, чтобы определить, заменяют ли клетки (или «реконструируют») их исходные ткани.

Что еще более важно, ученые должны доказать, что стволовые клетки могут быть ошибочно созданы из генетически идентичных клеток, что затем приводит к появлению всех подходящих различных типов клеток ткани. Чтобы утверждать, что предполагаемая стволовая клетка на самом деле является стволовой клеткой, ученые стремятся показать, что либо эта клетка может привести к этим генетически идентичным клеткам в ткани, либо что очищенная популяция этих отфильтрованных стволовых клеток может быть переселена или восстановлена ​​после имплантация животному.

Какова дифференциация взрослых стволовых клеток?

Как упоминалось выше, ученые сообщили, что стволовые клетки встречаются во многих тканях и вступают в нормальные пути дифференцировки с образованием специализированных типов клеток тканей, в которых они находятся.

Пути естественной дифференцировки взрослых стволовых клеток. У живых животных взрослые стволовые клетки доступны в течение длительного времени, когда это необходимо, и могут привести к появлению зрелых видов клеток с различными формами, специализированными структурами и специфическими тканевыми функциями.

взрослые стволовые клетки приводят к появлению всех типов клеток крови: эритроцитов, В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов, естественных клеток-киллеров, нейтрофилов, базальных клеток, эозинофилов и макрофагов.

Сообщается о наличии промежуточных стволовых клеток во многих тканях. Те из костного мозга (костные миелоидные стволовые клетки, структурные стволовые клетки) генерируют различные типы клеток: костные клетки, хрящевые клетки, жировые клетки и аденоидные клетки. Однако пока не ясно, насколько клетки мезотелиомы, полученные из источников костного мозга, похожи или отличаются от клеток, обнаруженных в костном мозге.

Нервные стволовые клетки в головном мозге приводят к появлению трех основных типов клеток: нейронов и двух категорий ненейрональных клеток – астроцитов и олигодендроцитов.

Эпителиальные стволовые клетки встречаются в выстилке пищеварительной системы в глубоких криптах и ​​дают начало нескольким типам клеток: абсорбирующим клеткам, бокаловидным клеткам, клеткам Панета и эндокринным клеткам.

Стволовые клетки кожи находятся в базальном слое кожи и в основании волосяных фолликулов. Стволовые клетки кожи вызывают появление кератиновых клеток, которые мигрируют на поверхность кожи и образуют защитный слой. Фолликулярные стволовые клетки могут привести к появлению как волосяных фолликулов, так и кожи.

В ряде экспериментов сообщалось, что некоторые типы взрослых стволовых клеток могут быть преобразованы в типы клеток, которые появляются в органах или тканях, отличные от тех, которые ожидаются из ожидаемых пропорций клеток (т.е. стволовые клетки в мозге, которые дифференцируются в клетки крови или клетки, образуют кровь, которая дифференцируется на клетки миокарда и т. д.). Это зарегистрированное явление называется трансдифференцировкой.

В чем сходство и различие между эмбриональными и взрослыми стволовыми клетками?

Обе эмбриональные стволовые клетки имеют преимущества и недостатки в отношении возможного использования клеточной регенеративной терапии. Одно из основных различий между взрослыми и эмбриональными стволовыми клетками заключается в их различной способности в количестве и типах дифференцированных клеток, которые могут стать. Эмбриональный стебель может трансформироваться во все виды клеток тела, потому что он многогранен. Считается, что взрослые стволовые клетки могут дифференцироваться только в разные типы клеток из своих исходных тканей.

Эмбриональные стволовые клетки относительно легко могут расти в клеточной ткани. Взрослые стволовые клетки редко встречаются во взрослых тканях, поэтому изолировать эти клетки от взрослых тканей сложно, а способы увеличения их количества при трансплантации клеток еще не найдены. Это различие важно, поскольку для лечения замещения стволовых клеток необходимо большое количество клеток.

Ученые считают, что ткань, полученная из эмбриональных и взрослых стволовых клеток, может отличаться по вероятности отторжения после трансплантации. Мы еще не знаем наверняка, вызовет ли ткань, полученная из эмбриональных стволовых клеток, отторжение трансплантата, поскольку относительно немногие клинические испытания проверяли безопасность трансплантированных клеток.

Считается, что взрослые стволовые клетки и производные ткани с меньшей вероятностью начнут отторжение после трансплантации. Это связано с тем, что собственные клетки пациента могут быть увеличены в культуре, убеждены принять определенный тип клеток (дифференциация), а затем повторно ввести их в пациента. Использование стволовых клеток и взрослых тканей, полученных из взрослых стволовых клеток пациента, означает, что клетки с меньшей вероятностью будут отторгаться иммунной системой. Это значительное преимущество, поскольку иммунное отторжение можно обойти только путем постоянного приема иммунодепрессантов, а сами лекарства могут вызывать вредные побочные эффекты.

Что стимулируют стволовые клетки?

Стволовые клетки, индуцированные множественной емкостью (ИПСК), представляют собой взрослые клетки, которые были генетически перепрограммированы в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам, заставляя их экспрессировать гены и факторы, важные для поддержания специфических характеристик эмбриональных стволовых клеток. Хотя эти клетки соответствуют определенным критериям стволовых клеток с множественной емкостью, неизвестно, отличаются ли стволовые клетки с множественной емкостью и эмбриональные стволовые клетки клинически важными способами. Впервые о мышах IPSCs было сообщено в 2006 году, а о стволовых клетках человека с множественной емкостью – в конце 2007 года. Уникальные мыши с iPSC демонстрируют важные свойства стволовых клеток с множественной емкостью, включая экспрессию маркеров стволовых клеток, образование опухолей, содержащих клетки из три бактериальных слоя и способность вносить вклад во многие различные ткани при введении в эмбрионы мыши на очень ранней стадии развития. Мультифункциональные индуцированные стволовые клетки также отражают маркеры стволовых клеток и способны генерировать отдельные клетки для всех трех бактериальных слоев.

Несмотря на необходимость дополнительных исследований, ИПСК уже являются полезными инструментами для разработки лекарств и моделирования заболеваний, и ученые надеются использовать их в медицине трансплантации органов. В настоящее время вирусы используются для введения агентов перепрограммирования во взрослые клетки, и этот процесс необходимо тщательно контролировать и тестировать, прежде чем технология приведет к эффективному лечению людей. В исследованиях на животных вирус, используемый для введения факторов стволовых клеток, иногда вызывает рак. В настоящее время исследователи изучают невирусные стратегии доставки. Однако это революционное открытие создало новый мощный способ «дедифференцировки» клеток, которые ранее считались определяющими судьбу их развития. Кроме того, ткани, полученные из ИПСК, будут почти идентичны клеточному донору, что позволит избежать отторжения иммунной системой. Стратегия iPSC создает стволовые клетки с множественной емкостью наряду с исследованиями других типов стволовых клеток с множественной емкостью, которые помогут исследователям научиться репрограммировать клетки для восстановления поврежденных тканей в организме человека.