Clonarea țesuturilor și organelor umane. Prezentare pe tema „clonarea” Clonarea celulelor stem

Clonarea celulelor stem umane pentru prima dată. În urmă cu aproape două decenii, oamenii de știință au reușit să cloneze drăguța oaia Dolly. Acum același proces pentru a le permite să cloneze celule stem embrionare umane pentru prima dată. Această realizare revoluționară a fost realizată de Shukrat Malipov la Universitatea de Stat din Oregon și folosește o tehnică numită core transfer. Mai simplu spus, aceasta implică prelevarea unei celule – în acest caz, celulele stem sunt injectate într-o celulă ou specială al cărei ADN a fost îndepărtat.

Această celulă este apoi stimulată să înceapă să se divizeze. Ca urmare a creșterii masei de celule stem, care, dacă încep să crească, pot deveni o clonă. Aceasta este metoda prin care oaia Dolly a fost clonată în 1996. Interesant este că această metodă nu a funcționat încă cu o celulă umană.

Potrivit unui raport din jurnalul Cell, echipa sa a reușit să reproducă procedura, folosind celule stem umane din pielea unui făt pentru a „hrăni” celulele ouă. Succesul experimentului poate duce la clonarea unei persoane întregi, deși normele etice și morale sunt în conflict fundamental cu o idee similară.

Din acest motiv, Malipov și echipa sa nu intenționează să producă clone, iar celulele stem clonate vor fi exclusiv în scopuri medicale. Celulele stem sunt panaceul pentru Medicină modernăși este utilizat practic pentru tratamentul cancerului, țesuturilor nervoase afectate și boli cardiovasculare.

Malipov dă succes mare importanțăși determină doi factori. În primul rând, celulele sănătoase de la un donator sunt folosite pentru ovul, iar în încercările anterioare, acest lucru s-a făcut cu rămășițele unei clinici ginecologice. În al doilea rând, are o abordare ușor diferită a transferului de bază, cu îmbunătățiri minore ici și acolo, inclusiv consumul curent de cofeină.

Așteptările lui Malipov au continuat prin ani de experimentare și încercări de optimizare a procesului de clonare astfel încât să funcționeze cu celule umane, dar la prima încercare, echipa sa a obținut linii celulare clonate în doar câteva luni. Acesta este cu adevărat un progres uriaș în medicină care ar putea reduce semnificativ costul tratamentului cu celule stem și ar putea ajuta un număr de pacienți cu boli degenerative și potențial incurabile. În plus, dă speranță de a câștiga nemurirea prin clonarea constantă a țesuturilor și vitalitate. organe importante. Dar asta este science fiction. Cel putin pentru moment.

Anticii erau siguri de existența păsării Phoenix, veșnic renăscută din cenușă. Vechiul zeu egiptean Horus a adunat din nou și din nou bucăți din corpul tatălui său Osiris împrăștiate în toată lumea și l-a reînviat cu ajutorul mamei sale Isis. Nu este surprinzător faptul că oamenii de știință au numit hidra celenteratele rezervoarelor noastre - capacitatea sa de a se regenera este pur și simplu fabuloasă. Regenerarea țesuturilor se observă și la om: fuziunea oaselor, vindecarea pielii și a mușchilor, procesul de „creare” a sângelui care are loc constant în corpul nostru.

Misterul hematopoiezei nu a dat odihnă savantului nostru remarcabil Alexander Alexandrovich Maksimov, care încă din 1916 a început să folosească metoda culturii tisulare. Amintiți-vă că pentru dezvoltarea acestei metode, francezul A. Carrel, care a lucrat mult timp în străinătate, a fost premiat în 1912. Premiul Nobel. În 1922, Maksimov a părăsit Rusia și a ajuns la Chicago, unde a făcut cercetări asupra inflamației și hematopoiezei.

În 1908, Premiul Nobel pentru cercetarea procesului de inflamație și descoperirea macrofagelor a fost acordat lui I.I. Mechnikov. Oamenii de știință de la începutul secolului erau îngrijorați de întrebarea: de unde provin numeroase celule ale țesutului conjunctiv în timpul inflamației, ceea ce duce la umflare, flux și abces?

Maksimov a postulat că în țesutul conjunctiv (sânge, măduvă osoasă, care este un organ hematopoietic), celulele nediferențiate, așa-numitele mezenchimale sau cambiale, rămân pe viață, care se pot transforma în diferite celule sanguine, precum și în oase, tendoane, ligamentele etc. El le-a mai numit „celule rătăcitoare în repaus”. Prin prezența acestor celule, el a explicat formarea de noi celule în timpul inflamației.

Să explicăm câteva cuvinte. Diferențierea este „specializarea” unei celule, în timpul căreia aceasta dobândește proprietățile necesare pentru a îndeplini funcția care i-a fost atribuită de natură. O celulă nediferențiată nu este capabilă să se contracte ca o celulă musculară, să genereze un semnal electric ca o celulă nervoasă și să sintetizeze hormonul insulină la fel ca celulele insulelor Langerhans ale pancreasului. Ei mai spun că în procesul de diferențiere, celulele se maturizează.

De obicei, numele celulelor imature conține cuvântul „blast”, adică „minge” (blastula este o etapă sferică a dezvoltării embrionului, în timp ce peretele bilei este reprezentat de un strat de celule). Celula precursoare a osului se numește osteoblast; precursorul melanocitului care sintetizează pigmentul colorant închis melanina, datorită căruia ne întunecăm atunci când ne bronzăm, este melanoblastomul, iar celulele sistemului nervos sunt neuroblaste. Aceste celule „primare” arată într-adevăr ca niște bile: neuro- și melanoblastul nu au procese caracteristice stadiilor adulte, care apar doar în timpul diferențierii.

Maksimov a văzut și el ceva asemănător în culturi. Așa că a considerat un limfocit mare, care provine din celula mezenchimală primară prin stadiul unui limfocit mic, care este o celulă relativ mică, cu un nucleu mare, drept „strămoșul comun al hematopoiezei”.

Cuvântul „mezenchim” este de origine greacă și înseamnă „intermediar”. Maksimov urmând embriologii secolului al XIX-lea. credea că mezenchimul este stratul germinal mediu (între ecto- și endoderm), din care se formează apoi țesutul conjunctiv și derivații săi sub formă de vase de sânge, sânge, cartilaj și os. Astăzi știm că celulele mezenchimale sunt evacuate din jumătatea dorsală (dorsală) superioară a tubului neural, astfel încât și ele sunt de origine ectodermică. Acesta este motivul pentru care neuronul și limfocitul au atât de multe gene și proprietăți similare.

Interesul pentru celulele progenitoare (precursori) a reînviat în anii 1960, când J. Gurdon, embriolog la Universitatea Oxford, a uimit întreaga lume cu broaște clonate. Gerdon a venit cu o metodă de transfer a nucleului unei celule în citoplasma alteia.

Pentru experimentele sale, a luat ouă vizibile cu ochiul liber și a îndepărtat nucleele din ele. Astfel, a primit o citoplasmă „enucleată”, în care a transplantat nucleii diploizi (cu un set dublu de cromozomi) de celule somatice, care, în condiții normale, se divid constant (celule ale epiteliului mucoasei intestinale). Astfel, pentru experimentele sale de clonare, Gerdon poate să fi folosit celule stem din epiteliul intestinal. Dar atunci nimeni nu a luat în considerare problema.

Aproape simultan cu munca lui Gerdon, au început să apară articole care descriu descrierea neurogenezei în hipocampul creierului. La început, formarea de noi celule nervoase a fost văzută pur și simplu la microscop, apoi observațiile au început să fie confirmate cu ajutorul autoradiografiei, care a indicat sinteza de noi molecule de ADN. În final, procesul a fost confirmat și cu ajutorul unui microscop electronic. Dar oamenii sunt încă convinși că celule nervoase nu sunt restaurate”.

Gerdon s-a întrebat cum citoplasma oului reprogramează nucleul somatic, adică. nucleul unei celule diferențiate. Celula nu se maturizează imediat. Pentru a face acest lucru, trebuie să treacă prin mai multe cicluri celulare.

celulă stem nu intră în procesul de maturare. Anterior, se credea că în același timp nu a împărtășit, fiind în stare de „arestare” ciclul celulei, adică parcă în stare „înghețată”. Cu toate acestea, acum se pare că lucrurile sunt mult mai complicate, cel puțin în culturile celulare. Dar mai multe despre asta mai jos.

Mai recent, experimentatorii, influențați poate de ecologiști, au avansat conceptul de nișă. Nişă este un mediu celular în care celula nu numai că trăiește, ci și iese din starea de oprire pentru a începe dezvoltarea.

Un exemplu clasic de nișă este vezicula ovariană Graafian, în care ovulul poate rămâne într-o stare de stop celular pe toată durata vieții femelei. Apropo, observăm că ovulul până în momentul fertilizării conține - spre deosebire de spermatozoizi - un set dublu de cromozomi (al doilea set este îndepărtat numai după introducerea spermatozoizilor). Astfel, pur teoretic, celula ou înainte de formarea zigotului în ceea ce privește setul de cromozomi nu este diferită de orice altă celulă somatică.

O altă nișă este partea de jos a foliculului de păr, unde „trăiesc” celulele stem, din care se formează melanocitele. Nișa neurogenezei, pe lângă hipocamp, este și zona subventriculară. Acesta este stratul de celule din jur ventriculi cerebrali- cavități din adâncurile emisferelor, umplute cu un lichid asemănător limfei. În această zonă se formează în mod constant noi celule nervoase, care migrează apoi spre nas. Această descoperire a fost făcută la începutul anilor 1990. și dovedit experimental!

Neuronii olfactivi sunt în permanență în contact cu tot felul de substanțe volatile din atmosferă. Pentru noi înseamnă arome și mirosuri, iar pentru neuronii olfactivi sunt toxici, mai ales în concentrații mari. Deci trebuie să generați în mod constant noi celule nervoase pentru a compensa deficiența lor.

Dar nu sunt doar substanțele chimice. Neuronii olfactivi sunt localizați mai aproape de suprafața mucoasei nazale decât toate celelalte celule nervoase. Ele sunt separate de mediul extern de câțiva microni de mucus secretați de epiteliul mucos. Și mult mai periculoase pentru neuronii olfactivi sunt atacurile virale constante, mai ales în timpul epidemilor. afectiuni respiratorii. De aceea mucoasa nazofaringiană reprezintă a treia nișă a neurogenezei permanente.

În primul număr al revistei Ştiinţăîn 1995, a fost publicat un articol despre izolarea și caracterizarea celulelor stem hematopoietice umane. Incidența celulelor stem este de aproximativ 1 din 105 celule măduvă osoasă. Cu puțin timp înainte, la mijlocul lunii noiembrie 1994, revista Natură a publicat un articol despre izolarea celulelor stem multipotente cu auto-reînnoire din cortexul cerebral din creierul fetal al șobolanilor. Astfel a fost începutul studiului experimental al celulelor stem în nișele lor naturale și culturile izolate.

Paralel cu aceasta, se desfășurau cercetări privind procesele de reprogramare. S-a spus deja mai sus despre reprogramarea oului în sine și a nucleului celulei somatice plasat în citoplasma acestuia. Astăzi știm că reprogramarea se poate face prin adăugarea unui extract nuclear și citoplasmatic de ouă, precum și a limfocitelor T umane „primare”.

Reprogramarea este facilitată și de adăugarea de factori de creștere – proteine ​​speciale care stimulează creșterea și reproducerea celulelor. Oamenii de știință cunosc de mult efectul factorilor de creștere, așa că serul de sânge de vițel, care îi conține, este de obicei adăugat în culturile celulare. Este posibil să acționați mai intenționat, de exemplu, pentru a cultiva celule cu „reprezentanți” ai altor țesuturi. Acest lucru face ca celulele să schimbe tipul de țesut. Deci, dacă luați fibroblaste de piele și adăugați un extract de precursori (precursori) celulelor neuronale în mediul de cultură, atunci fibroblastele încep să sintetizeze o proteină din fibre nervoase care nu este caracteristică pentru ei. Se ajunge chiar la punctul în care fibroblastele au procese nervoase - dendrite.

Dar toate aceste influențe nu au fost direcționate. Avantajul abordării moderne este o acțiune clar direcționată care activează genele dorite, permițându-vă astfel să controlați dezvoltarea celulelor. Pentru o perioadă relativ lungă de timp, în cursul cercetărilor oncologice, a fost izolat așa-numitul PIL, un factor de suprimare a leucemiei. Această proteină, care este un factor de transcripție (activare a transcripției), inhibă dezvoltarea celulelor mezodermice, în special musculare, și stimulează debutul diferențierii neuronale. Se poate spune că reprogramează celulele stem pentru dezvoltarea celulelor nervoase.

FIL va rezolva o problemă importantă a clonării. Faptul este că celulele stem embrionare, cu toată pluripotența lor, au o proprietate neplăcută - formează teratoame, adică creșteri urâte. În acest sens, este mult mai bine să folosiți celule stem adulte, mai ales că oamenii de știință au învățat deja cum să „extinde” limitele specificității tisulare, adică să obțină descendenți de celule dintr-un țesut cu caracteristici ale altor țesuturi.

Însă adulții au propriile lor probleme, dintre care una este un potențial proliferativ mic (celulele nu se mai divizează destul de repede). Deci, adăugarea de FILA duce la eliminarea acestei limitări: celulele stem mezenchimale izolate din măduva osoasă a unui șoarece adult au suferit peste 80 de diviziuni în cultură! De aspect celulele sunt exact ale lui Maximov: 8–10 µm în diametru, rotunjite, cu un nucleu sferic mare și o margine subțire a citoplasmei. Capacitatea de a diviza este confirmată și de conservarea telomerilor. Amintiți-vă că acestea sunt secțiunile terminale ale cromozomilor care au ADN monocatenar. Cu fiecare diviziune, 200-300 de nucleotide ale acestui ADN sunt „taiate”, rezultând o scurtare a telomerilor. La atingerea unei anumite limite, celula își pierde capacitatea de a se diviza și suferă apoptoză.

Celulele stem, după ce au fost transferate la un animal iradiat, refac hematopoieza, epiteliul hepatic, precum și celulele pulmonare și intestinale. Nu au proteine ​​de membrană imunologică caracteristice celulelor adulte, care declanșează în mod normal reacția de respingere. În plus, au o activitate ridicată a telomerazei, o enzimă care sintetizează ADN-ul telomeric. Lungimea medie a telomerilor din celulele de cultură este de 27 kilobaze, adică mii de „litere” ale codului genei. Această valoare este „setată” după 40 de diviziuni celulare și rămâne neschimbată după 102!

Pentru a direcționa dezvoltarea celulelor măduvei osoase pe calea neuronilor, oamenii de știință au introdus în cultură așa-numitul „Nurr” - „receptor nuclear (nuclear)”, care este un factor de transcripție specific precursorilor. mezencefal, „îndreptându-se” pe calea dezvoltării neuronilor dopaminergici (a căror moarte duce la dezvoltarea parkinsonismului). Neuronii dopaminergici obținuți în acest mod au aceleași caracteristici electrofiziologice ca și cei normali. După transplantarea unor astfel de neuroni într-un șobolan cu un model de parkinsonism, mișcările normale ale labelor sunt restabilite.

Alte experimente au arătat că procesul de reprogramare constă din cel puțin cinci etape. În prima etapă, cu ajutorul citomegalovirusului (modificat în mod natural, astfel încât să nu se poată multiplica în celule), a fost transferată gena Nurr, în urma căreia a fost stimulată gena tirozinhidroxilazei. Această enzimă adaugă o grupare -OH la aminoacidul tirozină, rezultând producerea de dopamină. În plus, Nurr a „descoperit” și gena tubulinei, o proteină din care sunt formați tubuli, microtubuli, fără de care este imposibil să ne imaginăm o celulă nervoasă: după cum știți, microtubulii transportă neurotransmițători, de exemplu, aceeași dopamină, la sinapsele, unde sunt secretate.

În stadiile incipiente, celulele stem embrionare se pot transforma și în celule de sinteză a insulinei. Acest lucru deschide calea pentru a ajuta milioane de diabetici care au atâta nevoie de acest hormon proteic (doar în SUA acest diagnostic este pus anual de 800 de pacienți).

Este posibilă direcționarea dezvoltării celulelor stem într-una dintre etapele de-a lungul căii neuronilor serotoninici. Serotonina este și unul dintre cei mai importanți neurotransmițători, deficiența ei duce la diverse tulburări psihice, începând cu depresia. Interesant este că dezvoltarea neuronilor depinde de acțiune factor de creștere fibroblaste, adică celule ale țesutului conjunctiv (mezoderm). Aceasta confirmă încă o dată faptul „unității” originii neuro- și mezodermului. Adăugarea factorului de creștere a fibroblastelor determină o creștere a numărului de neuroni serotonifici de 2,5 ori. În același timp, numărul de celule cu tirozin hidroxilază, adică dopamină, scade.

Dacă în celule sunt introduse mai multe copii ale genei Nurr, atunci proporția neuronilor dopaminergici din cultură crește de la 5 la 50%. Dacă în a 4-a etapă adăugăm încă câteva stimulente pentru dezvoltarea „ramurii” dopaminei, atunci numărul acestor celule crește la aproape 80%.

Acum sarcina este să încercăm să transferăm experimentele de la șoareci la oameni cât mai repede posibil. În multe privințe, această problemă este legată de însăși tehnica de cultivare a celulelor stem: acestea sunt „plantate” pe celule de șoarece de hrănire (hrănire) și se adaugă plasmă de sânge de vițel (ser). Acest lucru este potențial periculos, deoarece celulele umane pot fi infectate cu retrovirusuri animale. Astfel de celule nu pot fi folosite pentru a trata oamenii. Acest lucru permite ca toate produsele să fie testate cu teste standard pentru SIDA, herpes, hepatită etc.

Cu toate acestea, recent a fost brevetată o metodă care utilizează celule musculare umane ca celule de hrănire și se adaugă ser uman pentru a stimula creșterea.

Până acum, majoritatea experimentelor sunt pe animale. Pentru a rezolva multe probleme practice și teoretice, este necesar să obținem material cât mai „pur” din punct de vedere genetic.

1 - îndepărtarea nucleului din ou; 2 - „introducerea” nucleului diploid al limfocitelor; 3 – stadiul de blastocist cu celule stem embrionare; 4 – cultura de celule stem si un embrion din acestea; 5 – o mamă surogat și un șoarece; 6 – luarea unui limfocit de la un șoarece normal

Aici ar trebui făcută o digresiune teoretică. Faptul este că așa-numitele rearanjamente ale genelor, sau rearanjamente, „amestecare” regiunilor genice responsabile de sinteza anticorpilor au loc în mod constant în limfocite. Mulțumită acestei „amestecări” celule ale sistemului imunitar sunt capabili să răspundă la o varietate de proteine ​​de la agenții care cauzează boli în continuă schimbare. Normal în țesuturile normale din exterior sistem imunitar astfel de aranjamente nu apar. Acest lucru permite rezolvarea cel puțin parțială a problemei reprogramării, care depinde în mare măsură de citoplasma oului. Limfocitele sunt potrivite pentru a rezolva această problemă, deoarece toți descendenții lor sunt o clonă care păstrează aceiași markeri genici.

Au fost obținute două linii de șoareci: una dintr-o celulă B, iar cea de-a doua a fost un descendent al unui limfocit T. Trebuie remarcat faptul că limfocitele sunt destul de greu de reprogramat. Șoarecii cu limfocite B au avut rearanjamente ale genei imunoglobulinei în toate țesuturile și au fost viabili. Dar descendenții limfocitelor T s-au dovedit a fi „incompatibili” cu viața - embrionii au murit în uter, iar singurul născut s-a dovedit a fi mort. Astfel, o încercare de a obține descendenți monoclonali a arătat potențial diferit din partea celulelor, capacitatea sau incapacitatea acestora de a se reprograma, precum și prezența altor probleme. Așa că va trebui totuși să ne întoarcem la celulele stem din măduva osoasă, despre care a scris Maximov, deși potențialul lor este destul de limitat dacă vorbim despre un organism, și nu despre o cultură în care pot fi introduse diferite gene în diferite stadii de diferențiere.

Într-unul dintre experimente, șoarecilor iradiați dintr-o linie (cu măduvă osoasă ucisă) au fost transferate 2 mii de celule de măduvă osoasă dintr-o altă linie. Acestea din urmă purtau un marker genetic, datorită căruia, sub acțiunea uneia dintre substanțe, au devenit albastre. După 12 săptămâni, 80 până la 95% din celulele sanguine ale primitorului au fost colorate. După 4 luni, șoarecii au fost uciși. Pe secțiuni ale creierului, celulele nervoase colorate în albastru, oamenii de știință nu au putut să vadă. Iar cele care au fost colorate (mai puțin de 5 celule) aveau o formă rotunjită și nu prezentau niciun proces. Astfel, transformarea celulelor măduvei osoase în celule cerebrale nu are loc în organism.

Deoarece celulele stem sunt stocate în organism de-a lungul vieții, ar trebui să trăim mai mult și să nu ne îmbolnăvim, deoarece celulele stem ar trebui să înlocuiască morții și bolnavii din organele noastre. Cu toate acestea, după cum știe toată lumea, acesta nu este cazul.

Acum, în multe privințe, atenția oamenilor de știință se concentrează asupra telomerilor, ca principali regulatori ai diviziunii celulare, fără de care nu există diferențiere. Cu defecte ale telomerilor, sau mai degrabă proteinele care sunt într-un complex cu ei, apare o stare de scurtare accelerată a lungimii lor. Una dintre proteine ​​a fost numită Est, care este o expresie engleză abreviată pentru „scurtarea constantă a telomerilor” ( Scurtarea permanentă a telomerilor). Această condiție duce rapid la moartea prematură a celulelor.

Est stimulează telomeraza, care prelungește ADN-ul telomerului, întârziind astfel atingerea limitei de viață a celulei. S-ar părea, de ce toate aceste detalii, dacă oamenii de știință au învățat deja cum să controleze diferențierea celulelor stem în cultură? Aici puteți obiecta.

În primul rând, celulele stem de la diferite tulpini de șoareci au rezistențe diferite la deteriorarea ADN-ului, cum ar fi lumina ultravioletă. Încrucișarea diferitelor linii a dezvăluit un loc de „reparare a ADN-ului” în cromozomul al 11-lea, care este responsabil pentru „repararea” moleculei de viață dacă în ea se formează rupturi simple și duble după iradiere sau acțiunea radicalilor liberi de oxigen. Același locus există și pe al 11-lea cromozom uman. Este posibil ca toate acestea să aibă de-a face cu telomerii, deoarece există și ADN dublu și monocatenar...

În ceea ce privește diferențierea, atât celulele stem embrionare, cât și cele adulte sunt un tren care a plecat deja. Ar fi mult mai ușor de înțeles multe probleme biologie celulara, dacă am putea analiza procese încă de la început, și anume din gameți. Dar nu a existat nicio cultură a gameților până acum...

Și iată cele mai recente două postări. În primul rând, a fost posibilă stabilirea diferențierii în cultura spermatogoniei - celulele stem ale testiculelor, din care se formează spermatozoizi. Acest lucru se realizează prin transferul unității catalitice a telomerazei în spermatogonium (acesta este al doilea motiv pentru care oamenii de știință sunt atât de interesați de telomeri).

Spermatogoniile au fost izolate de la un șoarece în vârstă de 6 zile, după care gena telomerazei a fost introdusă în ele folosind un retrovirus. În același timp, s-au obținut celule stem - cu un nucleu mare rotunjit și o margine mică a citoplasmei (Maximov din nou!). Și după un an de cultivare, aceste celule stem au avut o morfologie „proaspătă”.

Acestea conțin o proteină de legare a ARN, care este caracteristică celulelor stem, precum și factorul de transcripție Oct, care este necesar pentru dezvoltarea celulelor embrionare pluripotente. Se știe că Oct este reținut la bărbați până la debutul diferențierii spermatogoniei și apariția spermatogenezei.

Se pare că multe dintre eșecurile pe care oamenii de știință le-au întâlnit până acum sunt legate de... eliberarea unui ovul dintr-un folicul! Cert este că este înconjurat de trei straturi de celule hrănitoare și protectoare, care, în special, îi impun „arestarea” menționată mai sus. Oamenii de știință de la Universitatea din Connecticut au decis să izoleze întregul folicul, după care l-au „stors” între două lame de acoperire. Dimensiunea foliculului este de 260–470 de microni, deci este mai convenabil și mai ușor să lucrezi cu el decât cu un ou „god”.

Pentru a înțelege ce cauzează arestarea, oamenii de știință au introdus anticorpi monoclonali împotriva așa-numitei subunități de stimulare a proteinei G cu o micropipetă sub membrana ovocitară. Proteinele G sunt enzime care produc energie prin divizarea nu ATP, ci guanozin trifosfat (GTP). Ei cheltuiesc această energie pe diferite lucruri, inclusiv stimularea enzimei membranare adenilat ciclază, care „face” adenozin monofosfat ciclic (cAMP) din ATP.

Membrană celulară cu diverși receptori, canale ionice (Ca2+, Na+) și enzime

AMP ciclic este cel mai important regulator al proceselor din citoplasmă, provocând, printre altele, oprirea ciclu de viață ouă. Introducerea de anticorpi monoclonali împotriva proteinei G duce la o blocare a adenilat-ciclazei și la o scădere a nivelului de cAMP, în urma căreia stoparea este depășită și celula intră în meioză. Astfel, se modelează acțiunea hormonului luteinizant al glandei pituitare, care face același lucru în fiecare lună cu unul sau altul ovul în ovare. Deci, este foarte posibil ca în curând să auzim despre cultura ovocitelor, cu ajutorul căreia cercetătorii vor putea înțelege procesele care au loc în primele etape de dezvoltare (chiar înainte de fertilizare).

Și ultimul. A fost posibil, aparent, să se înțeleagă motivul altor eșecuri asociate cu clonul. Cert este că, pentru a începe clonarea și obținerea de celule stem, este necesar să „eliminăm” nucleul ovocitului din citoplasmă și să introduceți nucleul unei celule somatice diploide în locul său. În același timp, până la o treime din citoplasmă cu nutrienții și substanțele și proteinele sale de reglare curge prin ruptura membranei oului. Din această cauză, clonele nu sunt viabile.

Pentru o perioadă relativ lungă de timp, s-a propus „împărțirea” citoplasmei ovocitului în două jumătăți - care conține nucleul și fără acesta. Acesta din urmă se numește „citoplast”. Acum, Gabor Bayta de la Institutul Agricol din Copenhaga a sugerat să nu se îndepărteze deloc nucleul celulei somatice, ci pur și simplu să-l „contopească” cu una sau două citoplaste. În același timp, nu sunt necesari manipulatori scumpi și specialiști cu înaltă calificare - totul poate fi făcut literalmente pe teren de către studenți sau asistenți de laborator.

Metoda a fost deja testată de oamenii de știință australieni, care, cu ajutorul ei, au crescut dramatic „randamentul” vițeilor clonați: din 7 blastociste - „bile” din celulele embrionare - transferate în uterul vacilor, șase au fost implantate în membrana mucoasă și a dus la sarcină, în urma căreia s-au născut tauri și juninci. Amintiți-vă că oaia Dolly s-a născut în urma a peste 300 de încercări nereușite.

Potrivit revistelor Naturăși Ştiinţă.

Imediat au venit două știri genetice din Japonia independentă.
Prima, interesantă din punctul de vedere al viitorului omului, este experiența de succes a obținerii de țesuturi cerebrale funcționale din celule stem. Inițial, scopul experimentului a fost de a recrea țesuturile cortexului cerebral (care, după cum a lăsat moștenire I.P. Pavlov: „Cel mai înalt manager și distribuitor al funcțiilor corpului animal și uman”), dar în final, cercetătorii au reușit pentru a obține celule din diferite țesuturi. În mod remarcabil, oamenii de știință din Țara Soarelui Răsare au reușit să creeze specimene de țesut nu numai din celule stem embrionare (cum este de obicei cazul), ci și din celule „adulte” prezente în pieleși păr.

Transplantul de țesuturi clonate are cele mai strălucitoare perspective, deoarece. în terapia regenerativă, doar câteva boli pot fi vindecate prin transplant de celule, iar multe altele pot fi vindecate prin transplantul de țesuturi funcționale, „vii”: de la creșterea membrelor pierdute până la cancer.

Țesăturile cultivate sunt în prezent prea mici pentru aplicații practice, dar așa cum se precizează într-un comunicat de presă institut de cercetare, cercetările care vizează crearea de țesuturi ale unui adult vor continua. Pe lângă experimentele cu celule stem umane, japonezii au făcut același lucru cu succes cu celulele șoarecilor de laborator, creând chiar și o rețea de neuroni care răspund la stimulare pe baza țesuturilor lor.


Neterminând cu șobolanii de laborator, continuăm mai departe: pe baza unei celule moarte care zăcuse în stare înghețată timp de 16 ani (-20 Celsius, temperatura este similară cu solul înghețat în care a fost găsit faimosul mamut Dima), un mouse a fost clonat cu succes.

Cercetătorii de la Institutul Riken au identificat nucleul celular din organul unui șoarece mort și l-a altoit în oul unui șoarece viu, rezultând nașterea unei clone capabile de reproducere. Aceasta nu este doar știri, ci știri cu majuscule, pentru că astfel de experimente deschid calea refacerii speciilor de animale dispărute de pe planetă, precum mamuții, tigrii cu dinți de sabie și... du-te să revedeți Jurassic Park.

Și dacă, până de curând, astfel de experimente nu s-au încheiat cu succes și păreau mai mult o fantezie decât o realitate, oamenii de știință mai au în față o altă problemă dificilă: trecerea cu curentul. specii existente. Cu mii de ani în urmă, cel puțin jumătate dintre bolile, infecțiile, virușii și orice altceva care este acum obișnuit care poate ucide creatura „nou-veche” înainte de naștere nu existau.

Pentru a clona un mamut (care pare a fi cea mai sigură, mai probabilă și fezabilă creatură de până acum), cercetătorii trebuie să găsească o modalitate de a grefa un nucleu de celule de mamut într-un ou de elefant și apoi de a-l implanta. Totuși, chiar dacă „a naște” creatură Dacă eșuează, procesul poate produce celule stem embrionare clonate, care vor da un alt impuls pentru a lucra în acest domeniu.

Legendă imagine În timpul studiului, embrionii clonați au fost utilizați pentru a obține celule stem.

Utilizarea cunoștințelor despre clonarea umană pentru a crea embrioni a fost o „piatră de hotar majoră” pentru medicină, au spus oamenii de știință din SUA.

Embrionii clonați au fost folosiți pentru a produce celule stem, care pot fi apoi folosite pentru a crea mușchi al inimii, oase, țesut cerebral și orice alt tip de celulă umană.

Totuși, cercetătorii cred că celulele stem pot fi obținute din alte surse - mai ieftine, mai simple și nu la fel de controversate din punct de vedere etic.

Oponenții metodei cred că nu este etic să experimentezi pe embrioni umani și cer interzicerea acestui lucru.

Celulele stem sunt una dintre principalele sperante ale medicinei. Capacitatea de a crea țesut nou poate ajuta, de exemplu, în tratamentul efectelor unui atac de cord sau a unei leziuni ale măduvei spinării.

Ieșire - în clonare?

Cercetările sunt deja în desfășurare folosind celule stem prelevate din embrioni pentru a restabili vederea.

Dar astfel de celule sunt străine pacientului, așa că organismul le respinge pur și simplu. Clonarea rezolvă această problemă.

Procesul se bazează pe tehnologia de transfer nuclear al celulelor somatice, binecunoscută de când Oaia Dolly a devenit primul mamifer clonat în 1996.

Celulele pielii au fost prelevate de la un adult, iar informația genetică obținută de la ele a fost plasată într-un ovul donator, din care a fost îndepărtat anterior propriul ADN. Apoi, cu ajutorul descărcărilor electrice, a fost stimulată dezvoltarea oului până la embrion.

Cu toate acestea, cercetătorii nu au reușit să reproducă acest lucru cu un ou uman, care a început să se divizeze, dar nu s-a dezvoltat dincolo de stadiul de 6-12 celule.

Omul de știință sud-coreean Hwang Woo-seok a susținut că a fost capabil să creeze celule stem din embrioni umani clonați, dar s-a dovedit că a manipulat faptele.

veziculă germinativă

În studiul actual, o echipă de oameni de știință de la Universitatea de Sănătate și Știință din Oregon a reușit să aducă dezvoltarea embrionului la stadiul veziculei germinale (aproximativ 150 de celule). Acest lucru este suficient pentru a obține celule stem.

Dr. Shukhrat Mitalipov, liderul echipei de cercetare, a declarat: „O analiză amănunțită a celulelor stem obținute folosind această tehnologie a arătat capacitatea lor de a se transforma în tipuri diferite celule, inclusiv celule nervoase, celule hepatice și celule ale inimii”.

„Deși există încă multă muncă de făcut pentru a crea un proces sigur și eficient de tratament cu celule stem, suntem încrezători că am făcut un pas semnificativ în crearea de celule care pot fi folosite în medicina regenerativă”, a adăugat el.

"Pare real"

Chris Mason, profesor de medicină regenerativă la University College London, a declarat că studiul pare plauzibil. "Ei au făcut cam ceea ce au făcut frații Wright (pentru avioane). Au luat tot ce făcuseră anterior de către alte grupuri de cercetare și au reunit totul", a spus Meissen.

Cercetarea celulelor stem embrionare ridică întrebări cu privire la etica acestor celule lucrări științifice. Există și problema lipsei de ovule donatoare.

Noua tehnologie folosește și celulele pielii, dar le transformă cu ajutorul proteinelor în celule stem pluripotente induse.

Criticii noii metode consideră că toți embrionii, fie că sunt artificiali sau naturali, se pot dezvolta într-o persoană cu drepturi depline, așa că experimentarea cu aceștia este imorală. Ei cred că este necesar să se obțină celule stem din țesuturile adulților.

Dar susținătorii noii metode susțin că embrionii obținuți cu ajutorul ei nu vor putea niciodată să se dezvolte într-o persoană cu drepturi depline.

Eddie Lawrence, pentru BBCRussian.com

Recent, au existat dezbateri intense în cercurile politice, științifice și media despre cele două tipuri de clonare - terapeutică și reproductivă - precum și despre așa-numitele „celule stem” și semnificația lor pentru dezvoltare ulterioară Medicină modernă.

Ce înseamnă toate acestea din punctul de vedere al unui specialist?

clonarea reproductivă

Aceasta este o reproducere artificială în laborator a unei copii exacte genetic a oricărei ființe vii. Dolly the Sheep, născută la Institutul Roslyn din Edinburgh, este un exemplu al primei astfel de clonări a unui animal mare.

Procesul este împărțit în mai multe etape. Mai întâi, se ia un ou de la o femelă, iar nucleul este scos din el cu o pipetă microscopică. Apoi, orice celulă care conține ADN-ul organismului clonat este introdusă în oul nenuclear. De fapt, imită rolul spermatozoizilor în fertilizarea ovulului. Din momentul fuziunii unei celule cu un ou, începe procesul de reproducere celulară și creșterea embrionului (Schema 1).

În multe țări din întreaga lume, inclusiv Marea Britanie, clonarea reproductivă umană pentru a produce copii clonați este interzisă prin lege.

Clonarea terapeutică