Клонирование стволовых клеток. Клонирование стволовых клеток началось

Человек со времен своего разумного существования стремился быть молодым, здоровым и жить долго, а лучше - вечно. Не только древние колдуны, шаманы, целители стремились раскрыть тайну вечной жизни, изобрести но и советские врачи работали над созданием Кремлёвской таблетки бессмертия. К сожалению, пока, человек бессилен в этой проблеме. А вот продлить жизнь становится вполне реально. С появлением и развитием генной инженерии становится возможным клонирование живых органов , что само по себе является ступенью к здоровью и долголетию.

Что такое клонирование, думаю, знает каждый. Клонирование многоклеточных организмов или медицинских органов – точное воссоздание, появление на свет искусственным путём (без полового размножения) живых организмов или создание его частей путём определённых воздействий на клеточное ядро.

Создавая определённые условия и воздействуя на ядро клетки можно заставить её развиваться в нужном направлении вплоть до полного воспроизведения умершего организма при наличии его генетического материала. И сегодня подобные работы уже не тайна.

Научный мир замахнулся на великое: клонирование человека после беспрецедентного появления на свет из пробирки в 1996 году всем известной шотландской овечки по имени Долли.

Однако, принятая в 2005 году ООН «Конвенция о запрете клонирования человека» по социально-этическим и этико-религиозным соображения приостановила на неопределённый срок все работы в этом направлении. Да и сама Долли была усыплена в 2003 году по причине заболевания.

Кстати, чучело Долли выставлено в Шотландском национальном музее.

В России действует Федеральный закон «О временном запрете на клонирование человека» от 20 мая 2002 г. № 54-ФЗ.

Однако не все страны подписались под Конвенцией, одной из них стал Китай. Буквально вчера 18 сентября 2015г ученые из лондонского Института Великобритании запросили у государственного регулятора разрешение на модификацию генов человеческих эмбрионов. Если разрешение будет получено, то Великобритания станет второй страной после Китая, где будут проводится подобные работы.

Это то, что касается клонирования человека. Однако научные работы в области стволовых клеток успешно продолжаются во всём мире и сегодня.

Что такое стволовые клетки?

В человеческом организме существует два вида стволовых клеток: обычные клетки, которые всю жизнь выполняют только отведённую им роль по воспроизводству тканей, а есть такие, которые способны превращаться в другие виды клеток, их называют универсальными . Первые живут во взрослом организме, а вот вторые можно взять только из эмбриона и потом выращивать в пробирке. Вот эти клетки и способы заменить поражённые (больные клетки) в организме. Однако, первая проблема в том, что далеко не каждому организму они могут подойти. Вторая: есть случаи в опытах, когда введённые в организм эмбриональные стволовые клетки начинают неконтролируемо делиться, формируя опухоли-тератомы.

Эти проблемы были решены японскими медиками в ходе выполненного ими важного научного исследования в 2012 году, за что они и получили Нобелевскую премию. Установлено, все мы теоретически независимо от возраста можем быть клонами сами для себя, то есть для наших органов. Мельчайший кусочек кожи, волос или даже кровь могут служить материалом для получения тех самых ценных универсальных клеток, которые и послужат основой для любого органа, будь то кость, хрящ или зрачок глаза.

Конечно, всё это пока чисто научные наработки, должны пройти годы, чтобы биоматериал легко выращивался в любой лаборатории лечебного центра и столь же легко возвращался назад в свой организм. Прежде чем будут возможны подобные операции по замене «заболевших» или вовсе вышедших из строя человеческих органов, нужно решить много промежуточных вопросов. Но их решение не за горами! И тогда любая генетическая поломка в больных клетках будет легко исправлена.

И радует, что и в России научные исследования стволовых клеток успешно развиваются. Так в Российском институте Общей генетики им Вавилова совсем недавно была получена кровь из стволовых клеток кожи, зачаток глаза, там первыми вырастили мини-сердце и продолжаются работы по его совершенствованию…

Голландцы вырастили кишку, японцы - зачаток зуба, а чуть ранее ими был получены клетки сетчатки глаза, сейчас ведутся работы по созданию клеток, вырабатывающих инсулин. Задача очень сложная. Но представьте, сколько людей в мире будут избавлены от тяжёлого недуга - сахарного диабета, болезни Альцгеймера и Паркинсона.

И пусть теория очень далека от практики, всё равно радует факт столь бурного развития клонирования, как отрасли биомедицины и возможности спасения жизни людей, особенно маленьких детей.

Одно из препятствий на пути к клонированию человека было успешно преодолено учёными, которые использовали кожу для генерации эмбриональных стволовых клеток.

На данном этапе, учитывая, что применения настоящих человеческих эмбрионов удалось избежать, от клонирования ожидается немалая помощь в терапиях, включающих в себя лечение стволовыми клетками.

По словам американских исследователей, в клонировании самого человека они не заинтересованы и не верят, что новую методику можно использовать в этом направлении. Однако чисто теоретически применённая ими техника терапевтического клонирования способна привести к началу воссоздания двойников – так что споров на эту тему в научно-религиозном мире не избежать. Впервые учёным удалось сотворить человеческий эмбрион таким способом.

Клонирование овечки Долли – первого млекопитающего, которое получило жизнь из взрослой клетки искусственным путём – в институте Розлин (Эдинбург) происходило на основе того же переноса ядер соматических клеток.

В течение этого процесса ядро клетки-донора переносится в яйцеклетку, чьё собственное ДНК удаляется. Вторая клетка развивается в ранний зародыш, являющийся клоном донора, поскольку содержит те же самые гены. Взятым от эмбриона стволовым клеткам учёные приписывают огромный потенциал: при верном подходе они обладают способностью развиться в любую, присутствующую в организме ткань – от мозговой до костной.

В новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале «Cell», команда учёных перенесла ядро из клеток человеческой кожи в человеческую же яйцеклетку. Были сформированы так называемые «бластокисты» - ранняя стадия зародыша, включающая в себя кластер из 150 клеток, откуда и были получены и выращены в лаборатории стволовые клетки.

До этого учёным уже удалось клонировать эмбрион обезьяны и «превратить» его в стволовые. Тем не менее, попытки повторить тот же процесс с человеческими клетками до сих пор оказывались неудачными. Первоначально эмбриональные клетки человека не развивались далее восьмого этапа – а он считался слишком ранним для обращения их в стволовые. Ключевая проблема заключалась в том, что наша яйцеклетка представляет собой структуру намного более хрупкую, чем у других видов.

Руководитель исследования, профессор Шухрат Миталипов из орегонского университета Здоровья и Науки утверждает, что полученный результат открывает новые способы генерирования стволовых клеток для пациентов с дисфункциональными тканями и органами. Эти стволовые клетки способны самовосстанавливаться, заменять повреждённые клетки и ткани, а значит – напрямую способствовать облегчению течения и последствий множества заболеваний. Более того, поскольку перепрограммированные клетки могут быть взяты у самого пациента, опасность отторжения их его организмом даже не рассматривается.

На данном этапе стволовые клетки могут превращаться в несколько разных типов клеток, включая нервные, печёночные и сердечные.

и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки, различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов, например, путём метилирования ДНК. В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга - это нейробласты, кости - остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины. Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов


Эдди Лоренс, для BBCRussian.com

В последнее время в политических, научных кругах и в средствах массовой информации ведутся активные дебаты о двух разновидностях клонирования: терапевтическом и репродуктивном, - а также о так называемых "стволовых клетках" и их значении для дальнейшего развития современной медицины.

Что все это значит с точки зрения специалиста?

Репродуктивное клонирование

Это искусственное воспроизведение в лабораторных условиях генетически точной копии любого живого существа. Овечка Долли, появившаяся на свет в эдинбургском институте Рослин, - пример первого такого клонирования крупного животного.

Процесс делится на несколько стадий. Сначала у женской особи берется яйцеклетка, из нее микроскопической пипеткой вытягивается ядро. Затем в безъядерную яйцеклетку вводится любая клетка, содержащая ДНК клонируемого организма. Фактически, она имитирует роль сперматозоида при оплодотворении яйцеклетки. С момента слияния клетки с яйцеклеткой начинается процесс размножения клеток и рост эмбриона (схема 1).

Во многих странах мира, включая Великобританию, репродуктивное клонирование человека с целью получения детей-клонов запрещено законом.

Терапевтическое клонирование

Это то же репродуктивное клонирование, но с ограниченным до 14 дней сроком роста эмбриона или, как говорят специалисты, "бластоциста". По прошествии двух недель процесс размножения клеток прерывается.

По мнению большинства ученых, после 14-дневного срока в эмбриональных клетках начинает развиваться центральная нервная система и конгломерат клеток (эмбрион, бластоцист) уже следует считать живым существом.

Терапевтическим такое клонирование названо только потому, что образующиеся в течение первых 14 дней эмбриональные клетки способны в дальнейшем превращаться в специфические тканевые клетки отдельных органов: сердца, почек, печени, поджелудочной железы и т.д. - и использоваться в медицине для терапии многих заболеваний.

Такие клетки будущих органов названы "эмбриональными стволовыми клетками".

В Великобритании ученым разрешается применять терапевтическое клонирование и проводить исследования на стволовых клетках в медицинских целях.

В России многие ученые (например, академик РАМН Н.П.Бочков, профессор В.З.Тарантул из Института молекулярной генетики) не любят употреблять выражение "терапевтическое клонирование" и предпочитают называть этот процесс "клеточным размножением".

Эмбриональные стволовые клетки

Они образуются в эмбрионе (бластоцисте) в первые дни размножения. Это родоначальники клеток почти всех тканей и органов взрослого человека.

Они были известны эмбриологам давно, но в прошлом из-за отсутствия биотехнологии их лабораторного выращивания и сохранения такие клетки уничтожались (например, в абортариях).

За последние десятилетия была разработана не только биотехнология искусственного получения эмбриональных стволовых клеток путем клонирования, но и созданы специальные питательные среды для выращивания из них живых тканей.

Будущая медицина - медицина "запасных частей"

Развитие многих направлений медицины ближайшего столетия будет базироваться на использовании эмбриональных стволовых клеток.

Поэтому уже сегодня в научных и политических кругах так много внимания уделяется вопросам терапевтического клонирования и исследованиям стволовых клеток в медицинских целях.

Какова практическая польза?

Разработка биотехнологии получения в большом количестве стволовых клеток даст возможность медикам лечить многие до сих пор неизлечимые заболевания. В первую очередь - диабет (инсулинзависимый), болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера (старческое слабоумие), болезни сердечной мышцы (инфаркты миокарда), болезни почек, печени, заболевания костей, крови и другие.

 Новая медицина будет базироваться на двух основных процессах: на выращивании здоровой ткани из стволовых клеток и пересадке такой ткани на место поврежденной или больной.

В основе же метода создания здоровых тканей лежат два сложных биологических процесса: первоначальное клонирование человеческих эмбрионов до стадии появления "стволовых" клеток и последующее культивирование таких клеток и выращивание на питательных средах необходимых тканей и, может быть, органов.

Профессор Вячеслав Тарантул из московского Института молекулярной генетики РАН даже предлагает с момента рождения любого ребенка создавать из эмбриональных клеток (например - его же пуповины) банк стволовых клеток каждого ребенка. Через 40-50 лет при заболевании или повреждении каких-либо органов и тканей из этого банка всегда можно будет вырастить замену поврежденной ткани, причем генетически полностью идентичную этому человеку. Никаких чужеродных донорских органов и трансплантаций в таком случае не нужно (схема 2).

В чем опасность?

Если процесс размножения клеток, полученных в результате клонирования (в том числе в терапевтических целях), не останавливается на предельном 14-дневном сроке, и эмбрион помещается в матку женщины, то такой эмбрион превратится в плод и в дальнейшем в ребенка. Таким образом, в определенных условиях "терапевтическое" клонирование может превратиться в "репродуктивное".

Некоторые специалисты уже сейчас пытаются использовать биотехнологию клонирования, например, для лечения бесплодия бездетных семей путем создания детей-клонов бесплодных родителей (итальянский профессор Северино Антинори, американский профессор Панос Завос и другие).

В Великобритании репродуктивное клонирование детей карается тюремным заключением сроком до 10 лет.

Клонирование стволовых клеток человека впервые. Почти два десятилетия назад, ученые смогли клонировать милую овечку Долли. Теперь тот же самый процесс, чтобы позволить им клонировать эмбриональные стволовые клетки человеческих зародышей в первый раз. Это революционное достижение было совершено Шукратом Малиповым в университете штата Орегон и использует метод, называемый перенос ядра. Проще говоря, это включает в себя прием клетки – в этом случае стволовые клетки вводятся в специальную яйцеклетку, чья ДНК была удалена.

Затем эта клетка стимулируется, чтобы начать делится. В результате растущей массы из стволовых клеток, которые если начали расти, могут стать клоном. Это метод, с помощью которого клонировали овцу Долли в 1996 году. Интересно, что этот метод до сих пор не сработал с человеческой клеткой.


Согласно сообщению в журнале Cell, его команда смогли повторить процедуру, используя человеческие стволовые клетки из кожи зародыша, чтобы “подкормить“ клетки-яйца. Успех эксперимента может привести к клонированию целого человека, хотя этические и моральные нормы принципиально вступают в конфликт с аналогичной идеей.

Именно по этой причине, Малипов и его команда не планируют производить клонов, а клонированные стволовые клетки будут предназначены исключительно для медицинских целей. Стволовые клетки являются панацеей в современной медицине и используется практически для лечения раковых заболеваний, пораженных нервных тканей и сердечно-сосудистых заболеваний.


Малипов придает успеху большое значение и определяет два фактора. Во-первых, для клетки-яйца используются здоровые клетки от донора, а в предыдущих попытках, это было сделано с остатками гинекологической клиники. Во-вторых, имеет немного другой подход к передаче ядра, с небольшими улучшениями здесь и там, в том числе использование кофеина в данный момент.

Ожидания Малипова продолжались долгие годы экспериментов и попыток, чтобы оптимизировать процесс клонирования так, что он работает с человеческими клетками, но при первой попытке его команда получила линии клонированных клеток всего за несколько месяцев. Это действительно огромный шаг в медицине, который может значительно уменьшить стоимость лечения стволовыми клетками и помочь ряду пациентов с дегенеративными и потенциально неизлечимыми заболеваниями. Кроме того, это дает надежду, чтобы обрести бессмертие путем постоянного клонирования тканей и жизненно важных органов. Но это уже научная фантастика. По крайней мере пока.

 

Возможно, будет полезно почитать: