Эмбриональные стволовые клетки человека в клеточной культуре Плюрипотентные: эмбриональные стволовые клетки способны развиваться в любой тип клеток, за исключением таковых плаценты. Только эмбриональные стволовые клетки Морулы являются тотипентами : способны развиваться в любом типе клетки, включая клетки плаценты.
Исследователи в настоящее время сосредоточены на терапевтическом потенциале эмбриональных стволовых клеток, причем клиническое использование является целью для многих лабораторий. [ 2 ] Потенциальное использование включает лечение диабета и болезни сердца . [ 2 ] Клетки изучаются для использования в качестве клинической терапии, моделей генетических нарушений и репарации клеток/ДНК. о побочных эффектах в исследовательских и клинических процессах, таких как опухоли и нежелательные иммунные ответы . Тем не менее, также сообщалось [ 5 ]
IPS Cell Транскриптом эмбриональных стволовых клеток
Эмбриональные стволовые клетки (ESCS), полученные от стадии бластоцисты ранних эмбрионов млекопитающих, отличаются их способностью дифференцироваться в любом типе эмбриональных клеток и их способностью к самообновлению. Именно эти черты делают их ценными в научных и медицинских областях. ESC имеют нормальный кариотип , поддерживают высокую активность теломеразы и проявляют замечательный долгосрочный пролиферативный потенциал. [ 6 ]
Эмбриональные стволовые клетки внутренней клеточной массы являются плюрипотентными , что означает, что они способны дифференцировать примитивную эктодерму, что в конечном итоге дифференцируется во время гаструляции во все производные трех первичных слоев зародышей : эктодерма , эндодерма и мезодерма . Эти зародышевые слои генерируют каждый из более чем 220 типов клеток в организме человека. Когда они предоставляются с соответствующими сигналами, ESC первоначально образуют клетки -предшественники , которые впоследствии дифференцируются в желаемые типы клеток. Плюрипотентность отличает эмбриональные стволовые клетки от взрослых стволовых клеток , которые являются мультипотентными и могут производить только ограниченное количество типов клеток.
В определенных условиях эмбриональные стволовые клетки способны самообновлять бесконечно в недифференцированном состоянии. Условия самообновления должны предотвратить скандирование клеток и поддерживать среду, которая поддерживает неопределенное состояние. [ 7 ] Как правило, это делается в лаборатории со средами, содержащей сывороточную и лейкозную ингибирующую фактор или безысканные добавки среды с двумя ингибирующими препаратами («2i»), ингибитор MEK PD03259010 и ингибитор GSK-3 Chir99021. [ 8 ]
ESCS разделится очень часто из -за сокращенной фазы G1 в их клеточном цикле . Быстрое деление клеток позволяет клеткам быстро расти в количестве, но не размерах, что важно для раннего развития эмбрионов. В ESCS циклина A и циклина E, белки участвующие в переходе G1/S, всегда экспрессируются на высоких уровнях. [ 9 ] Циклин-зависимые киназы, такие как CDK2 , которые способствуют прогрессированию клеточного цикла, имеют гидрякцию, частично из-за подавления их ингибиторов. [ 10 ] Белки ретинобластомы , которые ингибируют транскрипционный фактор E2F до тех пор, пока клетка не будет готова к входу в S, гиперфосфорилируются и инактивируются в ESC, что приводит к постоянной экспрессии генов пролиферации. [ 9 ] Эти изменения приводят к ускоренным циклам деления клеток. Хотя высокие уровни экспрессии пролиферативных белков и сокращенная фаза G1 были связаны с поддержанием плюрипотентности, [ 11 ] [ 12 ] ESCS, выращенные в бессывороточных условиях 2i, экспрессируют гипофосфорилированные белки активной ретинобластомы и имеют удлиненную фазу G1. [ 13 ] Несмотря на эту разницу в клеточном цикле по сравнению с ESCS, выращенными в среде, содержащей сыворотку, эти клетки имеют сходные плюрипотентные характеристики. [ 14 ] Факторы плюрипотентности OCT4 и Nanog играют роль в транскрипционной регуляции цикла эмбриональных стволовых клеток. [ 15 ] [ 16 ]
Из-за их пластичности и потенциально неограниченной способности к самообновлению эмбриональные методы лечения стволовых клеток была предложена для регенеративной медицины и замены тканей после травмы или заболевания. Плюрипотентные стволовые клетки продемонстрировали перспективу при лечении ряда различных состояний, включая, помимо прочего: травмы спинного мозга , возрастная дегенерация макуляции , диабет , нейродегенеративные расстройства (такие как болезнь Паркинсона ), СПИД и т. Д. [ 17 ] В дополнение к их потенциалу в регенеративной медицине, эмбриональные стволовые клетки обеспечивают возможный альтернативный источник ткани/органов, который служит возможным решением для дилеммы нехватки доноров. Есть некоторые этические противоречия вокруг этого (см. Раздел этических дебатов ниже). Помимо этих применений, ESCS также можно использовать для исследований раннего развития человека, определенных генетических заболеваний и in vitro тестирования токсикологии . [ 6 ]
Согласно статье 2002 года в PNA , «эмбриональные стволовые клетки человека могут дифференцироваться в различные типы клеток и, таким образом, могут быть полезны в качестве источника клеток для трансплантации или тканевой инженерии». [ 18 ]
В тканевой инженерии , как известно, имеет важное использование стволовых клеток. Чтобы успешно разработать ткань, используемые клетки должны быть способны выполнять определенные биологические функции, такие как секреция цитокинов, сигнальные молекулы, взаимодействие с соседними клетками и продуцирование внеклеточного матрикса в правильной организации. Стволовые клетки демонстрируют эти специфические биологические функции наряду с возможностью самообновления и дифференцируются в один или несколько типов специализированных клеток. Эмбриональные стволовые клетки являются одним из источников, которые рассматриваются для использования тканевой инженерии. [ 19 ] Использование эмбриональных стволовых клеток человека открыло много новых возможностей для тканевой инженерии, однако существует множество препятствий, которые необходимо провести до того, как могут быть использованы эмбриональные стволовые клетки человека. Теоретизируется, что если эмбриональные стволовые клетки могут быть изменены, чтобы не вызывать иммунный ответ при имплантировании пациенту, то это будет революционным шагом в тканевой инженерии. [ 20 ] Эмбриональные стволовые клетки не ограничиваются тканевой инженерией.
Исследования были сосредоточены на дифференциации ESC в различные типы клеток для возможного использования в качестве замены клеток. Некоторые из типов клеток, которые в настоящее время разрабатываются, включают кардиомиоциты , нейроны , гепатоциты , клетки костного мозга , островковые клетки и эндотелиальные клетки. [ 21 ] Тем не менее, вывод таких типов клеток из ESCS не без препятствий, поэтому исследования были сосредоточены на преодолении этих барьеров. Например, проводятся исследования, чтобы дифференцировать ESC в кардиомиоциты, специфичные для тканей, и искоренить их незрелые свойства, которые отличают их от кардиомиоцитов для взрослых. [ 22 ]
Исследования, связанные с ESC, проводятся для обеспечения альтернативного лечения диабета. Например, ESCs были дифференцированы в инсулино-продуцирующие клетки, [ 26 ] А исследователи из Гарвардского университета смогли производить большое количество бета -клеток поджелудочной железы от ESCS. [ 27 ]
В статье, опубликованной в европейском журнале Heart, описывается трансляционный процесс генерации эмбриональных клетки эмбриональных стволовых клеток, которые будут использоваться в клинических испытаниях пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью. [ 28 ]
Помимо становления важной альтернативой трансплантации органов, ESC также используются в области токсикологии и в качестве клеточных экранов, чтобы раскрыть новые химические объекты, которые могут быть разработаны в виде лекарств для мелких молекул . Исследования показали, что кардиомиоциты, полученные из ESC, подтверждены моделями in vitro для тестирования ответов на лекарства и прогнозирования профилей токсичности. [ 21 ] Было показано, что кардиомиоциты ESC реагируют на фармакологические стимулы и, следовательно, могут использоваться для оценки кардиотоксичности, такой как торсады de pointes . [ 29 ]
Гепатоциты, полученные из ESC, также являются полезными моделями, которые можно использовать на доклинических стадиях обнаружения лекарств. Тем не менее, развитие гепатоцитов из ESCS оказалось сложным, и это препятствует способности тестировать метаболизм лекарств. Таким образом, исследования были сосредоточены на создании полностью функциональных гепатоцитов, полученных из ESC, со стабильной ферментной активностью фазы I и II. [ 30 ]
Несколько новых исследований начали решать концепцию моделирования генетических нарушений с помощью эмбриональных стволовых клеток. Либо, генетически манипулируя клетками, либо в последнее время, получая больные клеточные линии, идентифицированные пренатальной генетической диагнозом (PGD), моделирование генетических нарушений - это то, что было выполнено с помощью стволовых клеток. Этот подход может оказаться ценным при изучении нарушений, таких как синдром Fragile-X , муковисцидоз и другие генетические болезни, которые не имеют надежной модельной системы.
Юри Верлинский , российско-американский медицинский исследователь , специализирующийся на эмбрионах и клеточной генетике (генетическая цитология ), разработали методы тестирования пренатальной диагностики для определения генетических и хромосомных расстройств на полтора месяца раньше, чем стандартный амниоцентез . Методы в настоящее время используются многими беременными женщинами и потенциальными родителями, особенно парами, у которых есть история генетических нарушений или где женщина старше 35 лет (когда риск генетически связанных расстройств выше). Кроме того, позволяя родителям выбирать эмбрион без генетических расстройств, они могут спасти жизнь братьям и сестрам, которые уже имели сходные расстройства и заболевания, использующие клетки от потомства, свободного от заболевания. [ 31 ]
Дифференцированные соматические клетки и ES -клетки используют разные стратегии для борьбы с повреждением ДНК. Например, фибробласты крайней плоти человека, один тип соматической клетки, используйте не-гомологичное соединение (NHEJ) , процесс восстановления ДНК, подвергающийся ошибкам, в качестве основного пути восстановления разрывов с двумя цепками (DSB) на всех этапах клеточного цикла. [ 32 ] Из-за своей склонной к ошибкам NHEJ имеет тенденцию производить мутации в клональных потомках клетки.
ES -клетки используют другую стратегию для борьбы с DSB. [ 33 ] Поскольку ES -клетки вызывают все типы клеток организма, включая клетки зародышевой линии, мутации, возникающие в ES -клетках из -за неисправного репарации ДНК, являются более серьезной проблемой, чем в дифференцированных соматических клетках. Следовательно, устойчивые механизмы необходимы в клетках ES для точного восстановления повреждений ДНК, и если восстановление не удается, удалить эти клетки с помощью не поврежденных повреждений ДНК. Таким образом, мышиные клетки ES преимущественно используют гомологичное рекомбинационное восстановление высокой верности (HRR) для восстановления DSB. [ 33 ] Этот тип ремонта зависит от взаимодействия двух сестринских хромосом [ Проверка необходима ] образуется во время S -фазы и присутствует вместе во время фазы G2 клеточного цикла. HRR может точно восстановить DSB в одной сестринской хромосоме, используя неповрежденную информацию от другой сестры -хромосомы. Клетки в фазе G1 клеточного цикла (т.е. после метафазы/клеточного деления, но до следующего раунда репликации) имеет только одну копию каждой хромосомы (то есть сестринских хромосомов нет). Мышиные клетки ES не имеют контрольной точки G1 и не подвергаются остановке клеточного цикла при получении повреждения ДНК. [ 34 ] Скорее они подвергаются запрограммированной гибели клеток (апоптоз) в ответ на повреждение ДНК. [ 35 ] Апоптоз может использоваться в качестве отказоустойчивой стратегии для удаления клеток с помощью не поврежденных повреждений ДНК, чтобы избежать мутации и прогрессирования рака. [ 36 ] В соответствии с этой стратегией, мышиные стволовые клетки имеют частоту мутации примерно в 100 раз ниже, чем у изогенных соматических клеток мыши. [ 37 ]
23 января 2009 года клинические испытания фазы I по трансплантации олигодендроцитов (тип клеток головного и спинного мозга), полученных от ESC человека, до от спинного мозга , людей страдающих Первое в мире человеческое испытание ESC. [ 38 ] Исследование, ведущее к этому научному развитию, было проведено Хансом Кейрстедом и коллегами из Калифорнийского университета, Ирвин и поддержано Geron Corporation из Менло -Парк, Калифорния , основанная Майклом Д. Уэстом , доктор философии. Предыдущий эксперимент продемонстрировал улучшение в локомоторном восстановлении у крыс, потерявших спинной мозг, после 7-дневной отсроченной трансплантации человеческих ESC, которая была протолкена в олигодендроцитарную линию. [ 39 ] Клиническое исследование фазы I было разработано, чтобы зарегистрироваться от восьми до десяти параликов, у которых были травмы не более чем за две недели до начала исследования, поскольку клетки должны быть введены до того, как рубчатая ткань сможет сформировать. Исследователи подчеркнули, что инъекции не должны были полностью вылечить пациентов и восстановить всю подвижность. Основываясь на результатах испытаний грызунов, исследователи предположили, что восстановление миелиновых обтерок и увеличение мобильности может произойти. Это первое испытание было в первую очередь разработано для проверки безопасности этих процедур, и если все прошло хорошо, надеется, что это приведет к будущим исследованиям, в которых участвуют люди с более серьезными инвалидами. [ 40 ] Испытание было приостановлено в августе 2009 года из -за опасений FDA относительно небольшого числа микроскопических кист, обнаруженных в нескольких обработанных моделях крыс, но удержание было поднято 30 июля 2010 года. [ 41 ]
В октябре 2010 года исследователи зарегистрировали и вводили ESCS первого пациента в Центре Шепарда в Атланте . [ 42 ] Производители терапии стволовыми клетками, Geron Corporation , подсчитали, что для воспроизведения стволовых клеток потребуется несколько месяцев, чтобы GRNOPC1 оценить терапию на предмет успеха или неудачи.
В ноябре 2011 года Герон объявил, что останавливает исследование и отказался от исследований стволовых клеток по финансовым причинам, но будет продолжать следить за существующими пациентами и пытался найти партнера, который мог бы продолжить исследование. [ 43 ] В 2013 году , во главе с генеральным директором доктором Майклом Д. Уэстом , приобрела все активы стволовых клеток Герона, с заявленным намерением перезапустить клиническое исследование на основе эмбриональных стволовых клеток Герона для исследования травмы спинного мозга . [ 44 ]
Biotime Company Asterias Biotherapeutics (NYSE MKT: AST) получила награду за стратегическое партнерство в размере 14,3 млн. Долл. США в Калифорнийском институте регенеративной медицины (CIRM) для повторного инициирования первого в мире клинического испытания на основе эмбриональных стволовых клеток для травмы спинного мозга. При поддержке Калифорнийских государственных фондов CIRM является крупнейшим спонсором исследований и разработок, связанных с стволовыми клетками в мире. [ 45 ]
Эта награда предоставляет финансирование Asterias для повторной клинической разработки AST-OPC1 у субъектов с повреждением спинного мозга и для расширения клинических испытаний эскалации доз в целевой популяции, предназначенных для будущих ключевых испытаний. [ 45 ]
AST-OPC1-это популяция клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека (HESC), которая содержит клетки-предшественники олигодендроцитов (OPC). OPC и их зрелые производные, называемые олигодендроцитами, обеспечивают критическую функциональную поддержку нервных клеток в спинном мозге и мозге. Asterias недавно представила результаты фазы 1 клинических испытаний на низкую дозу AST-OPC1 у пациентов с неврологически полным повреждением грудного спинного мозга. Результаты показали, что AST-OPC1 был успешно доставлен в поврежденный участок спинного мозга. Пациенты последовали через 2–3 года после введения AST-OPC1, не показали никаких признаков серьезных побочных эффектов, связанных с клетками, в подробных последующих оценках, включая частые неврологические обследования и МРТ. Иммунный мониторинг субъектов в течение одного года после трансплантации не показал признаков антител или клеточных иммунных реакций на AST-OPC1. У четырех из пяти субъектов серийные МРТ-сканирование, выполненные в течение 2–3-летнего периода наблюдения, показывают, что снижение кавитации спинного мозга могла произойти и что AST-OPC1, возможно, оказывал некоторое положительное влияние на снижение ухудшения ткани спинного мозга. Не было никакой неожиданной неврологической дегенерации или улучшения у пяти субъектов в исследовании, как оценивалось в соответствии с международными стандартами для неврологической классификации повреждения спинного мозга (ISNCSCI). [ 45 ]
Грант стратегического партнерства III от CIRM предоставит финансирование Asterias для поддержки следующего клинического испытания AST-OPC1 у субъектов с травмами спинного мозга, а также для усилий по разработке продуктов Asterias по уточнению и масштабированию методов производства для поддержки последующих испытаний и в конечном итоге коммерциализация. Финансирование CIRM будет обусловлено одобрением FDA для судебного разбирательства, завершении окончательного соглашения между Asterias и CIRM, и постоянным прогрессом Asterias к достижению определенных предварительно определенных этапов проекта. [ 45 ]
Основной проблемой возможной трансплантации ESCS в пациентов в качестве терапии является их способность образовывать опухоли, включая тератомы. [ 46 ] Проблемы безопасности побудили FDA поместить первое клиническое исследование ESC, однако опухоли не наблюдалось.
Основная стратегия повышения безопасности ESC для потенциального клинического применения заключается в дифференциации ESC на определенные типы клеток (например, нейроны, мышцы, клетки печени), которые имеют пониженную или устраненную способность вызывать опухоли. После дифференцировки клетки подвергаются сортировке с помощью проточной цитометрии для дальнейшей очистки. Прогнозируется, что ESC по своей природе безопаснее, чем клетки IPS, созданные с генетически интеграцией вирусных векторов , поскольку они не генетически модифицированы с такими генами, как C-Myc, которые связаны с раком. Тем не менее, ESC экспрессируют очень высокие уровни генов, вызывающих IP, и эти гены, включая MYC, необходимы для самообновления ESC и плюрипотентности, [ 47 ] и потенциальные стратегии для повышения безопасности путем устранения экспрессии c-myc вряд ли сохранят «стержню» клеток. Однако были идентифицированы N-Myc и L-Myc для индукции клеток IPS вместо C-Myc с аналогичной эффективностью. [ 48 ] Более поздние протоколы, позволяющие полностью индуцировать плюрипотентность, полностью обходя эти проблемы, используя неинтегрирующие вирусные векторы РНК, такие как вирус Сендай или трансфекция мРНК .
Из -за природы исследований эмбриональных стволовых клеток существует множество противоречивых мнений по этой теме. Поскольку сборы сбора эмбриональных стволовых клеток обычно требуют разрушения эмбриона, из которого получаются эти клетки, моральный статус эмбриона ставится под сомнение. Некоторые люди утверждают, что 5-дневная масса клеток слишком молода, чтобы достичь личности или что эмбрион, если он пожертвован из клиники ЭКО (где лаборатории обычно приобретают эмбрионы), в противном случае отправится в медицинские отходы. Противники исследования ESC утверждают, что эмбрион - это человеческая жизнь, поэтому уничтожение его убийства, и эмбрион должен быть защищен с тем же этическим взглядом, что и более развитый человек. [ 49 ]
1964: Льюис Кляйнсмит и Г. Барри Пирс -младший выделяли один тип клеток из тератокарциномы , опухоли, которая теперь известна из зародышевой клетки . [ 50 ] Эти клетки были выделены из реплицированной тератокарциномы и росли в клеточной культуре в качестве стволовых клеток и в настоящее время известны как клетки эмбриональной карциномы (EC). [ Цитация необходима ] Хотя сходство в морфологии и дифференцируемом потенциале ( плюрипотентность ) привело к использованию клеток EC в качестве модели in vitro для раннего развития мыши, [ 51 ] Клетки ЕС содержат генетические мутации и часто аномальные кариотипы , которые накапливались во время развития тератокарциномы. Эти генетические аберрации также подчеркивали необходимость иметь способность культивировать плюрипотентные клетки непосредственно из внутренней клеточной массы .
Мартин Эванс выявил новую технику культивирования эмбрионов мыши в матке, чтобы обеспечить вывод ES -клеток из этих эмбрионов.
1981: эмбриональные стволовые клетки (ES) были независимо, сначала полученные из эмбрионов мыши двумя группами. Мартин Эванс и Мэтью Кауфман из факультета генетики Кембриджского университета , опубликованного первым в июле, обнаружив новую технику для культивирования эмбрионов мыши в матке, чтобы обеспечить увеличение числа клеток, что позволяет получить вывод ES -клетки из этих эмбрионов Полем [ 52 ] Гейл Р. Мартин из факультета анатомии Калифорнийского университета в Сан -Франциско опубликовала свою статью в декабре и придумала термин «эмбриональная стволовая клетка». [ 53 ] Она показала, что эмбрионы могут быть культивированы in vitro и что клетки ES могут быть получены из этих эмбрионов.
1989: Марио Р. Каппечи, Мартин Дж. Эванс и Оливер Смити публикуют свое исследование, в котором подробно описываются их изоляция и генетические модификации эмбриональных стволовых клеток, создавая первую « нокаутирующую мыши ». [ 54 ] При создании нокаутированных мышей в этой публикации предоставили ученым совершенно новый способ изучения заболевания.
Дифференциация овечьей клеток Долли 1996: Долли , была первой млекопитающей, клонированной от взрослой клетки Институтом Эдинбурга Рослинского университета . [ 55 ] Этот эксперимент установил предположение о том, что специализированные взрослые клетки получают генетический состав для выполнения определенной задачи; который установил основу для дальнейших исследований в рамках различных методов клонирования. Эксперимент Dolly проводили путем получения клеток выменения млекопитающих от овец (Dolly) и дифференцирования этих клеток до завершения деления. Затем яйцеклеточную клетку закупили у другого хозяина овец, а ядро удаляли. Клетка выменения была помещена рядом с яйцеклетой и соединена электричеством, вызывая эту ячейку для обмена ДНК. Эта яичная клетка дифференцировалась в эмбрион , и эмбрион был вставлен в третью овцу, которая породила клонную версию Долли. [ 56 ]
1998: Команда из Висконсинского университета, Мэдисон (Джеймс А. Томсон, Джозеф Итковиц-Эльдор, Сандер С. Шапиро, Мишель А. Вакниц, Дженнифер Дж. Шверджиль, Вивьен С. Маршалл и Джеффри М. Джонс) Бумага под названием «Эмбриональные линии стволовых клеток, полученные из бластоцисты человека». Исследователи, стоящие за этим исследованием, не только создали первые эмбриональные стволовые клетки, но и признали их плюрипотентность, а также их способность к самообновлению. Аннотация статьи отмечает значение открытия в отношении областей биологии развития и открытия лекарств. [ 57 ]
2001: Президент Джордж Буш позволяет федеральному финансированию поддержать исследования примерно 60 - на этот раз уже существующие - линии эмбриональных стволовых клеток. Учитывая, что ограниченные линии, которые позволил Буш, уже были установлены, этот закон поддерживал исследования эмбриональных стволовых клеток, не поднимая какие -либо этические вопросы , которые могут возникнуть при создании новых линий в рамках федерального бюджета. [ 58 ]
2006: Японские ученые Шинья Яманака и Казутоши Такаши публикуют статью, описывающую индукцию плюрипотентных стволовых клеток из культур фибробластов мыши взрослых . Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (IPSC) являются огромным открытием, так как они, казалось бы, идентичны эмбриональным стволовым клеткам и могут использоваться без того же морального противоречия. [ 59 ]
Март 2009 года: исполнительный приказ 13505 подписан президентом Бараком Обамой , что удаляет ограничения, взимаемые на федеральное финансирование для человеческих стволовых клеток предыдущей администрацией президента. Это позволило бы Национальным институтам здравоохранения (NIH) обеспечить финансирование исследований HESC. В документе также говорится, что NIH должен предоставить пересмотренные руководящие принципы федерального финансирования в течение 120 дней после подписания приказа. [ 61 ]
Фертилизация in vitro генерирует несколько эмбрионов. Избыток эмбрионов не используется клинически или не подходит для имплантации пациента и, следовательно, может быть подарен донором с согласия. Эмбриональные стволовые клетки человека могут быть получены из этих пожертвованных эмбрионов, или, кроме того, они также могут быть извлечены из клонированных эмбрионов, созданных с использованием клетки от пациента, и пожертвованного яйца в процессе переноса ядерных клеток . [ 62 ] Внутренняя клеточная масса (интересующая клетки) от стадии бластоцисты эмбриона отделяется от трофэктодермы, клетки, которые дифференцируются в экстраэмбриональную ткань. Иммунохирургия , процесс, в котором антитела связаны с трофэктодермой и удалены другим раствором, и механическое рассечение выполняется для достижения разделения. Полученные клетки внутренней клеточной массы выселяются на ячейки, которые будут обеспечивать поддержку. Клетки внутренней клеточной массы прикрепляются и расширяются, чтобы сформировать эмбриональную клеточную линию человека, которые недифференцированы. Эти клетки питаются ежедневно и ферментативно или механически разделяются каждые четыре -семь дней. Для возникновения дифференцировки линия эмбриональных стволовых клеток человека удаляется из опорных клеток с образованием эмбриоидных тел, совместно культивируется с сывороткой, содержащей необходимые сигналы, или прививается в трехмерном каркасе. [ 63 ]
Эмбриональные стволовые клетки получены из внутренней клеточной массы раннего эмбриона , которые собираются у донорского материнского животного. Мартин Эванс и Мэтью Кауфман сообщили о технике, которая задерживает имплантацию эмбриона, позволяющую увеличить внутреннюю клеточную массу. донорской матери Этот процесс включает в себя удаление яичников и дозирование ее прогестероном , изменение гормональной среды, что заставляет эмбрионы оставаться свободными в матке. Через 4–6 дней этой внутриутробной культуры эмбрионы собирают и выращивают в культуре in vitro до тех пор, пока внутренняя клеточная масса не станет «яичной цилиндрической структуры», которые диссоциируются в отдельные клетки и высекают на фибробласты , обработанные митомицином-C (Чтобы предотвратить митоз фибробластов ). Клональные клеточные линии создаются путем взросления одной ячейки. Эванс и Кауфман показали, что клетки, выращенные из этих культур, могут образовывать тератомы и эмбриоидные тела и дифференцировать in vitro, которые указывают на то, что клетки являются плюрипотентными . [ 52 ]
Гейл Мартин вывела и культивировала свои клетки ES по -разному. Она сняла эмбрионы от донорской матери примерно через 76 часов после совокупления и культивировала их в течение ночи в среде, содержащей сыворотку. На следующий день она удалила внутреннюю клеточную массу из поздней бластоцисты с помощью микрохирургии . Извлеченную внутреннюю клеточную массу культивировали на фибробластах, обработанных митомицином-C в среде, содержащей сыворотку и кондиционировали ES-клетками. Примерно через неделю выросли колонии клеток. Эти клетки росли в культуре и продемонстрировали плюрипотентные характеристики, что продемонстрировало способность образовывать тератомы , дифференцировать in vitro и формировать эмбриоидные тела . Мартин назвал эти клетки как клетки ES. [ 53 ]
В настоящее время известно, что фидерные клетки обеспечивают ингибирующий фактор лейкемии (LIF), а сыворотка обеспечивает морфогенетические белки кости (BMP), которые необходимы для предотвращения дифференцировки ES. [ 64 ] [ 65 ] Эти факторы чрезвычайно важны для эффективности получения ES -клеток. Кроме того, было продемонстрировано, что разные штаммы мыши обладают различной эффективностью для выделения ES -клеток. [ 66 ] Текущее использование для мышиных клеток ES включает генерацию трансгенных мышей, включая нокаутированных мышей . Для лечения человека необходимо в специфических плюрипотентных клетках пациента. Генерация человеческих клеток ES более сложна и сталкивается с этическими проблемами. Таким образом, в дополнение к исследованию ES -клеток человека, многие группы сосредоточены на генерации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (клетки IPS). [ 67 ]
Потенциальные методы получения новой клеточной линии
23 августа 2006 года в онлайн -издании « Научный журнал Nature Scientific» опубликовано письмо доктора Роберта Ланца (медицинский директор Advanced Cell Technology в Вустере, штат Массачусетс), в котором говорилось, что его команда нашла способ извлечь эмбриональные стволовые клетки, не разрушая фактические эмбрион. [ 68 ] Это техническое достижение потенциально позволит ученым работать с новыми линиями эмбриональных стволовых клеток, полученных с использованием государственного финансирования в США, где федеральное финансирование было ограничено исследованиями с использованием линий эмбриональных стволовых клеток, полученных до августа 2001 года. В марте 2009 года, Ограничение было снято. [ 69 ]
Эмбриональные стволовые клетки человека также были получены с помощью ядерного переноса соматических клеток (SCNT) . [ 70 ] [ 71 ] Этот подход также иногда упоминался как «терапевтическое клонирование», потому что SCNT имеет сходство с другими видами клонирования в этих ядрах, переносятся из соматической клетки в энтуклеированную зиготу. Однако в этом случае SCNT использовался для получения эмбриональных линий стволовых клеток в лаборатории, а не живых организмах через беременность. «Терапевтическая» часть названия включена из -за надежды, что SCNT, продуцируемые эмбриональными стволовыми клетками, могут иметь клиническую полезность.
Технология IPS -клеток была впервые разработана Shinya Yamanaka лабораторией в Киото , Япония , которая в 2006 году показала, что введение четырех специфических генов, кодирующих факторы транскрипции, может преобразовать клетки взрослых в плюрипотентные стволовые клетки. [ 72 ] Он был удостоен Нобелевской премии 2012 года вместе с сэром Джоном Гурдоном «за то, что зрелые клетки могут быть перепрограммированы, чтобы стать плюрипотентом». [ 73 ]
В 2007 году было показано, что плюрипотентные стволовые клетки , очень похожие на эмбриональные стволовые клетки, могут индуцироваться путем поставки четырех факторов ( OCT3/4 , SOX2 , C-MYC и KLF4 ) в дифференцированные клетки. [ 74 ] Используя ранее перечисленные четыре гена, дифференцированные клетки «перепрограммируются» в плюрипотентные стволовые клетки, что позволяет генерировать плюрипотентные/эмбриональные стволовые клетки без эмбриона. Морфология и факторы роста этих лабораторных плюрипотентных клеток эквивалентны эмбриональным стволовым клеткам, что приводит к тому, что эти клетки будут известны как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (клетки IPS). [ 75 ] Это наблюдение наблюдалось в плюрипотентных стволовых клетках мыши, но теперь может быть выполнено в фибробластах взрослых людей с использованием тех же четырех генов. [ 76 ]
Поскольку этические проблемы, касающиеся эмбриональных стволовых клеток, обычно связаны с их выходом из прекращенных эмбрионов, считается, что перепрограммирование в эти клетки IPS может быть менее спорным.
Это может позволить генерации специфических линий ES -клеточных линий пациента, которые потенциально могут использоваться для заместительной терапии клеток. Кроме того, это позволит генерации клеточных линий ES от пациентов с различными генетическими заболеваниями и обеспечит бесценные модели для изучения этих заболеваний.
16 января 2008 года калифорнийская компания, Stamagen, объявила, что они создали первых зрелых клонированных человеческих эмбрионов из одиночных клеток кожи, взятых у взрослых. Эти эмбрионы могут быть собраны для пациентов, соответствующих эмбриональным стволовым клеткам. [ 79 ]
Загрязнение реагентами, используемыми в клеточной культуре
Онлайн-издание Nature Medicine опубликовало исследование 24 января 2005 года, в котором говорилось, что эмбриональные стволовые клетки человека, доступные для исследований, финансируемых из федерального бюро, загрязнены нечеловеческими молекулами из культуральной среды, используемой для выращивания клеток. [ 80 ] Это общий метод использования мышиных клеток и других клеток животных для поддержания плюрипотентности активно делящихся стволовых клеток. Проблема была обнаружена, когда было обнаружено, что нечеловеческая сиаловая кислота в среде роста сталкивается с потенциальным использованием эмбриональных стволовых клеток у людей, по словам ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего . [ 81 ]
Тем не менее, исследование, опубликованное в онлайн-издании Lancet Medical Journal 8 марта 2005 года, подробная информация о новой линии стволовых клеток, которая была получена из эмбрионов человека в полностью клеточных и сывороточных условиях. Через более 6 месяцев недифференцированной пролиферации эти клетки продемонстрировали потенциал для образования производных всех трех эмбриональных слоев зародышевой зародышей как in vitro , так и в тератомах . Эти свойства также были успешно поддержаны (для более чем 30 отрывков) с установленными линиями стволовых клеток. [ 82 ]
Муз-ячейки (многолинейная дифференцирующая стрессовые ячейки) представляют собой нездоровые плюрипотентные стволовые клетки, обнаруженные у взрослых. [ 83 ] [ 84 ] Они были обнаружены в 2010 году Мари Дезавой и ее исследовательской группой. [ 83 ] Клетки Muse находятся в соединительной ткани почти каждого органа, включая пуповину, костное мозг и периферическую кровь. [ 85 ] [ 83 ] [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ] Они пригодны для коллекционирования из коммерчески доступных мезенхимальных клеток, таких как фибробласты человека , стволовые клетки костного мозга и стволовые клетки, происходящие из жирового происхождения. [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] Клетки Muse способны генерировать ячейки, репрезентативные для всех трех слоев зародышей из одной клетки как самопроизвольно, так и при индукции цитокинов . Экспрессия генов плюрипотентности и трипробластическая дифференциация самообновляются в течение поколений. Клетки Muse не подвергаются образованию тератомы при трансплантировании в среду хозяина in vivo, уничтожая риск онкогенеза посредством небридленной пролиферации клеток. [ 83 ]
^ Бернштейн С., Бернштейн Х, Пейн С.М., Гаревал Х (июнь 2002 г.). «Репарация ДНК/проапоптотические двойные белки в пяти основных путях репарации ДНК: защита от неудачи от канцерогенеза». Мутат. Резерв 511 (2): 145–178. doi : 10.1016/s1383-5742 (02) 00009-1 . PMID 12052432 .
^ Клоцко, Арлин Джудит; Клоцко, посещение ученого Королевского Свободного и Университетского колледжа Медицинская школа Арлин Джудит (2006). Свой собственный клон? Полем Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-85294-4 Полем Архивировано из оригинала 2022-12-22 . Получено 2022-02-21 .
^ Мартин М.Дж., Муотри А., Гейдж Ф., Варки А. (2005). «Эмбриональные стволовые клетки человека экспрессируют иммуногенную нечеловеческую сиаловую кислоту». НАТ Медик 11 (2): 228–232. doi : 10.1038/nm1181 . PMID 15685172 . S2CID 13739919 .
^ Zikuan Leng 1 2, Dongming Sun 2, Zihao Huang 3, Iman Tadmori 2, Ning Chiang 2, Nikhit Kethidi 2, Ahmed Sabra 2, Yoshihiro Kushida 4, Yu-Show Fu 3, Mari Dezawa 4, Xijing He 1, Wise Young Young 2 Квалентный анализ клеток SSEA3+ из пуповины человека после трансплантации магнитной сортировки
Полем 2019 июля; 28 (7): 907–923.
^ Огура, Фумитака; Вакао, Шохей; Курода, Ясумаса; Цучияма, Кеничиро; Баги, Мождех; Хенеиди, Салех; Шазенбалк, Грегорио; AIBA, Setsuya; Dezawa, Mari (2014). «Жировая ткань человека обладает уникальной популяцией плюрипотентных стволовых клеток с нетуморигенной и низкой активностью теломеразы: потенциальные последствия для регенеративной медицины». Стволовые клетки и развитие . 23 (7): 717–728. doi : 10.1089/scd.2013.0473 . PMID 24256547 .
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: 4ae72303c4617824360bcd58b79145b9__1714080180 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/4a/b9/4ae72303c4617824360bcd58b79145b9.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Embryonic stem cell - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)