Kloniranje ljudskih tkiva i organa. Prezentacija na temu "kloniranje" Kloniranje matičnih ćelija

Kloniranje ljudskih matičnih ćelija po prvi put. Pre skoro dve decenije, naučnici su uspeli da kloniraju slatku ovcu Doli. Sada isti proces koji im omogućava da po prvi put kloniraju embrionalne matične ćelije ljudskih fetusa. Ovo revolucionarno dostignuće napravio je Šukrat Malipov sa Univerziteta Oregon State i koristi tehniku ​​koja se zove nuklearni transfer. Jednostavno rečeno, uključuje prijem ćelija – u ovom slučaju se matične ćelije ubrizgavaju u posebno jaje čija je DNK uklonjena.

Ova ćelija se zatim stimuliše da počne da se deli. Rezultat je rastuća masa matičnih stanica koje, ako počnu rasti, mogu postati klon. Ovo je metoda korištena za kloniranje ovce Doli 1996. godine. Zanimljivo je da ova metoda još nije uspjela s ljudskom ćelijom.

Prema izveštaju u časopisu Cell, njegov tim je uspeo da ponovi proceduru, koristeći ljudske matične ćelije sa kože fetusa da "hrani" jajne ćelije. Uspjeh eksperimenta mogao bi dovesti do kloniranja cijele osobe, iako su etički i moralni standardi u osnovi sukobljeni sa sličnom idejom.

Upravo iz tog razloga Malipov i njegov tim ne planiraju proizvodnju klonova, a klonirane matične ćelije će biti namijenjene isključivo u medicinske svrhe. Matične ćelije su panaceja moderne medicine i koristi se praktično za liječenje karcinoma, oštećenih nervnih tkiva i kardiovaskularne bolesti.

Malipov daje uspeh veliki značaj i određuje dva faktora. Prvo, jajna ćelija koristi zdrave ćelije donora, au prethodnim pokušajima to je učinjeno ostacima ginekološke klinike. Drugo, ima malo drugačiji pristup prijenosu jezgra, s manjim poboljšanjima tu i tamo, uključujući korištenje kofeina u ovom trenutku.

Malipovo čekanje uključivalo je godine eksperimentisanja i pokušaja da optimizuje proces kloniranja kako bi funkcionisao sa ljudskim ćelijama, ali u prvom pokušaju, njegov tim je klonirao ćelijske linije za samo nekoliko meseci. Ovo je zaista veliki napredak u medicini koji bi mogao značajno smanjiti troškove liječenja matičnim stanicama i pomoći brojnim pacijentima s degenerativnim i potencijalno neizlječivim bolestima. Štaviše, daje nadu da se dobije besmrtnost kroz trajno kloniranje tkiva i vitalnost važnih organa. Ali ovo je već naučna fantastika. Barem za sada.

Drevni ljudi su bili uvjereni u postojanje ptice Feniks, vječno ponovno rođene iz pepela. Drevni egipatski bog Horus s vremena na vrijeme skupljao je dijelove tijela njegovog oca Ozirisa razbacane na sve strane i oživljavao ga uz pomoć njegove majke Izide. Nije iznenađujuće što su naučnici nazvali koelenterat hidra u našim rezervoarima - njegova sposobnost regeneracije je jednostavno fantastična. Kod ljudi se opaža i regeneracija tkiva: spajanje kostiju, zacjeljivanje kože i mišića, te proces “stvaranja” krvi koji se neprestano odvija u našem tijelu.

Misterija hematopoeze proganjala je našeg izuzetnog naučnika Aleksandra Aleksandroviča Maksimova, koji je počeo da koristi metod kulture tkiva davne 1916. godine. Podsjetimo kakav je razvoj ovu metodu Francuz A. Carrel, koji je dugo radio u inostranstvu, nagrađen je 1912. godine. nobelova nagrada. Godine 1922. Maksimov je napustio Rusiju i završio u Čikagu, gde je vodio istraživanja u oblasti upale i hematopoeze.

Godine 1908. Nobelovu nagradu za istraživanje procesa upale i otkriće makrofaga dobio je I.I. Mechnikov. Naučnici su se početkom stoljeća bavili pitanjem: odakle dolaze brojne ćelije vezivnog tkiva tokom upale, što rezultira stvaranjem otoka, guma i apscesa?

Maksimov je pretpostavio da se u vezivnom tkivu (krv, koštana srž, koja je hematopoetski organ) doživotno čuvaju nediferencirane, takozvane mezenhimske ili kambijalne, ćelije koje se mogu pretvoriti u različite krvne ćelije, kao i kosti, tetive, ligamenti itd. Takođe ih je nazvao "lutajuće ćelije u mirovanju". Formiranje novih ćelija tokom upale objasnio je prisustvom ovih ćelija.

Hajde da razjasnimo neke reči. Diferencijacija je "specijalizacija" ćelije, tokom koje ona stiče svojstva neophodna za obavljanje funkcije koja joj je dodeljena po prirodi. Nediferencirana ćelija nije u stanju da se kontrahuje kao mišićna ćelija, da generiše električni signal kao nervna ćelija ili da sintetiše hormon inzulin kao ćelije Langerhansovih otočića u pankreasu. Takođe kažu da tokom procesa diferencijacije ćelije sazrevaju.

Obično naziv nezrelih ćelija sadrži reč „blast“, odnosno „lopta“ (blastula je sferna faza razvoja embriona, pri čemu je zid lopte predstavljen jednim slojem ćelija). Prekursorska stanica kosti naziva se osteoblast; prekursor melanocita, koji sintetiše tamni pigment melanin, zahvaljujući kojem tamnimo pri sunčanju, je melanoblastom, a ćelije nervnog sistema su neuroblasti. Ove „primarne“ ćelije zaista izgledaju kao kuglice: neuro- i melanoblasti nemaju procese karakteristične za odrasle faze, koji se pojavljuju samo tokom diferencijacije.

Maksimov je vidio nešto slično u kulturama. Stoga je smatrao da je „zajednički predak hematopoeze“ veliki limfocit, koji potiče od primarne mezenhimske ćelije preko stadijuma malog limfocita, koji je relativno mala ćelija sa velikim jezgrom.

Riječ "mezenhim" je grčkog porijekla i znači "posrednik". Maksimov, po uzoru na embriologe 19. veka. vjerovali da je mezenhim sredina (između ekto- i endoderma) zametni sloj, iz kojeg se potom formira vezivno tkivo i njegovi derivati ​​u obliku žila, krvi, hrskavice i kosti. Danas znamo da se mezenhimalne ćelije izbacuju iz gornje dorzalne (dorzalne) polovine neuralne cijevi, pa imaju i ektodermalno porijeklo. Zbog toga neuron i limfocit imaju toliko sličnih gena i svojstava.

Interes za progenitorne ćelije ponovo je oživeo 1960-ih, kada je J. Gurdon, embriolog sa Univerziteta u Oksfordu, zadivio svet kloniranim žabama. Gurdon je smislio metodu za prenošenje jezgra jedne ćelije u citoplazmu druge.

Za svoje eksperimente uzeo je jaja vidljiva golim okom i uklonio jezgre iz njih. Tako je dobio “enukleisanu” citoplazmu u koju je presadio diploidna jezgra (sa duplim setom hromozoma) somatskih ćelija, koje se u normalnim uslovima neprestano dele (ćelije sluznice crevnog epitela). Stoga je Gurdon možda koristio crijevne epitelne matične stanice za svoje eksperimente kloniranja. Ali tada niko nije tako gledao na problem.

Gotovo istovremeno s Gurdonovim radom, počeli su se pojavljivati ​​članci posvećeni opisu neurogeneze u hipokampusu mozga. U početku se formiranje novih nervnih ćelija videlo jednostavno pod mikroskopom, a zatim su zapažanja počela da se potvrđuju pomoću autoradiografije, što je ukazalo na sintezu novih molekula DNK. Na kraju, proces je potvrđen pomoću elektronskog mikroskopa. Ali ljudi su i dalje uvjereni da “ nervne celije nisu obnovljene."

Gurdon se pitao kako citoplazma jajeta reprogramira somatsko jezgro, tj. jezgro diferencirane ćelije. Ćelija ne sazrijeva odmah. Da bi se to postiglo, mora proći kroz nekoliko ćelijskih ciklusa.

Matična ćelija ne ulazi u proces sazrevanja. Ranije se vjerovalo da ne dijeli, jer je u stanju "hapšenja" ćelijski ciklus, tj. kao u „zamrznutom“ stanju. Međutim, sada se ispostavilo da je sve mnogo komplikovanije, barem u ćelijskim kulturama. Ali više o tome u nastavku.

U skorije vrijeme, eksperimentalisti, možda pod utjecajem ekologa, unaprijedili su koncept niše. Niche- ovo je ćelijska sredina u kojoj ćelija ne samo da živi, ​​već i izlazi iz stanja zastoja da bi započela razvoj.

Klasičan primjer niše je Graafova vezikula jajnika, u kojoj jajna stanica može ostati u stanju stanične blokade tijekom cijelog života ženske osobe. Inače, napominjemo da do samog trenutka oplodnje jajna ćelija sadrži - za razliku od sperme - dvostruki set hromozoma (drugi set se uklanja tek nakon implantacije sperme). Dakle, čisto teoretski, prije formiranja zigota, jajna stanica se ne razlikuje od bilo koje druge somatske ćelije u smislu skupa hromozoma.

Druga niša je dno folikula dlake, gdje "žive" matične ćelije iz kojih se formiraju melanociti. Niša neurogeneze, pored hipokampusa, je i subventrikularna zona. Ovo je sloj ćelija koji ga okružuje moždane komore- šupljine u dubini hemisfera ispunjene tečnošću sličnom limfi. U ovoj zoni se stalno formiraju nove nervne ćelije koje potom migriraju prema nosu. Ovo otkriće je napravljeno početkom 1990-ih. i eksperimentalno dokazano!

Olfaktorni neuroni su u stalnom kontaktu s raznim vrstama hlapljivih tvari u atmosferi. Za nas znače arome i mirise, ali za olfaktorne neurone su toksični, posebno u visokim koncentracijama. Stoga moramo stalno stvarati nove nervne ćelije kako bismo nadoknadili njihov nedostatak.

Ali ne radi se samo o hemikalijama. Olfaktorni neuroni se nalaze bliže površini nosne sluznice od svih ostalih nervnih ćelija. Od vanjskog okruženja odvaja ih nekoliko mikrona sluzi koju izlučuje mukozni epitel. A stalni virusni napadi predstavljaju mnogo veću opasnost za olfaktorne neurone, posebno tokom epidemija respiratorne bolesti. Zbog toga nazofaringealna sluznica predstavlja treću nišu tekuće neurogeneze.

U prvom broju časopisa Nauka Godine 1995. objavljen je članak o izolaciji i određivanju svojstava ljudskih hematopoetskih matičnih stanica. Učestalost pojavljivanja matičnih ćelija je oko 1 na 105 ćelija koštana srž. Nešto prije, sredinom novembra 1994., časopis Priroda objavio je članak o izolaciji samoobnavljajućih multipotentnih kortikalnih matičnih stanica iz embrionalnog mozga pacova. Ovo je bila zora eksperimentalnog proučavanja matičnih ćelija u njihovim prirodnim nišama i izolovanim kulturama.

Paralelno s tim, odvijala su se istraživanja procesa reprogramiranja. Gore smo već govorili o reprogramiranju samog jajeta i jezgra somatske ćelije smještene u njegovoj citoplazmi. Danas znamo da se reprogramiranje može postići dodavanjem nuklearnih i citoplazmatskih ekstrakata jaja, kao i „primarnih“ ljudskih T limfocita.

Reprogramiranje je također olakšano dodavanjem faktora rasta - posebnih proteina koji stimuliraju rast i reprodukciju stanica. Naučnici su odavno znali za djelovanje faktora rasta, pa se serum od teleće krvi, koji ih sadrži, obično dodaje u ćelijske kulture. Možete djelovati svrsishodnije, na primjer, kultivirati ćelije s "predstavnicima" drugih tkiva. To uzrokuje da ćelije mijenjaju tip tkiva. Dakle, ako uzmete fibroblaste kože i dodate ekstrakt prekursora neuronskih stanica u medij kulture, tada fibroblasti počinju sintetizirati protein nervnih vlakana koji je za njih nekarakteristično. Dolazi čak do toga da fibroblasti razvijaju nervne procese - dendrite.

Ali svi ti uticaji su bili neusmjereni. Prednost modernog pristupa je jasno ciljani efekat koji uključuje željene gene, čime se omogućava kontrola razvoja ćelija. Relativno davno, u toku onkoloških istraživanja, izolovan je takozvani FIL, faktor supresije leukemije. Ovaj protein, koji je faktor transkripcije (aktivacije transkripcije), potiskuje razvoj mezodermalnih, posebno mišićnih, ćelija i stimuliše početak diferencijacije neurona. Možemo reći da reprogramira matične ćelije da se razviju u nervne ćelije.

FIL će, nadamo se, riješiti jedan važan problem kloniranja. Činjenica je da embrionalne matične stanice, uz svu svoju pluripotentnost, imaju jedno neugodno svojstvo - formiraju teratome, odnosno ružne izrasline. U tom smislu, mnogo je bolje koristiti matične ćelije iz odraslog organizma, pogotovo jer su naučnici već naučili da „prošire“ granice specifičnosti tkiva, odnosno da dobiju potomke ćelija nekih tkiva sa karakteristikama drugih. maramice.

Ali odrasli imaju svoje probleme, od kojih je jedan njihov nizak proliferativni potencijal (ćelije prestaju da se dijele prilično brzo). Dakle, dodavanje FIL-a dovodi do uklanjanja ovog ograničenja: mezenhimske matične ćelije izolovane iz koštane srži odraslog miša podvrgnute su više od 80 podela u kulturi! By izgledćelije su potpuno kao kod Maksimova: 8-10 mikrona u prečniku, okrugle, sa velikim sfernim jezgrom i tankim obodom citoplazme. Sposobnost podjele potvrđuje i očuvanje telomera. Podsjetimo da su to krajnji dijelovi hromozoma koji imaju jednolančanu DNK. Sa svakom podjelom, 200-300 nukleotida ove DNK se "odsječe", što rezultira skraćenom dužinom telomera. Kada se dostigne određena granica, stanica gubi sposobnost dijeljenja i prolazi kroz apoptozu.

Matične ćelije, nakon prenošenja na ozračenu životinju, obnavljaju hematopoezu, epitel jetre, kao i ćelije pluća i creva. Nemaju proteine ​​imunološke membrane karakteristične za odrasle ćelije koji normalno pokreću reakciju odbacivanja. Osim toga, imaju visoku aktivnost telomeraze, enzima koji sintetizira telomernu DNK. Prosječna dužina telomera u ćelijama kulture je 27 kilobaza, odnosno na hiljade "slova" genskog koda. Ova vrijednost se “uspostavlja” nakon 40 dioba ćelija i ostaje nepromijenjena nakon 102!

Kako bi usmjerili razvoj ćelija koštane srži duž puta neurona, naučnici su u kulturu uveli takozvani "Nurr" - "nuklearni (nuklearni) receptor", koji je transkripcijski faktor specifičan za prekursore. srednji mozak, „vođeni“ putem razvoja dopaminskih neurona (čija smrt dovodi do razvoja parkinsonizma). Tako dobijeni dopaminski neuroni imaju iste elektrofiziološke karakteristike kao normalni. Nakon transplantacije takvih neurona u štakora s modelom parkinsonizma, vraćaju se normalni pokreti šapa.

Drugi eksperimenti su pokazali da se proces reprogramiranja sastoji od najmanje pet faza. U prvom koraku, Nurr gen je prebačen pomoću citomegalovirusa (prirodno modificiranog tako da se ne može razmnožavati u stanicama), uslijed čega je stimuliran gen tirozin hidroksilaze. Ovaj enzim dodaje -OH grupu aminokiselini tirozin, što rezultira proizvodnjom dopamina. Osim toga, Nurr je “otkrio” i gen za tubulin, protein od kojeg su napravljeni tubuli i mikrotubuli, bez kojih se ne može zamisliti nervna stanica: mikrotubuli, kao što je poznato, prenose neurotransmitere, na primjer dopamin, do sinapsi, gdje se su pušteni.

U ranim fazama, embrionalne matične ćelije se takođe mogu pretvoriti u ćelije koje sintetišu insulin. Ovo otvara put da se pomogne milionima dijabetičara kojima je ovaj proteinski hormon toliko potreban (samo u SAD-u se to dijagnostikuje kod 800 pacijenata svake godine).

U jednoj fazi moguće je usmjeriti razvoj matičnih stanica putem serotoninskih neurona. Serotonin je također jedan od najvažnijih neurotransmitera, njegov nedostatak dovodi do raznih mentalnih poremećaja, počevši od depresije. Zanimljivo je da razvoj neurona zavisi od akcije faktor rasta fibroblasti, odnosno ćelije vezivnog (mezodermalnog) tkiva. Ovo još jednom potvrđuje činjenicu "jedinstva" porijekla neuro- i mezoderma. Dodatak faktora rasta fibroblasta uzrokuje 2,5 puta povećanje broja serotoninskih neurona. Istovremeno se smanjuje broj ćelija sa tirozin hidroksilazom, odnosno dopaminskih ćelija.

Ako se više kopija Nurr gena unese u ćelije, udio dopaminskih neurona u kulturi raste sa 5 na 50%. Ako u 4. fazi dodamo još nekoliko stimulatora razvoja dopaminske "grane", tada se broj takvih stanica povećava na gotovo 80%.

Sada je zadatak pokušati prenijeti eksperimente s miševa na ljude što je brže moguće. Na mnogo načina, ovaj problem je povezan sa tehnikom uzgoja matičnih ćelija: one se „posađuju“ na ćelije hranilice miša i dodaje se plazma krvi teleta (serum). Ovo je potencijalno opasno jer ljudske stanice mogu biti inficirane životinjskim retrovirusima. Takve ćelije se ne mogu koristiti za liječenje ljudi. Ovo omogućava da se svi proizvodi testiraju standardnim testovima na AIDS, herpes, hepatitis itd.

Međutim, nedavno je patentirana metoda koja koristi ljudske mišićne ćelije kao hranidbene ćelije i dodaje ljudski serum za stimulaciju rasta.

Za sada se eksperimenti uglavnom izvode na životinjama. Za rješavanje mnogih praktičnih i teorijskih problema potrebno je nabaviti što je moguće više genetski „čistiji“ materijal.

1 – uklanjanje nukleusa iz jajeta; 2 – „uvođenje“ diploidnog jezgra limfocita; 3 – stadijum blastociste sa embrionalnim matičnim ćelijama; 4 – kultura matičnih ćelija i embrion iz njih; 5 – surogat majka i miš; 6 – uzimanje limfocita od normalnog miša

Ovdje treba napraviti jednu teorijsku digresiju. Činjenica je da se u limfocitima stalno dešavaju tzv. Zahvaljujući ovom "promiješanju" imune ćelije stječu sposobnost reagiranja na razne proteine ​​od patogena koji se stalno mijenjaju. Normalno u normalnim tkivima spolja imunološki sistem takvi aranžmani se ne dešavaju. To nam omogućava da barem djelimično riješimo problem reprogramiranja, koji u velikoj mjeri ovisi o citoplazmi jajeta. Limfociti su vrlo pogodni za rješavanje ovog problema jer su svo njihovo potomstvo klonovi koji zadržavaju iste genske markere.

Stvorena su dva soja miševa: jedan je potomak B-ćelija, a drugi potomak T-ćelija. Treba napomenuti da je limfocite prilično teško reprogramirati. B-limfocitni miševi su imali rearanžmane imunoglobulinskih gena u svim tkivima i bili su održivi. Ali pokazalo se da je potomstvo T-limfocita "nespojivo" sa životom - embriji su umrli u maternici, a jedini rođeni ispostavilo se da je mrtav. Dakle, pokušaj da se dobije monoklonsko potomstvo pokazao je različit potencijal ćelija, njihovu sposobnost ili nemogućnost reprogramiranja, kao i prisustvo drugih problema. Stoga ćemo se ipak morati vratiti matičnim stanicama koštane srži o kojima je pisao Maksimov, iako je njihov potencijal prilično ograničen ako govorimo o organizmu, a ne o kulturi, gdje se različiti geni mogu uvesti u različitim fazama diferencijacije.

U jednom od eksperimenata, 2 hiljade ćelija koštane srži druge linije prebačeno je na ozračene miševe jedne linije (sa ubijenom koštanom srži). Potonji su nosili genetski marker, zbog kojeg su postali plavi kada su bili izloženi jednoj od supstanci. Nakon 12 sedmica, 80 do 95% krvnih stanica primaoca je obojeno. Nakon 4 mjeseca, miševi su ubijeni. Naučnici nisu mogli da vide plavo obojene nervne ćelije u delovima mozga. A one koje su bile u boji (manje od 5 ćelija) imale su okrugli oblik i nisu nosile nikakve procese. Dakle, transformacija ćelija koštane srži u moždane ćelije se ne dešava u telu.

Budući da matične ćelije ostaju u tijelu cijeli život, trebamo živjeti duže i ne obolijevati, jer matične ćelije trebaju zamijeniti mrtve i bolesne u našim organima. Međutim, kao što svi znaju, to nije slučaj.

Danas je velika pažnja naučnika usmerena na telomere, kao glavne regulatore deobe ćelija, bez kojih ne može doći do diferencijacije. Kada postoje defekti na telomerima, odnosno u proteinima koji su u kompleksu s njima, dolazi do stanja ubrzanog skraćivanja njihove dužine. Jedan od proteina je nazvan Est, što je skraćeni engleski izraz za "stalno skraćivanje telomera" ( Svestrano skraćivanje telomera). Ovo stanje brzo dovodi do prerane ćelijske smrti.

Est stimuliše telomerazu, koja produžava telomere DNK, odgađajući tako dostizanje životne granice ćelije. Čini se, čemu svi ovi detalji ako su naučnici već naučili da kontrolišu diferencijaciju matičnih ćelija u kulturi? Ovdje se može prigovoriti.

Prvo, matične ćelije različitih sojeva miševa imaju različitu otpornost na oštećenja DNK, kao što je ultraljubičasto svjetlo. Ukrštanjem različitih linija otkriven je lokus "popravke DNK" na hromozomu 11, koji je odgovoran za "popravku" molekule života ako se u njoj formiraju jednolančani i dvolančani prekidi nakon zračenja ili djelovanja slobodnih radikala kisika. Isti lokus nalazi se na 11. ljudskom hromozomu. Sasvim je moguće da sve ovo ima veze sa telomerima, jer tu postoji i dvo- i jednolančana DNK...

Iz perspektive diferencijacije, i embrionalne i odrasle matične ćelije predstavljaju vlak koji je već otišao. Bilo bi mnogo lakše razumjeti mnoga pitanja ćelijska biologija, kada bismo mogli analizirati procese od samog početka, odnosno od gameta. Ali još nije bilo kulture gameta...

A evo i dvije najnovije poruke. Prije svega, bilo je moguće uspostaviti diferencijaciju u kulturi spermatogonije - matičnih stanica testisa iz kojih se formiraju spermatozoidi. Ovo je postignuto prenošenjem katalitičke jedinice telomeraze u spermatogoniju (ovo je drugi razlog zašto su naučnici toliko zainteresovani za telomere).

Spermatogonije su izolirane iz miša starog 6 dana, nakon čega je gen za telomerazu uveden u njih pomoću retrovirusa. Istovremeno su dobijene matične ćelije - sa velikim okruglim jezgrom i malim rubom citoplazme (opet Maksimov!). I nakon godinu dana uzgoja, ove matične ćelije su imale „svježu“ morfologiju.

Sadrže protein koji se vezuje za RNK, koji je karakterističan za matične ćelije, kao i Oct transkripcioni faktor, neophodan za razvoj pluripotentnih embrionalnih ćelija. Poznato je da se kod mužjaka Oct zadržava do diferencijacije spermatogonije i početka spermatogeneze.

Čini se da su mnogi neuspesi sa kojima su se naučnici do sada susreli povezani sa... oslobađanjem jajne ćelije iz folikula! Činjenica je da je okružena sa tri sloja hranljivih i zaštitnih ćelija, koje joj, posebno, nameću gore pomenuto „hapšenje“. Naučnici sa Univerziteta Konektikat odlučili su da izoluju ceo folikul, a zatim ga "ugurali" između dva pokrovna stakla. Veličina folikula je 260-470 mikrona, tako da je praktičnije i lakše raditi nego s "golim" jajetom.

Kako bi razumjeli šta uzrokuje zastoj, naučnici su mikropipetom ispod membrane oocita ubrizgali monoklonska antitijela protiv takozvane stimulirajuće podjedinice G proteina. G-proteini su enzimi koji proizvode energiju razgrađujući ne ATP, već gvanozin trifosfat (GTP). Oni troše ovu energiju na razne stvari, uključujući stimulaciju membranskog enzima adenilat ciklaze, koji od ATP-a "pravi" ciklički adenozin monofosfat (cAMP).

Ćelijska membrana sa različitim receptorima, jonskim kanalima (Ca2+, Na+) i enzimima

Ciklični AMP je najvažniji regulator procesa u citoplazmi, uključujući i izazivanje zastoja životni ciklus jaja. Uvođenje monoklonskih antitela protiv G proteina dovodi do blokade adenilat ciklaze i pada nivoa cAMP, usled čega se prevladava zastoj i ćelija ulazi u mejozu. Ovo simulira djelovanje luteinizirajućeg hormona hipofize, koji svaki mjesec radi istu stvar s određenim jajnim stanicama u jajnicima. Tako da je sasvim moguće da ćemo uskoro čuti o kulturi jajnih stanica, uz pomoć koje će istraživači moći razumjeti procese koji se dešavaju u prvim fazama razvoja (čak i prije oplodnje).

I još jedna stvar. Očigledno je bilo moguće razumjeti razlog za druge kvarove povezane s kloniranim. Činjenica je da je za početak kloniranja i dobivanja matičnih stanica potrebno "ukloniti" jezgro oocita iz citoplazme i na njegovo mjesto uvesti jezgro diploidne somatske stanice. U tom slučaju, kroz puknuće membrane jajeta, istječe do trećine citoplazme sa svojim hranjivim i regulatornim tvarima i proteinima. Zbog toga klonovi nisu održivi.

Relativno dugo se predlaže da se citoplazma oocita "podijeli" na dvije polovine - jednu koja sadrži jezgro i jednu bez njega. Potonji se zvao "citoplast". Sada je Gabor Bayta sa Poljoprivrednog instituta u Kopenhagenu predložio da se jezgro somatske ćelije uopće ne uklanja, već da se jednostavno "spoji" s jednim ili dva citoplasta. Istovremeno, nisu potrebni skupi manipulatori i visoko kvalificirani stručnjaci - sve mogu doslovno na terenu učiniti studenti ili laboratorijski asistenti.

Metodu su već testirali australski naučnici, koji su uz njenu pomoć naglo povećali "prinos" kloniranih teladi: od 7 blastocista - "kuglica" embrionalnih ćelija - prebačenih u matericu krava, šest je implantirano u mukoznu membranu. i dovelo do trudnoće, što je rezultiralo rođenjem bikova i pilića. Podsjetimo, ovca Doli je rođena kao rezultat više od 300 neuspješnih pokušaja.

Na osnovu materijala iz časopisa Priroda I Nauka.

Dvije genetske vijesti stigle su iz nezavisnog Japana odjednom.
Prvi, zanimljiv sa stanovišta buduće osobe, leži u uspješnom iskustvu dobivanja funkcionalnog moždanog tkiva iz matičnih stanica. U početku je cilj eksperimenta bio da se rekonstruišu tkiva moždane kore (koje je, kako je I.P. Pavlov ostavio: „Najviši menadžer i distributer funkcija životinjskog i ljudskog tela“), ali su na kraju istraživači uspeli da dobijaju ćelije različitih tkiva. Važno je napomenuti da su naučnici iz Zemlje izlazećeg sunca uspeli da naprave uzorke tkiva ne samo od embrionalnih matičnih ćelija (kako to obično biva), već i od „odraslih“ ćelija prisutnih u kože i kosu.

Transplantacija kloniranih tkiva ima najsjajnije izglede, jer U regenerativnoj terapiji, samo nekoliko bolesti može se izliječiti transplantacijom ćelija, a mnoge druge transplantacijom funkcionalnih, „živih“ tkiva: od ponovnog presađivanja izgubljenih udova do raka.

Izrasla tkiva su trenutno premala za svoje praktična primjena, ali kako se navodi u saopštenju za javnost istraživački institut, nastavit će se istraživanja usmjerena na stvaranje tkiva odraslih. Pored eksperimenata sa ljudskim matičnim ćelijama, Japanci su to uspešno uradili i sa ćelijama laboratorijskih miševa, čak su stvorili mrežu neurona na osnovu njihovog tkiva koje reaguje na stimulaciju.


Ne završavajući sa laboratorijskim štakorima, nastavljamo dalje: na osnovu mrtve ćelije koja je ležala smrznuta 16 godina (-20 Celzijusa, temperatura slična smrznutom tlu u kojem je pronađena čuvena beba mamuta Dima), uspješno je kloniran miš. .

Istraživači Instituta Riken su identifikovali ćelijsko jezgro iz organa mrtvog miša i cijepio ga na jaje živog miša, što je rezultiralo rođenjem klona sposobnog za reprodukciju. Ovo nije samo vijest, već Vijest s velikim slovom, jer ovakvi eksperimenti otvaraju put za obnovu izumrlih životinjskih vrsta na planeti, poput mamuta, sabljozubih tigrova i... idite pogledati Jurski park.

I ako donedavno takvi eksperimenti nisu završavali uspjehom i više su ličili na fantaziju nego na stvarnost, pred naučnicima je još jedno teško pitanje: ukrštanje sa sadašnjim postojeće vrste. Prije nekoliko hiljada godina, barem polovina danas uobičajenih bolesti, infekcija, virusa i svega ostalog što je moglo ubiti “novo-staro” stvorenje prije rođenja nije postojalo.

Da bi klonirali mamuta (koji se do sada čini najsigurnijim, najvjerovatnijim i izvodljivim stvorenjem), istraživači moraju pronaći način da usade jezgro ćelije mamuta u jaje slona, ​​a zatim ga implantiraju. Međutim, čak i ako "rodite" Živo biće neće uspjeti - proces može rezultirati kloniranim embrionalnim matičnim stanicama, što će dati još jedan poticaj radu u ovoj oblasti.

Naslov slike Tokom studije, klonirani embrioni su korišteni za dobijanje matičnih ćelija

Upotreba znanja o kloniranju ljudi za stvaranje embriona postala je "važna prekretnica" za medicinu, rekli su američki naučnici.

Klonirani embriji su korišteni za proizvodnju matičnih stanica, koje se zatim mogu koristiti za stvaranje srčanog mišića, kostiju, moždanog tkiva i bilo koje druge vrste stanica u ljudskom tijelu.

Međutim, istraživači vjeruju da se matične ćelije mogu dobiti iz drugih izvora – jeftinijih, jednostavnijih i manje etički kontroverznih.

Protivnici metode smatraju da je neetično eksperimentirati na ljudskim embrionima i pozivaju na zabranu toga.

Matične ćelije su jedna od glavnih nada medicine. Sposobnost stvaranja novog tkiva mogla bi pomoći, na primjer, u liječenju posljedica srčanog udara ili ozljede kičmene moždine.

Je li kloniranje rješenje?

Istraživanja se već provode korištenjem matičnih stanica uzetih iz embrija za vraćanje vida.

Ali takve ćelije su pacijentu strane, pa ih tijelo jednostavno odbacuje. Kloniranje rješava ovaj problem.

Proces se temelji na tehnologiji nuklearnog transfera somatskih stanica, koja je dobro poznata otkako je ovca Dolly postala prvi sisavac koji je kloniran 1996. godine.

Od odrasle osobe uzete su ćelije kože, a genetska informacija dobijena od njih stavljena je u jajnu stanicu donora iz koje je prethodno uklonjena vlastita DNK. Zatim je pomoću električnih pražnjenja stimulisan razvoj jajeta u embrion.

Međutim, istraživači nisu uspjeli ovo ponoviti s ljudskim jajnim stanicama, koje se počelo dijeliti, ali se nije razvilo dalje od stadija 6-12 ćelija.

Južnokorejski naučnik Hwang Woo Seok tvrdio je da je uspio stvoriti matične ćelije od kloniranih ljudskih embriona, ali se ispostavilo da je krivotvorio činjenice.

Germinalni mjehurić

U trenutnoj studiji, tim naučnika sa Univerziteta za zdravlje i nauku u Oregonu uspeo je da dovede razvoj embriona do stadijuma zametnih vezikula (otprilike 150 ćelija). Ovo je dovoljno za dobijanje matičnih ćelija.

Šef istraživačkog tima, dr Šukhrat Mitalipov, rekao je: „Pažljiva analiza matičnih ćelija dobijenih ovom tehnologijom pokazala je njihovu sposobnost da se pretvore u različite vrstećelije, uključujući nervne ćelije, ćelije jetre i ćelije srca."

„Iako je potrebno još puno posla da se napravi siguran i efikasan proces liječenja matičnim ćelijama, uvjereni smo da smo napravili značajan napredak u stvaranju ćelija koje se mogu koristiti u regenerativnoj medicini“, dodao je.

"Izgleda uvjerljivo"

Chris Mason, profesor regenerativne medicine na Univerzitetskom koledžu u Londonu, rekao je da je istraživanje uvjerljivo. "Uradili su uglavnom ono što su braća Rajt uradila (za avione). Uzeli su najbolje od onoga što su druge istraživačke grupe ranije radile i sve to spojile", rekao je Masen.

Istraživanje matičnih ćelija izvedenih iz embriona postavlja pitanja o etici takvih ćelija naučni radovi. Postoji i problem nedostatka donorskih jajnih ćelija.

Nova tehnologija također koristi ćelije kože, ali ih pomoću proteina pretvara u inducirane pluripotentne matične stanice.

Kritičari nove metode smatraju da se svi embriji, bilo da su umjetni ili prirodni, mogu razviti u punopravnu osobu, pa je nemoralno provoditi eksperimente s njima. Smatraju da je neophodno nabaviti matične ćelije iz tkiva odraslih.

Ali pristalice nove metode tvrde da se embriji dobijeni uz njegovu pomoć nikada neće moći razviti u punopravnu osobu.

Eddie Lawrence, za BBCRussian.com

Nedavno se u političkim, naučnim krugovima i u medijima aktivno raspravlja o dvije vrste kloniranja: terapijskom i reproduktivnom, kao i o tzv. dalji razvoj savremena medicina.

Šta sve ovo znači sa stanovišta specijaliste?

Reproduktivno kloniranje

Ovo je umjetna reprodukcija u laboratorijskim uvjetima genetski tačne kopije bilo kojeg živog bića. Ovca Doli, rođena na Roslin institutu u Edinburgu, primer je prvog takvog kloniranja velike životinje.

Proces je podijeljen u nekoliko faza. Prvo, ženskoj jedinki se uzima jaje, a iz njega se mikroskopskom pipetom izvlači jezgro. Zatim se svaka ćelija koja sadrži DNK kloniranog organizma ubrizgava u jaje bez jezgre. U stvari, oponaša ulogu sperme u oplodnji jajne ćelije. Od trenutka spajanja ćelije sa jajetom počinje proces reprodukcije ćelije i rasta embrija (Shema 1).

U mnogim zemljama širom svijeta, uključujući Veliku Britaniju, reproduktivno kloniranje ljudi u svrhu proizvodnje klonirane djece zabranjeno je zakonom.

Terapijsko kloniranje