Молекулярно-генетические и клеточные механизмы регенерации.

Лекция 8. Молекулярно-генетические и клеточные механизмы регенерации

Конец ХХ века ознаменовался рядом крупнейших достижений в молекулярных и клеточных биотехнологиях, открывших широкие перспективы для создания принципиально новых и эффективных биомедицинских технологий. Одним из таких событий стали стволовые клетки (СК).

Основателем науки о СК считается профессор императорской ВМА Максимов. Он объяснил процессы обновления клеток крови наличием особых клеток, которые он назвал СК. Фундаментальные основы науки о СК костного мозга заложил Фриденштейн (НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Гамолеи РАМН), Чертков.

Первые попытки применить СК для лечения больных были проведены на Западе и в США.

1980 г. Томас произвел первую трансплантацию костного мозга больному лимфомой (Нобелевская премия в области медицины)

1992 г. Дэвид Харрис впервые провел забор и сохранение пуповинной крови сына.

2001 г. в США осуществлена удачная пересадка нейтральных СК человеку после инсульта. Пересадка аутологичных скелетных миобластов больному с инфарктом миокарда.

2007 г. группе ученых (Марио Капекки, Оливер Смитис и сэр Мартин Эванс, метод «нокаута») присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины «За открытие принципов внедрения специфических модификаций в организм мышей с использованием эмбриональных СК»

В основе метода нокаута генов лежит явление гомологической рекомбинации обмена участками между парами гомологичных хромосом.

Ученые получили искусственно синтезированный фрагмент ДНК, который перенесен ретровирусом в клетку (т.к. у них нет своей ДНК). Синтез-я ДНК за счет рекомбинации встраивалась в определенную хромосому и в последствии ученые не только выключали некоторые гены in vitro, но и получили потомство мышей, нокаутных по определенному гену.

БСК мышей некоторой чистой ген. однородной линии был введен фрагмент мутантной ДНК. В конечном счете получили потомство, в котором 50% не имели мутантных генов.

Метод «нокаута» генов позволяет исследовать роль каждого гена в развитии рганизма и его роль в развитии патологии.

СК — популяции незрелых клеток, обладающие неограниченной репликацией и способные дифференцироваться в различные типы клеток. СК – основа, из которой развивается весь организм. Зародыш целиком состоит из СК, которые постепенно начинают дифференцироваться в клетки будущих органов и тканей. Во взрослом организме СК значительно меньше, чем у новорожденного и они выполняют регенеративную ф-ю.

СК характеризуются свойствами:

-способностью к неограниченному делению

-детерминации, незавершенностью дифференцировки

Особенности митоза: из каждой СК при митозе образуются 2 дочерние клетки, одна из которых полная копия материнской и способна к самообновлению, вторая изначально детерминирована и обладает потенцией к дифференцировке. СК порождающие только 1 вид дифференцированных клеток называются унипотентными. 2 – дипотентными. Те, которые дают начало нескольким видам разных специальных клеток в пределах 1 типа (н-р клетки крови), называются плюрипотентными/полипотентными. СК, которые обладают неограниченным потенциалом дифференцировки и способны реализовывать генетическую информацию ядер клеток, обеспечивая их дифференцировку а так же развитие до целого организма – тотипотентными.

Выделяют 4 основных типа СК:

*эмбриональные ЭСК

*фетальные

*соматические

*мезенхимные

ЭСК обнаруживаются на самой ранней стадии развития зародыша. С открытием СК ученые пытались выделить прародительницу мультиполярной СК, способной превращаться в клетку нескольких типов (Свойство мультипотентности).

1981 г. М. Эванс выделил такую клетку (из зародыша мыши)

1908 г. Томпсон и Беккер выделили такую клетку из бластоцисты человека.

Источником ЭСК послужили зародыши, оставшиеся неиспользованными для создания беременности после процедуры суперовуляции при ЭКО. Клетки эмбриобласта собирают и метят антителами. Эмбриобласт превращает суспензию клеток с помощью ферментов и выращивают в питательной среде. ЭСК растут клонами, из которых удается выделить несколько линий ДНК человека: ХХ и ХY. Эти клоны сохраняют высокий темп кл