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
Image caption Во время исследования клонированные эмбрионы были использованы для получения стволовых клеток
Использование знаний о клонировании человека при создании эмбрионов стало "важной вехой" для медицины, сообщили американские ученые.
Клонированные эмбрионы были использованы для получения стволовых клеток, которые затем могут быть применены для создания мышц сердца, кости, мозговой ткани и любого другого вида клеток человеческого организма.
Однако исследователи полагают, что стволовые клетки могут быть получены и из других источников - более дешевых, простых и не столь этически спорных.
Противники метода считают, что неэтично ставить эксперименты над человеческими эмбрионами, и призывают ввести на это запрет.
Стволовые клетки являются одной из главных надежд медицины. Способность создавать новые ткани может помочь, к примеру, при лечении последствий сердечного приступа или повреждения спинного мозга.
Выход - в клонировании?
Уже сейчас проводятся исследования с использованием стволовых клеток, взятых из эмбрионов, для восстановления зрения.
Но такие клетки чужеродны для пациента, поэтому организм их просто отторгает. Клонирование решает эту проблему.
В основе процесса лежит технология переноса ядра соматической клетки, хорошо известная с тех пор, как овечка Долли стала первым клонированным млекопитающим в 1996 году.
У взрослой особи взяли клетки кожи, и полученная из них генетическая информация была помещена в донорскую яйцеклетку, из которой предварительно была удалена собственная ДНК. Затем при помощи электрических разрядов стимулировалось развитие яйцеклетки до эмбриона.
Однако исследователям не удавалось повторить подобное с человеческой яйцеклеткой, которая начинала делиться, но не развивалась дальше стадии в 6-12 клеток.
Южнокорейский ученый Хван Ву Сок утверждал, что ему удалось создать стволовые клетки из клонированных человеческих эмбрионов, но оказалось, что он подтасовал факты.
Зародышевый пузырек
Image caption Команде ученых из Орегона удалось довести развитие эмбриона до этапа зародышевого пузырькаВ ходе нынешнего исследования команда ученых университета здоровья и науки штата Орегон сумела довести развитие эмбриона до этапа зародышевого пузырька (примерно 150 клеток). Этого достаточно, чтобы получить стволовые клетки.
Руководитель исследовательской группы доктор Шухрат Миталипов заявил: "Тщательный анализ стволовых клеток, полученных с помощью этой технологии, показал их способность превращаться в разные виды клеток, в том числе нервные клетки, клетки печени и клетки сердца."
"И хотя предстоит еще немало работы для создания безопасного и эффективного процесса лечения стволовыми клетками, мы уверены, что нами сделан значительный шаг в создании клеток, которые могут использоваться в регенеративной медицине", - добавил он.
"Выглядит правдоподобно"
Профессор регенеративной медицины в Университетском колледже Лондона Крис Мейсон сказал, что проведенное исследование выглядит правдоподобно. "Они сделали примерно то же, что и братья Райт (для самолетостроения). Они взяли на вооружение все лучшее, что было сделано ранее другими группами исследователей, и свели все воедино", - сказал Мейсен.
Исследования в области стволовых клеток, получаемых из эмбрионов, поднимают вопрос об этичности подобных научных работ. Также существует проблема недостатка донорских яйцеклеток.
Новая технология также предусматривает использование клеток кожи, но преобразует их с помощью белков в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.
Критики нового метода считают, что все эмбрионы, будь они искусственные или натуральные, могут развиться в полноценного человека, поэтому проводить с ними эксперименты аморально. Они считают, что необходимо получать стволовые клетки из тканей взрослых людей.
Но сторонники нового метода уверяют, что эмбрионы, полученные с его помощью, никогда не смогут развиться в полноценного человека.
– пятидневных зародышей, представляющих собой шарик из клеток, образующийся при делении оплодотворенной яйцеклетки и впоследствии развивающийся в эмбрион. Такие могут давать начало практически любым клеткам, входящим в состав человеческого организма, а также обладают способностью к воспроизведению. Возможность выращивать линии стволовых клеток в лабораторных условиях и направлять их дифференцировку в нужном направлении является ключом к спасению огромного количества жизней посредством контроля над развитием злокачественных опухолей, восстановления подвижности перенесших инсульт пациентов, излечения диабета, регенерации тканей поврежденного спинного и головного мозга, а также излечение многочисленных заболеваний, ассоциированных со старением.
Такие недифференцированные клетки необходимы для проведения различных исследовательских работ. Изучение этих клеток должно помочь нам в изучении механизмов, лежащих в основе дифференцировки и де-дифференцировки клеток.
Ученые также признают ценность недифференцированных клеток из других тканей, в том числе так называемых «взрослых» стволовых клеток. BIO поддерживает работу по изучению этих клеток. Однако, согласно утверждению Национальных институтов здравоохранения (NIH) и Национальной академии наук (NAS) США, только эмбриональные стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки любого типа.
В 2000 году NIH объявили постановление, разрешающее выделение федеральных средств на изучение эмбриональных стволовых клеток, которое должно проводиться согласно своду строгих ограничений и под федеральным надзором. Стратегия NIH направлена на поддержание равновесия в медицинских, научных, официальных и этических аспектах, касающихся этой области исследований. В отличие от целой бластоцисты, полученные из нее стволовые клетки не могут развиться в эмбрион. NIH поддерживает выделение федеральных средств на использование в исследовательских целях, но не целенаправленное производство, эмбриональных стволовых клеток, получаемых из замороженных оплодотворенных яйцеклеток, предназначенных для экстракорпорального оплодотворения, но по каким-либо причинам не имплантированным и подлежащим уничтожению.
– это обобщающий термин для процесса создания в лабораторных условиях генетически точных копий гена, клетки или целого организма.
BIO выступает против репродуктивного клонирования человека – использования методов клонирования с целью создания человеческого существа. BIO была одной из первых организаций национального масштаба, выступивших в поддержку моратория, наложенного президентом Биллом Клинтоном на исследования по клонированию целого человеческого организма. Репродуктивное клонирование слишком опасно и поднимает слишком много этических и социальных вопросов.
Репродуктивное клонирование человека подразумевает выделение ядра соматической клетки (клетки организма, не являющейся сперматозоидом или яйцеклеткой) человека и внедрения его в неоплодотворенную яйцеклетку с предварительно удаленным ядром. После этого яйцеклетка со встроенным ядром соматической клетки имплантируется в матку суррогатной матери. Теоретически эта процедура должна привести к появлению на свет точной копии человека-донора ядра соматической клетки.
Другой тип клонирования также подразумевает перенос ядра соматической клетки, однако яйцеклетка не имплантируется в матку, а начинает делиться в лабораторных условиях. Образующиеся при этом недифференцированные клетки некоторое время культивируются, после чего из всей массы клеток выделяются стволовые, способные к неограниченному делению, на основании которых формируются линии эмбриональных стволовых клеток, генетически идентичных соматической клетке, послужившей донором ядра. Однако такие клетки уже не способны дать начало эмбриону даже при имплантации в матку.
Генетически идентичные клеткам пациента, обладают огромным терапевтическим потенциалом. В определенных условиях они могут дать начало новым тканям, которые могут использоваться для , поврежденных в результате различных заболеваний, таких как диабет, болезни Альцгеймера и Паркинсона, различные типы рака и заболевания сердца. Развитие этого направления может привести к созданию кожи, хрящей и костной ткани для лечения ожоговых пациентов, а также нервной ткани для людей с повреждениями спинного и головного мозга. Исследование также ведется в направлении выявления внешних стимулов, генов и структур, направляющих дифференцировку клеток с формированием целых органов, в состав которых входят ткани различных типов. Благодаря использованию метода переноса ядер соматических клеток, выращенные в лабораторных условиях органы и ткани будут по генетическим признакам идентичны тканям пациента и, соответственно, не будут приводить к развитию реакций отторжения. Эта область применения клонирования часто называется терапевтическим клонированием или методом ПЯСК – переноса ядра соматической клетки (somatic cell nuclear transfer, SCNT).
Одна из причин важности проведения работ по переносу ядер соматических клеток является важность понимания процессов репрограммирования – механизмов, с помощью которых яйцеклетка воспринимает генетический материал взрослой клетки и возвращает его в состояние, характерное для недифференцировавшейся клетки. Знание деталей происходящих при этом процессов позволит осуществлять весь процесс в лабораторных условиях без использования донорских яйцеклеток.
Учитывая огромный потенциал клеточного клонирования в лечении различных заболеваний и восстановлении функций поврежденных органов и тканей, в 2002 году Национальная академия наук США издала документ, выступающий в поддержку использования клонирования в терапевтических целях, но возражающий против репродуктивного клонирования. BIO полностью поддержала выводы и точку зрения сотрудников академии.
Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www..org.
Продолжение следует.
Сразу две генетических новости пришло из незалежной Японии.
Первая, интересная с точки зрения будущего человека, заключается в удачном опыте получения функционирующих тканей головного мозга из стволовых клеток. Изначально, целью эксперимента было воссоздание тканей коры головного мозга (который, как завещал И.П.Павлов: «Высший распорядитель и распределитель функции организма животного и человека»), но в итоге исследователям удалось получить клетки различных тканей. Что примечательно, ученым страны восходящего солнца удалось создать экземпляры тканей не только из эмбриональных стволовых клеток (как это обычно бывает), но и из «взрослых» клеток, присутствующих в кожном покрове и волосах.
У пересадки клонированных тканей самые радужные перспективы, т.к. в регенеративной терапии лишь несколько заболеваний можно вылечить пересадкой клеток, и куда больше - пересадкой функционирующих, «живых», тканей: начиная от наращивания потерянных конечностей и заканчивая раком.
Выращенные ткани, на данный момент, еще слишком малы для их практического применения, но, как заявлено в пресс-релизе исследовательского института, исследования направленные на создание тканей взрослого человека будут продолжаться. Кроме экспериментов с человеческими стволовыми клетками, японцы успешно проделали то же самое с клетками лабораторных мышей, даже создав на основе их тканей сеть нейронов, отвечающую на стимулирование.
Не заканчивая лабораторными крысами, продолжаем дальше: на основе мертвой клетки, 16 лет пролежавшей в замороженном состоянии (-20 по Цельсию, температура схожая с мерзлой почвой, в которой был найден известный мамонтенок Дима), была успешно клонирована мышь.
Исследователи института Riken выделили клеточное ядро из органа мертвой мыши и привили его к яйцеклетке живой мыши, результатом чего стало появление на свет клона, способного к репродукции. Это не просто новость, а Новость с большой буквы, ведь подобные опыты открывают дорогу к восстановлению вымерших видов животных на планете, таких как мамонты, саблезубые тигры и… отправляйтесь пересматривать Парк Юрского Периода.
И если еще до недавнего времени подобные опыты не заканчивались успехом и казались скорее фантастикой, нежели реальностью, у ученых впереди решение еще одного сложнейшего вопроса: скрещивание с ныне существующими видами. Тысячи лет назад не существовало как минимум половины распространенных ныне заболеваний, инфекций, вирусов и всего прочего, что способно убить «новое-старое» существо еще до рождения.
Для клонирования мамонта (который пока представляется наиболее безопасным, вероятным и реализуемым существом) исследователям нужно найти способ привить ядро клетки мамонта яйцеклетке слонихи, после чего имплантировать ее. Тем не менее, даже если «родить» живое существо не удастся - в процессе могут получиться клонированые эмбриональные стволовые клетки, что даст еще один толчок к работам в этой области.
Особый интерес в биоэтическом контексте представляет проблема клонирования. Выделяют несколько методов клонирования :
Манипуляции со стволовыми клетками;
Пересадка клеточного ядра.
Уникальность стволовых клеток заключается в том, что, когда они попадают на поврежденные участки разных органов, то они способны превращаться в клетки именно такого типа, которые необходимы для восстановления ткани (мышечные, костные, нервные, печеночные и т.д.). То есть, используя технологию клонирования, можно «на заказ» выращивать необходимые человеческие органы. Настоящая фантастика, однако, где взять стволовые клетки? Результаты многолетних экспериментов таковы:
Абортивный материал при естественном и искусственном оплодотворении;
Извлечение стволовых клеток из уголков и борозд мозга, костного мозга и волосяных фолликул взрослого организма и других тканях;
Кровь из пупочного канатика;
Откачанный жир;
Выпавшие детские зубы;
Изучение стволовых клеток взрослого организма, безусловно, обнадеживают и не вызывают этических проблем в отличие от эмбриональных стволовых клеток. Общепризнано, что лучшим источником стволовых клеток для терапевтического клонирования (т.е. получения эмбриональных стволовых клеток) являются эмбрионы. Однако в связи с этим нельзя закрывать глаза на потенциальные опасности. Европейская группа по этике выдвинула на первый план проблему прав женщин, которые могут попасть под сильное давление. Кроме того, специалисты отмечают проблему добровольного и информированного согласия для донора (а также анонимности) и для получателя клеток. Дискуссионным остаются вопросы о приемлемом риске, о применении этических стандартов в исследованиях на людях, охрана и безопасность клеточных банков, конфиденциальность и защита частного характера генетической информации, проблема коммерциализации, защита информации и генетического материала при перемещении через границу и т.д.
В большинстве стран мира существует полное или временное запрещение на репродуктивное клонирование человека. Во Всеобщей Декларации о геноме человека и правах человека ЮНЕСКО (1997 г.) запрещена практика клонирования с целью воспроизводства человеческой особи.
Другим методом клонирования является пересадка клеточного ядра. Сегодня таким образом получено много клонов различных видов животных: лошади, кошки, мыши, овцы, козы, свиньи, быки и т.д. Ученые констатируют, что клонированные мыши живут меньше и больше подвержены разным заболеваниям. Исследования по клонированию живых существ продолжаются.
Темы рефератов и докладов:
1. Медико-генетическая информация: моральные проблемы получения и использования.
2. Моральные проблемы генной терапии.
3. Экспертиза биобезопасности генетически модифицированных организмов.
4. Регистрация и регламентация генетически модифицированных продуктов: теория и практика.
5. Этические проблемы международного проекта «Геном человека».
6. Клонирование человека: уроки дискуссии.
7. Национальная система биобезопасности Республики Беларусь.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое биотехнология, биобезопасность, генная инженерия.
2. Что такое «трансгенный организм»? Какова цель создания трансгенных организмов?
