Стволовые клетки: победа над болезнями и продление молодости, мифы и факты. Стволовые клетки - лечение, исследования, правда о стволовых клетках

Стволовые клетки – это первые незрелые клетки, способные к размножению, самообновлению, дифференциации и трансформации в различные другие типы клеток. Именно они становятся теми «базовыми ячейками» и «строительным материалом», из которых развиваются наши органы, иммунная система и кровь. Содержащие в себе генетическую информацию и схему развития организма, стволовые клетки обеспечивают его рост и восстановление на протяжении всей нашей жизни: они становятся клетками , крови, мышц, костей, сердца, мозга и всех тех тканей, из которых состоят наши органы и тело.

При получении сигнала о поражении тканей стволовые клетки направляются в очаг, и именно в этой зоне трансформируются в те клетки, которые нужны для восполнения полученных утрат. Такая стимуляция нашего организма приводит к началу активной регенерации тканей и органов. Например, у человека произошел , и в стадии реабилитации наблюдается постепенное восстановление утраченных функций. Причиной таких процессов являются именно стволовые клетки, которые постепенно достигают пораженных тканей, трансформируются в клетки, окружающие поврежденные ткани, и восстанавливают их.

Намного больше стволовых клеток присутствует в организме у детей и молодых людей, а с годами их становится значительно меньше, и их запасы не восстанавливаются. У эмбриона на 10 тыс. клеток приходится 1 стволовая, а у человека 60-70 лет из 8 млн. обычных клеток только одна является стволовой. Именно поэтому с годами процесс регенерации после перенесенных болезней или травм происходит сложнее и с большим количеством осложнений.

Впервые термин «стволовые клетки» появился в 1908 году, и ввел его петербуржский врач-гематолог А. Максимов. Его последователем стал гематолог С. Воронцов, работавший над этими же научными исследованиями в Париже, а в 60-70-е годы внушительный вклад в исследования был внесен И. Чертковым и А. Фриденштейном. Использовать стволовые клетки для лечения тяжелых заболеваний, поддававшихся лечению только при помощи костного мозга, стали только в 80-е годы.

Впервые стволовые клетки, полученные из крови, собранной из пуповины, были применены для лечения в 1988 году во Франции и США. Больному анемией ребенку Фанкони были трансплантированы стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови его сестры. После этого банки для сохранения пуповинной крови начали создаваться в Европе, США и России.

Исследования о генетических модификациях стволовых клеток и методах их наращивания проводятся во всем мире. В будущем они могут стать единственным способом избавления от таких тяжелых и опасных заболеваний, которые невозможно вылечить при помощи медикаментов или хирургических вмешательств. Сегодня развитие медицины позволяет вводить стволовые клетки в организм и направлять их в необходимом при том или ином клиническом случае направлении. Именно поэтому многие люди стали задумываться о необходимости их сохранения в специализированных банках. Ведь такая возможность максимизирует их способность воспользоваться открывающимися в перспективе достижениями медицины.

В этой статье мы ознакомим вас с источниками и видами стволовых клеток, достоинствами и недостатками их применения, списком заболеваний, при которых они используются для лечения, мифами об использовании клеточных технологий для лечения в нашей и других странах. Эта информация будет полезна для вас и убережет от последствий, которые несут услуги аферистов, предлагающих введение стволовых клеток.

Источники получения и виды стволовых клеток

Основными источниками получения стволовых клеток являются:

костный мозг;
ткани эмбриона;
пуповинная кровь;
плацента.

В печени, мышцах, головном мозге, коже, кишечнике и красном костном мозге взрослого человека присутствуют пролиферирующие тканеспецифические клетки. В последние годы в тканях взрослого организма удалось выявить и такие клеточные элементы, которые могут мигрировать в другие ткани in vivo и дифференцироваться не только в тканеспецифическом направлении, но и в клетки другого тканевого типа. Такой процесс получил название «пластичность». Вероятность, что в будущем он даст возможность изменить концепцию генной и клеточной терапии.

На сегодняшний день ученые смогли получить такие типы стволовых клеток:

гемопоэтические;
мезенхимные;
нервные;
мышечные;
кожные;
клетки кишечника;
кардиомиоциты;
эндотелиальные.

Мультипонетные стволовые клетки взрослого организма

ГСК – гемопоэтические клетки

Одним из источников стволовых клеток является красный костный мозг. Стромальные клетки получаются из него во время пункции. Затем их мобилизируют в условиях специальной лаборатории, наращивают и трансплантируют в организм. Даже из одной такой клетки возможно производство колоний стромальных клеток. Поступая в организм, они под воздействием особых сигнальных веществ направляются к месту поражения и, «забывая» о своем костномозговом происхождении, под воздействием определенных факторов трансформируются в необходимые ткани (нервные, кардиомиоциты).

Исследования показывают, что уже через 14 дней после введения в культуру стромальных клеток особого сигнального вещества они трансформируются в нервные клетки. А 90% стромальных клеток, введенных в зону , дифференцируются в каридиомиоциты. Однако стволовые клетки, полученные от взрослого человека, обладают меньшей функциональной активностью, т. е. возможность их «волшебного перерождения» уже ограничена. Помимо этого, такие клетки могут вводиться только тому человеку, из костного мозга которого они были забраны, и не могут быть донорским материалом.

Стволовые клетки из крови, пуповинной крови и плаценты

Некоторое количество стволовых клеток находится в периферической крови и других тканях и органах. Большое их количество может получаться именно из крови, забранной из пупочной вены у новорожденного непосредственно после рождения. После сбора биоматериал с стволовыми клетками из пуповинной крови помещается в специализированный криобанк и может использоваться для восстановления практически любого органа или ткани.

В США была разработана методика получения стволовых клеток и из тканей плаценты: там их содержится в 10 раз больше, чем в пуповинной крови. Такие клетки способны трансформироваться в клетки крови, мышц, кожи и нейроны, но создание биобанков для их хранения требует больших финансовых затрат и поэтому в России и других странах СНГ таких криобанков практически нет.

Именно пуповинная кровь в виде источника стволовых клеток имеет ряд весомых преимуществ перед другими их источниками. Преимущества таких гемопоэтических клеток заключаются в следующем:

полностью инфекционно безопасны;
могут использоваться в любой момент;
безболезненный и легкий способ забора биоматериала (в отличие от костного мозга и крови из периферических вен);
идеально совместимы при необходимости их трансплантации близким родственникам (сестрам, братьям, матери);
могут использоваться для лечения других людей при условии их совместимости по антигенам;
использование не вызывает этических проблем, которые связаны со способом забора материала и его утилизации (в отличие от эмбриональных стволовых клеток).

После забора кровь в пробирках помещают в жидкий азот и сохраняют в специальных криокамерах при температуре -196 °C в условиях приспособленных для этого банков пуповинной крови. Впервые такой биобанк был создан в 1992 году, а сегодня в мире существует более таких 400 банков. Большинство из них являются частными и предоставляют услуги по сохранению полученного при рождении ребенка биоматериала и изъятию биодепозита для лечения членов семьи. Как правило, частные биобанки пуповинной крови заключают договор с клиентами на 15-17 лет, и на протяжении этого времени биоматериал полностью сохраняет свою активность. После достижения совершеннолетия депозит становится собственностью ребенка, чья пуповинная кровь была сохранена.

Другой тип таких биобанков – государственные. В них сохраняются образцы биоматериалов, которые были предоставлены родителями после рождения ребенка безвозмездно. Воспользоваться такими биодепозитами для лечения может любой человек, которому по иммунологическим показателям подходит пуповинная кровь. Цена такой донорской крови составляет около 20 тыс. долларов, и примерно такая же сумма понадобится семье больного для проведения поиска и анализов на совместимость стволовых клеток.

Государственные банки пуповинной крови функционируют на территории таких стран как США, Россия, Канада, Южная Корея, Испания, Германия, Япония, Хорватия и др. Для обмена информацией и тесного сотрудничества в 1988 году была создана крупная система NetCord, которая объединяет некоммерческие общественные банки крови, находящиеся на территории таких стран как Израиль, США, Япония, Австралия и страны Европы. Вторым крупным регистром доноров костного мозга и пуповинной крови стала КМ.

На территории РФ функционируют такие криобанки:

«Банк стволовых клеток ДЗМ», прикрепленный в 2013 году к «Станции переливания крови Департамента здравоохранения города Москвы»;
Банк стволовых клеток «КриоЦентр» (г. Москва);
ООО Криомедика (г. Москва);
Гемабанк (г. Москва и г. Санкт-Петербург);
Банк Стволовых Клеток Флора-Мед (г. Москва);
ООО Транс-Технологии (г. Санкт-Петербург);
Казанский Банк Стволовых Клеток;
Поволжский Банк Гемопоэтических Клеток (г. Самара).

В Украине функционируют такие криобанки:

частный Семейный банк пуповинной крови ГЕМАФОНД (г. Киев);
«Первый криобанк стволовых клеток пуповинной крови» на базе Института клеточной терапии (г. Киев);
криобанк на базе Международного центра биотехнологий «Биостэм» (г. Киев).

МСК – мезенхимные клетки

Такой вид стволовых клеток получается из стромы костного мозга и был выявлен в пуповинной крови и образцах костной и жировой ткани, оставшихся после пластических операций. Сейчас ведется множество разработок по выделению МСК в достаточных количествах из пуповинной крови или костного мозга. В дальнейшем такой вид стволовых клеток может стать одним из ведущих элементов клеточной терапии, т. к. МСК возможно получать от самого больного и они способны быстро делиться и дифференцироваться в мышечные, хрящевые, костные, жировые, нервные и другие ткани организма.

После забора материала клетки могут культивироваться и размножаться на специальных питательных средах, а из небольшого образца биоптата костного мозга можно вырастить необходимое для трансплантации количество МСК. При необходимости они могут подвергаться криоконсервированию, и после размораживания сохраняют не только все свои качества, но и возраст взятого биоматериала. Кроме этого, МСК после трансплантации способны направляться в зоны гибели клеток и не вызывают онкологических осложнений.

Единственным недостатком такого способа получения стволовых клеток является необходимость жесткого инфекционного контроля материала при его культивировании.

НСК – стволовые клетки нервной ткани

НСК располагаются в специфических областях головного мозга сформировавшегося или еще созревающего организма. В ходе многочисленных исследований стволовые клетки нервной ткани были выявлены в печени, сердце, легких, кишечнике и тканях центральной нервной системы.

Несмотря на высокие дифференциальные способности НСК и возможность их культивирования в условиях in vivo, практическое использование такого типа клеточной терапии весьма сложная задача, т. к. для их выделения требуется полное разрушение головного мозга, и этот факт делает невозможным применение НСК как аутологичного материала.

Для преодоления этих преград проводятся исследования по использованию чужеродного материала, который получается из тканей реципиента. Такие эксперименты на животных и людях уже были проведены при лечении .

Стволовые клетки кожи

Стволовые клетки кожи могут выделяться как из кожных покровов эмбриона, так и с кожи взрослого человека. Разработки ученых по использованию такого материала уже применяются в клиниках для лечения ожогов.

Стволовые клетки миокарда

Впервые стволовые клетки, которые способны трансформироваться в кардиомиоциты и эндотелий, были выделены из тканей сердечной мышцы новорожденных крыс в 90-х годах. При введении в организм они способны полностью восстанавливать поврежденные ткани миокарда, но их получение от человека остается в данное время невозможным из-за необходимости полного разрушения сердечной мышцы.

Для лечения инфаркта миокарда и его осложнений применяются методики клеточной терапии по введению ГСК. После трансплантации они с током крови попадают к пораженному участку миокарда и начинают заменять отмершие ткани на здоровые. В результате сердечная мышца полностью восстанавливается, способна сокращаться и регулировать сердечный ритм, и на ней не остается рубцовых изменений.

Стволовые клетки скелетных мышц

Скелетные клетки выделяют из поперечнополосатых мышц, и они способны к перерождению в мышечные, жировые, хрящевые и нервные ткани. Рядом исследователей были выявлены факты о том, что такой вид стволовых клеток является отдельной популяцией МСК и в дальнейшем может получаться из биоптата костного мозга или образцов пуповинной крови.

Эмбриональные стволовые клетки

Стволовые клетки из абортивного материала

Для получения фетальных клеток используется биоматериал, полученный при прерывании беременности на 9-12 неделе. Такой источник получения сегодня практикуется наиболее часто.

Использование такого вида стволовых клеток сопряжено с рядом этических, технических и юридических сложностей:

невозможность использования аутологичного материала;
присутствие риска отторжения трансплантатов;
присутствие риска заражения , вирусным гепатитом, цитомегаловирусной и другими инфекциями при использовании некачественно проверенного материала;

ЭСК – эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки получают из внутреннего материала эмбриона (на 4-7 день его развития). Именно из них в дальнейшем может формироваться весь организм. Трансплантация ЭСК обладает рядом преимуществ и недостатков.

Преимущества ЭСК:

способность трансформироваться в несколько типов клеток (нейроны, мышечные, кожные клетки, красные кровяные тельца, кардиомиоциты, клетки и др.);
редкие случаи отторжения трансплантатов.

Недостатки ЭСК:

риск формирования доброкачественных опухолей;
этические трения и юридические аспекты.

Пока использование эмбриональных клеток запрещено Министерством здравоохранения и социального развития РФ. Оппоненты такого метода получения стволовых клеток полагают, что их использование неэтично, т. к. является своего рода посягательством на жизнь еще не рожденного человека и может подтолкнуть женщин к желанию прерывать беременность с целью материального обогащения. Этот факт мотивировал ученых попытаться получить ЭСК из 3-х недельного эмбриона овцы. По мнению исследователей из клиники «Medileen» они способны дифференцироваться в клетки многих, но не всех типов. В процессе исследований свежевыделенные клетки трансплантировались больным с печеночной недостаточностью. 81% таких эмбриональных клеток трансформировался в гепатоциты и активно функционировали на протяжении года, устойчиво продуцируя альбумин.

Такие эмбриональные клетки получаются от «чистой линии» животных, т. е. выращенных в лабораторных условиях и прошедших контроль на наличие вирусных, инфекционных и наследственных болезней. Они не вызывают иммунных отторжений и их качество повышается путем введения в них «сигнальных агентов», обеспечивающих их связь только с определенными пораженными тканями. Исследования ученых из «Medileen» опровергает мнение некоторых российских ученых, утверждающих, что приживление эмбриональных клеток, полученных от животных, у человека невозможно и открывает перед клеточной терапией еще одно перспективное направление в лечении различных дегенеративных заболеваний.

Применение стволовых клеток

Медицина

Впервые стволовые клетки применили для лечения анемии Фанкони у шестилетнего мальчика в 1988 году во Франции. Трансплантация была Э. Глюкманом проведена в клинике Святого Людвига (г. Париж). С таким диагнозом человек редко доживает до 30-ти летнего возраста. Сегодня у этого пациента наблюдается полное иммунологическое и гематологическое восстановление, он женат и воспитывает собственного ребенка.

Позднее методики клеточной терапии стали применяться для лечения инфарктов миокарда, злокачественных опухолей, инсультов, травм и ожогов. Сегодня спектр применения клеточной терапии стал намного шире, и в мире проведено десятки тысяч успешных трансплантаций стволовых клеток взрослым и детям.

Введение стволовых культур проводится для лечения инсультов, травм головного и повреждений спинного мозга. После их поступления в пораженные ткани у больных восстанавливаются нервные клетки и капиллярная сеть в пораженном участке мозга.

Благодаря достижениям клеточной терапии стало возможным исцеление детей со злокачественными заболеваниями крови. Трансплантация костного мозга проводится во многих гематологических клиниках, а трансплантации ГСК практикуется в крупных гематологических центрах.

В последние несколько лет в ортопедии применяются мезинхимальные стволовые клетки. С их помощью становится возможным восстановление костных дефектов после сложных переломов и суставных хрящей. Прямое введение МСК в последние 2-3 года стало применяться для восстановления сердечной мышцы после инфаркта миокарда.

Гемопоэтические стволовые клетки применяются для лечения таких тяжело поддающихся терапии заболеваний как болезнь Паркинсона, красная волчанка, аутоиммунные артриты, болезнь Крона и . В перспективе клеточная терапия может стать единственным шансом на жизнь для тех 75% пациентов, которые нуждаются в пересадке внутренних органов, но погибают в его ожидании.

Перечень заболеваний, для лечения которых применяются стволовые клетки:

анемия Фанкони;
идиопатическая ;
адренолейкодистрофия;
коллагенозы;
талассемия;
болезнь Гюнтера;
синдром Костмана;
синдром Бара;
резистентный ювенильный артрит;
амегакариоцитозная тромбоцитопения;
иммунодефицитные состояния;
синдром Леш-Нихана;
синдром Харлера;
миелодиспластический синдром;
нейробластома;
неходжкинская лимфома.

Косметология

Стволовые клетки могут применяться для решения таких косметических проблем как рубцы, облысение, кожная пигментация, морщины и последствия применения агрессивных химических веществ или лазера. Стволовые клетки вводятся при помощи мезотерапии, и благодаря использованию таких методик у пациентов исчезают морщины, улучшается тонус и внешний вид кожи, исчезают пятна после акне и пигментации, восстанавливается рост волос и ногтей.

Такая эффективность клеточной терапии, к сожалению, породила появление множества поддельных . Именно поэтому следует проявлять бдительность и покупать средства только в косметологических клиниках и салонах с хорошей репутацией.

Стоимость лечения

Стоимость лечения стволовыми клетками достаточно высока. Например, в России она колеблется от 240 тыс. до 350 тыс. рублей. Такая высокая цена оправдывается достаточно сложными и высокотехнологичными процессами по выращиванию биоматериала.

За эту цену человеку вводится 100 млн. клеток на один курс. Стоимость самой процедуры введения оплачивается отдельно.

Процедуры по мезотерапии стволовыми клетками более доступны. Для получения выраженного эффекта омоложения кожи необходимо проведение 5-10 сеансов, а стоимость каждого из них составляет 15-30 тыс. рублей.

Мифы и факты о клеточной терапии в странах бывшего СССР

Назойливая реклама клеточной терапии, заполонившая СМИ и интернет, сулит исцеление от всех болезней. Но многие клиники используют ее исключительно в целях легкого обогащения. Такие недобросовестные частные учреждения используют некачественные (уже отмершие) или непроверенные трансплантаты. В результате пациенты попросту лишаются своих денег, не получая долгожданного лечебного эффекта, а в худших случаях такая «псевдоклеточная терапия» приводит к инфицированию, обострениям заболеваний или развитию раковых опухолей.

Стволовые клетки являются необычным лекарственным средством, и использовать такие клеточные технологии могут только специалисты мирового уровня, работающие в специализированных центрах. Методики имеют четкие показания и противопоказания. В ряде случаев их введение может быть противопоказанным или обладать побочными эффектами, которые бывает сложно предугадать.

Частными криобанками порой проводится агрессивный маркетинг, который вводит в заблуждение людей, страдающих такими тяжелыми заболеваниями как сахарный диабет, болезни Альцгеймера, Паркинсона и др. На самом деле лечение этих тяжелых недугов пока проводится только на экспериментальном уровне, и такие методики проходят стадии исследований и доработок.

На территории России применение клеточных технологий (кроме пересадки костного мозга) запрещено законом (ОБНОВЛЕНИЕ: разрешено в начале 2017 года

Представляют собой незрелые (недифференцированные) структуры. Из стволовых клеток в процессе дозревания могут формироваться более зрелые клетки различных тканей. Это зависит от того, какие биологически активные соединения (факторы роста) оказывают на них влияние, а также от наличия рядом другихорганов и тканей.

Эти особенности стволовых клеток дали возможность их использования в медицине. Наиболее широкое распространение они получили в трансплантологии.

Свойства стволовых клеток

За счет того, что стволовые клетки являются недифференцированными структурами, они обладают рядом определенных свойств, к которым относятся:

Полипотентность - основное свойство данных клеток, благодаря которому они получили широкое применение в практической медицине. Данное свойство обуславливает возможность дифференцировки стволовых клеток в практически любую ткань, что зависит от их окружения.
Неограниченная пролиферация - стволовые клетки обладают способностью к делению на искусственных питательных средах без дозревания. Это позволяетискусственно увеличивать их количество в лабораторных условиях.
Длительный период жизни -клетки могут длительный период времени сохранять свою жизнеспособность.

Все эти свойства стволовых клеток дают возможность активно применять их в трансплантологии для получения тканей, подлежащих пересадке.

Виды стволовых клеток

В зависимости от того, где стволовые клетки были взяты, а также от степени их зрелости, выделяют несколько их типов:

Эмбриональные клетки - берутся из эмбриобласта зародыша еще до имплантации эмбриона в слизистую оболочку матки. Они обладают наименьшей зрелостью, поэтому могут давать начало любой ткани организма человека.
Фетальные клетки - находятся в организме плода, их получают после выполненного по медицинским показаниям аборта или из пуповинной крови. Они обладают меньшей потентностью, поэтому могут дифференцироваться не во все ткани.
Постанатальные клетки - данные структуры находятся в организме человека после рождения. В зависимости от их локализации выделяются гемопоэтические (дают начало клеткам крови), стромальные (предшественники соединительной ткани) и тканеспецифические (обладают наименьшей потентностью, находятся практически во всех тканях организма человека) клетки.

В трансплантологии могут использоваться различные типы стволовых клеток, что зависит от тканей или органа, которые требуют пересадки.

Основные направления применения стволовых клеток

Основной целью использования стволовых клеток в различных областях медицины является замещение поврежденных тканей (трансплантация), которая включает несколько направлений:

Матриксиндуцированный хондрогенез для восстановления хрящей суставной поверхности
Получение («выращивание») сетчатки глаза для имплантации в офтальмологии
Восстановление нервов
Трансплантация сосудов
Получение структур бронхолегочной системы на специальном матриксе с последующей имплантацией

Перспективными являются направления трансплантации «выращенных» частей почек и других органов мочевыделительной системы, а также желез внутренней секреции.

Все виды медицинских программ бронируйте на
Booking Health - это международный интернет-портал, где можно изучить информацию о ведущих мировых клиниках и забронировать медицинскую программу в режиме онлайн. Благодаря продуманной структуре и доступному изложению информации, сайтом с легкостью пользуются тысячи людей без медицинского образования. На портале представлены программы по всем основным направлениям медицины. Прежде всего, это диагностические программы, или чек-ап. Также это полный спектр программ лечения, от консервативной терапии до специальных хирургических вмешательств. Программы реабилитации закрепляют результаты проведенного лечения или используются самостоятельно. Интернет-портал Booking Health дает возможность сравнить квалификацию специалистов, методики лечения и стоимость медицинской помощи в разных клиниках. Пациент выбирает наиболее подходящий для него вариант самостоятельно или после бесплатной консультации доктора Booking Health.

С памятного летнего дня 1909 года, когда русский гистолог Александр Максимов ввел термин «стволовые клетки», о них не утихают споры. Ученые каждый год раскрывают их секреты, что порождает новые загадки.

Итак, сстволовые клетки. Что это такое - панацея от всех недугов или величайшее заблуждение лучших умов медицинской науки? Опыты над животными подтверждают, что с помощью этих чудо-клеток можно лечить злокачественные опухоли, воспаления в суставах, болезни печени, сердца, желудка. Список городов России, где применяют такой прогрессивный метод, пополнил и Оренбург. Стволовые клетки здесь начали использовать для лечения суставов. Но есть ученые, которые весьма сдержанно высказываются об использовании стволовых клеток на нынешнем уровне знаний об их влиянии на организм и предлагают лечить ими только тех, у которых нет другого шанса спасти свою жизнь.

Стволовые клетки: что это такое

Уже и дети знают, что живой организм, будь то человек, животное или растение, получается после слияния мужской и женской половых клеток. В итоге образуется зигота. Это диплоидная структура, имеющая полный хромосомный набор и дающая начало абсолютно любым клеткам. Более простым языком зигота - это уникальное природное творение, из которого непостижимым пока для науки образом создаются все части живых тел.

Понятное дело, что зигота для этого должна образовать много клеточных структур, чтобы на все органы хватило. У млекопитающих она начинает делиться уже через сутки после своего образования. В результате получается 2 маленькие «дочки-зиготки», 100 % идентичные их «маме-зиготе». Еще через полтора суток «дочки» снова делятся надвое, образуя уже 4 близняшки - «внучки». К концу 5-го дня в зародыше находится около 30 клеток, точных копий первоначальной зиготе, только в несколько раз меньше ее по размеру. Называются они бластомерами. На этом этапе ДНК и белки в них активно синтезируются, но геном пока не задействован, а в ядрах не выполняется транскрипция, то есть, они еще незрелые. Надеемся, мы очень наглядно объяснили, стволовые клетки, что это такое. Утрировано можно назвать их просто тестом, а что из него вылепит природа, ручки, ножки или сердце и печенку, не знает никто. Стволовые клетки присутствуют в организмах не только на стартовом этапе их развития, но и тогда, когда все органы уже полностью формированы, то есть, до конца жизни. Они нужны для восстановления тканей после повреждения, только у пожилых людей стволовых клеток примерно в 50 раз меньше, чем у юных. Все они обладают двумя свойствами - способностью самообновляться без дифференциации и способностью производить клетки узкоспециализированные.

Эмбриональные стволовые клетки, что это такое

Сокращенно их именуют ЭСК. Они, как было сказано выше, образуются из зиготы и составляют клеточную массу эмбриона на самой первой стадии его жизни. Все они плюрипотентные, то есть могут превратиться в клетку любого органа. Важной отличительной чертой ЭСК является то, что они пока не умеют вырабатывать антигены, отвечающие за тканевую совместимость. Каждый из нас имеет индивидуальный набор таких антигенов, что приводит к непризнанию донорских стволовых клеток иммунной системой того, кому их вводят. С ЭСК эта проблема минимальна, поэтому их предложено использовать при терапевтических процедурах, например, проводить лечение суставов стволовыми клетками. Однако, у подопытных мышей с ослабленным иммунитетом, кому были трансплантированы ЭСК, наблюдалось появление злокачественных опухолей. Так что, точного ответа, что происходит с системами человеческого тела после введения в его органы ЭСК, пока нет. Вторым недостатком является то, что эмбрион после их изъятия погибает, поэтому аутогенный материал получить невозможно, только донорский.

Стволовые клетки фетальные, или ФСК

Этот материал получают из частей плода после аборта, если плоду не более 12 недель. На этом сроке первоначальные стволовые клетки или бластомеры уже определились со своей дальнейшей судьбой и начали дифференцировку. То есть они уже прошли определенное число делений. Вторая их особенность в том, что из ФСК нельзя сделать любые нужные нам клетки, а только что-то одно, например, ткани органов нервной системы, или сердечно-сосудистой, или костно-хрящевой. Это является их большим преимуществом, потому что врачи уже более целенаправленно могут их использовать и снизить риск осложнений. Именно на этих принципах основано, например, лечение артроза стволовыми клетками. В России пока этот метод проходит этап испытаний, так как ФСК имеют некоторые недостатки. Они заключаются в том, что в клетках плода уже могут присутствовать вирусы гепатита, СПИДа, микоплазмы и некоторые другие. Поэтому такой материал должен в обязательном порядке подвергаться дорогостоящему дополнительному обследованию и подготовке на специальном оборудовании. Второй проблемой в их использовании является юридический вопрос, который должен быть обязательно согласован.

Стволовые клетки постнатальные или ПСК

Понятие «постнатальный» означает «после рождения», то есть на протяжении всей жизни индивида. Считается, что на этом этапе не существует качественных стволовых клеток, но все-таки они есть, причем даже у пожилых людей, только обладают малой потентностью (потенциалом). Зато их можно использовать с большой эффективностью и безопасностью, так как ПСК являются аутогенными, а не донорскими. Взяв это за основу, начали в Оренбурге и других клиниках, практикующих подобную терапию. Она заключается в том, что у больного пункцией берут из его же собственные стволовые клетки, в лаборатории в специальных аппаратах их активизируют, выращивают до необходимого количества и снова вводят их хозяину. В его организме стволовые клетки направляются к поврежденному органу, где начинают восстановительный процесс.

Проблем у метода две:

1. Никогда достоверно неизвестно, отторгнет иммунная система свои родные стволовые клетки или примет.

2. Никто точно не знает, что именно происходит со стволовыми клетками, извлеченными из их привычной среды (костного мозга), и как они изменяются во время выращивания в лаборатории.

По этим причинам пока не дали 100 % гарантии ученые, проводившие эксперименты по трансплантации ПСК больным артрозом в таком городе, как Оренбург. Стволовые клетки, по их мнению, являются фантастическим прорывом в медицине, но еще они не до конца изученные.

Типы постнатальных клеток

Мы выяснили, что ЭСК все универсальны, то есть, могут стать чем угодно. ФСК более специфичны, но их можно использовать для создания разных органов в целых системах, например, в нервной. А ПСК имеют самую малую патентность, то есть максимально дифференцированы. Среди них выделяют такие :

Гемопоэтические, или ГСК;

Мультипотентные мезенхимальные стромальные, или ММСК;

Тканеспецифические;

Из ГСК получаются все лимфоциты, эритроциты, тромбоциты и другие кровеносные тельца.

Роль тканеспецифических прогениторных (предшествующих) стволовых клеток в замещении в тканях органов обычных клеток, по разным причинам погибших. Их отличительная черта - строго фиксированное число делений, благодаря чему их не всегда относят к истинным стволовым клеткам.

Возможности безоперационного лечения суставов

Установлено, что ММСК в результате дальнейших делений становятся остеобластами, хондроцитами, адипоцитами. Исследованиями именно в этом направлении ортопеды-травматологи прославили российский город Оренбург. Лечение артроза стволовыми клетками ММСК они провели пациентам, которые уже не могли ходить, такие серьезные в их суставах были разрушения. Стволовые клетки были взяты из жировой ткани этих пациентов, затем материал в условиях стерильности поместили в специальную среду, где две недели выращивали нужный тип клеток. Перед введением полученного препарата пациентам его тщательно протестировали на наличие всевозможных патогенов. На настоящий момент все, кто прошел такое лечение, чувствуют себя удовлетворительно, а признаки артроза у них значительно уменьшились. Но, как заявляют врачи, до окончательных выводов еще далеко, так как нужно провести дополнительные анализы и посмотреть, как будут обстоять дела у тестируемых пациентов через два года. Пока можно считать лишь первым удачным российским экспериментом работу, которую провел Оренбург. Стволовые клетки артроз, артрит, гемартроз и другие заболевания (если подтвердятся положительные результаты) смогут "лечить" без установки людям дорогостоящих и плохо приживающихся эндопротезов, что избавит пациентов от сложных и тяжелых операций. Еще одно направление использования ММСК - дифференцирование их в миоциты для восстановления мышечных тканей.

Пуповинная кровь

По статистике, больше половины населения Земли в той или иной степени поразил недуг суставов артроз. Стволовые клетки ММСК, возможно, тысячам людей подарят счастье безболезненного легкого движения, многим их них вернут работоспособность. Получают эти ММСК не только из костной и жировой ткани, но и из пуповинной крови. Ее забор производят после рождения младенца и перевязывания пуповины. В результате материала получается около 80 мл. Особенно высокий лечебный эффект дает трансплантат, в который входят совместно пуповинная кровь и костный мозг. Помимо артроза, по мнению врачей, эта кровь может быть применима при более чем 70 недугах, включая рак. Большие надежды возлагают исследователи на возможность использования пуповинной крови для эффективной помощи при неизлечимых другими методами недугов у детей, например, лейкоза, саркомы, рака мозга. Сейчас проводятся следования, как ведут себя стволовые клетки пуповинной крови при введении их больным шизофренией, ДЦП, болезнями Паркинсона и Альцгеймера. Этот материал собирают и хранят в банках крови. Они есть государственные и частные.

Растительные стволовые клетки

Все растения, поскольку они многоклеточные системы, также имеют стволовые клетки, которые сосредоточены в каллусе, в проростках, в почках, в молодых побегах. Исследования проводились с женьшенем, эдельвейсом, розой, гарденией и другими растениями. Но наиболее позитивные результаты показали стволовые клетки винограда красного или амурского. В Дальневосточном отделении РАН выяснили, что именно они помогают вылечить гепатит, а ученые из Крыма установили, что растительные, особенно виноградные, стволовые клетки возможно использовать при лечении рака. Большой интерес вызывает и вещество ресвератрол, первоначально обнаруженное во французском красном вине, а потом найденное в виноградных стволовых клетках. Оно является приоритетным помощником в борьбе за молодость кожи и тела. Это открытие использовали создатели антивозрастного крема «Либридерм». Стволовые клетки, полученные из винограда, не только способствуют разглаживанию морщин и убирают дряблость кожи, но и отлично ее увлажняют, делают мягкой, нежной, защищенной. Женщины, испробовавшие «Либридерм», выделяют у него такие плюсы:

Нежная текстура;

Легко наносится на тело;

Не вызывает аллергических реакций;

Увлажняет кожу практически на весь день;

Снимает раздражение.

Не понравились им в креме высокая цена и отсутствие за месяц применения заметного омоложения.

Лекарство из стволовых клеток своими руками

Считается, что стволовые клетки, взятые у растений, гораздо менее опасны, чем взятые у человека или животных, так как они несут меньше генетической информации и не оказывают такого мощного, а главное, непредсказуемого воздействия. Однако и они, особенно при введении их с помощью инъекций, способны вызвать нежелательные последствия. Но наружное применение, по мнению сотрудника МГУ им. Ломоносова Е. Родимина, идет только во благо. Он даже предлагает рецепт, как сделать в домашних условиях крем, стволовые клетки в котором будут выполнять работу по улучшению состояния кожи лица.

Сырьем могут служить почки и молодые виноградные побеги, но лучше всего нарезать с виноградных кустов черенки и нарастить у них каллус. Для этого веточки ставятся в воду на сутки-двое, после чего вынимаются, заворачиваются в смоченную водой ветошь (можно в мокрую газету), потом в целлофановый кулек, и кладутся в теплое место. Появившийся каллус нужно отделить, просушить и перемолоть. Далее ложку без горки (столовую) залить стопкой (100 гр) водки и настаивать 7 дней. Почки и ростки винограда нужно сложить в тару и тоже залить водкой. Полученный настой добавить в готовый нежирный крем, например, алоэ вера и тщательно перемешать. Принимать средство можно и вовнутрь, добавляя по несколько капель в чаи, соки.

Стволовые клетки - недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.

Развитие многоклеточных организмов начинается с одной стволовой клетки, которую впрочем никто так не называет, а называют зиготой. В результате многочисленных циклов деления и процесса дифференцировки образуются все виды клеток, характерные для данного биологического вида. В человеческом организме таких видов клеток более 220. Стволовые клетки сохраняются и функционируют и во взрослом организме, благодаря им может осуществляться обновление и восстановление тканей и органов. Тем не менее, в процессе старения организма их количество уменьшается.

В современной медицине стволовые клетки человека трансплантируют, то есть пересаживают в лечебных целях. Например, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток производится для восстановления процесса гемопоэза (кроветворения) при лечении лейкозов и лимфом.

Все стволовые клетки обладают двумя неотъемлемыми свойствами:

1) Самообновление , то есть способность сохранять неизменный фенотип после деления (без дифференцировки).

2) Потентность (дифференцирующий потенциал), или способность давать потомство в виде специализированных типов клеток.

Существуют два механизма, поддерживающих популяцию стволовых клеток в организме :

1) Асимметричное деление , при котором продуцируется одна и та же пара клеток (одна стволовая клетка и одна дифференцированная клетка).

2) Стохастическое деление : одна стволовая клетка делится на две более специализированных.

Дифференцирующий потенциал или потентность стволовых клеток - это способность производить определенное количество разных типов клеток. В соответствии с потентностью стволовые клетки делятся на следующие группы:

1) Тотипотентные (омнипотентные) стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки эмбриональных и экстраэмбриональных тканей, организованные в виде трехмерных связанных структур (тканей, органов, систем органов, организма). Такие клетки могут дать начало полноценному жизнеспособному организму. К ним относится оплодотворённая яйцеклетка, или зигота. Клетки, образованные при первых нескольких циклах деления зиготы, также являются тотипотентными у большинства биологических видов. Однако к ним не относятся, например, круглые черви, зигота которых утрачивает тотипотентность при первом делении. У некоторых организмов дифференцированные клетки также могут обретать тотипотентность. Так, срезанную часть растения можно использовать для выращивания нового организма именно благодаря этому свойству.

2) Плюрипотентные стволовые клетки являются потомками тотипотентных и могут давать начало практически всем тканям и органам, за исключением экстраэмбриональных тканей (например, плаценты). Из этих стволовых клеток развиваются три зародышевых листка: эктодерма, мезодерма и энтодерма.

3) Мультипотентные стволовые клетки порождают клетки разных тканей, но многообразие их видов ограничено пределами одного зародышевого листка.

4) Олигопотентные клетки могут дифференцироваться лишь в некоторые, близкие по свойствам, типы клеток. К ним, например, относятся клетки лимфоидного и миелоидного рядов, участвующие в процессе кроветворения.

5) Унипотентные клетки (клетки-предшественницы, бластные клетки) - незрелые клетки, которые, строго говоря, уже не являются стволовыми, так как могут производить лишь один тип клеток. Они способны к многократному самовоспроизведению, что делает их долговременным источником клеток одного конкретного типа и отличает от не стволовых. Однако их способность к самовоспроизведению ограничена определённым количеством делений, что также отличает их от истинно стволовых клеток. К клеткам-предшественницам относятся, к примеру, некоторые из миосателлитоцитов, участвующих в образовании скелетной и мышечной тканей.

Классификация:

1) Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) образуют внутреннюю клеточную массу (ВКМ), или эмбриобласт, на ранней стадии развития эмбриона. Они являются плюрипотентными. Важный плюс ЭСК состоит в том, что они не экспрессируют HLA (human leucocyte antigens), то есть не вырабатывают антигены тканевой совместимости. Каждый человек обладает уникальным набором этих антигенов, и их несовпадение у донора и реципиента является важнейшей причиной несовместимости при трансплантации. Соответственно, шанс того, что донорские эмбриональные клетки будут отторгнуты организмом реципиента очень невысок. При пересадке иммунодефицитным животным эмбриональные стволовые клетки способны образовывать опухоли сложного (многотканевого) строения - тератомы, некоторые из них могут стать злокачественными. Достоверных данных, о том как ведут себя эти клетки в иммунокомпетентном организме, например, в организме человека, нет. Вместе с тем, следует отметить, что клинические испытания с применением дифференцированных дериватов (производных клеток) ЭСК уже начаты. Для получения ЭСК в лабораторных условиях приходится разрушать бластоцисту, чтобы выделить ВКМ, то есть разрушать эмбрион. Поэтому исследователи предпочитают работать не с эмбрионами непосредственно, а с готовыми, ранее выделенными линиями ЭСК.

Одним из главных недостатков ЭСК является невозможность использования аутогенного, то есть собственного материала, при трансплантации, поскольку выделение ЭСК из эмбриона несовместимо с его дальнейшим развитием.

Характеристики эмбриональных стволовых клеток

- Плюрипотентность - способность образовывать любой из примерно 350 типов клеток взрослого организма (у млекопитающих);

- Хоуминг - способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию;

- Тотипотентность - способность дифференцироваться в целостный организм (11 дней после оплодотворения);

- Факторы , которые определяют уникальность стволовых клеток, находятся не в ядре, а в цитоплазме. Это избыток мРНК всех 3 тысяч генов[источник не указан 1360 дней], которые отвечают за раннее развитие зародыша;

- Теломеразная активность. При каждой репликации часть теломер утрачивается. В стволовых, половых и опухолевых клетках есть теломеразная активность, концы их хромосом надстраиваются, то есть эти клетки способны проходить потенциально бесконечное количество клеточных делений, они бессмертны.

2) Фетальные стволовые клетки получают из плодного материала после аборта (обычно срок гестации, то есть внутриутробного развития плода, составляет 9-12 недель). Естественно, изучение и использование такого биоматериала также порождает этические проблемы. В некоторых странах, например, на Украине и в Великобритании, продолжаются работы по их изучению и клиническому применению. К примеру, британская компания ReNeuron исследует возможности использования фетальных стволовых клеток для терапии инсульта. Эти клетки уже начали дифференцировку, и, следовательно, каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное число делений, и, во-вторых, дать начало не любым, а достаточно определенным видам специализированных клеток. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки.

3) Постнатальные стволовые клетки. Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого организма обладают меньшей потентностью в сравнении с эмбриональными и фетальными стволовыми клетками, то есть могут порождать меньшее количество различных типов клеток, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьёзной полемики. Кроме того, возможность использования аутогенного материала обеспечивает эффективность и безопасность лечения. Стволовые клетки взрослого организма можно подразделить на три основных группы: гемопоэтические (кроветворные), мультипотентные мезенхимальные (стромальные) и тканеспецифичные прогениторные клетки.

Иногда в отдельную группу выделяют клетки пуповинной крови, поскольку они являются наименее дифференцированными из всех клеток зрелого организма, то есть обладают наибольшей потентностью. Пуповинная кровь в основном содержит гемопоэтические стволовые клетки, а также мультипотентные мезенхимальные, но в ней присутствуют малые количества других разновидностей стволовых клеток, при определённых условиях способные дифференцироваться в клетки различных органов и тканей.

4) Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - мультипотентные стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови миелоидного (моноциты, макрофаги, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, эритроциты, мегакариоциты и тромбоциты, дендритные клетки) и лимфоидного рядов (Т-лимфоциты, В-лимфоциты и естественные киллеры). Определение гемопоэтических клеток было основательно пересмотрено в течение последних 20 лет. Гемопоэтическая ткань содержит клетки с долгосрочными и краткосрочными возможностями к регенерации, включая мультипотентные, олигопотентные и клетки-предшественники. Миелоидная ткань содержит одну ГСК на 10 000 клеток. ГСК являются неоднородной популяцией. Различают три субпопуляции ГСК, в соответствии с пропорциональным отношением лимфоидного потомства к миелоидному (Л/M). У миелоидно ориентированных ГСК низкое Л/М соотношение (>0, <3), у лимфоидно ориентированных - высокое (>10). Третья группа состоит из «сбалансированных» ГСК, для которых 3 ? Л/M ? 10. В настоящее время активно исследуются свойства различных групп ГСК, однако промежуточные результаты показывают, что только миелоидно ориентированные и «сбалансированные» ГСК способны к продолжительному самовоспроизведению. Кроме того, эксперименты по трансплантации показали, что каждая группа ГСК преимущественно воссоздаёт свой тип клеток крови, что позволяет предположить наличие наследуемой эпигенетической программы для каждой субпопуляции.

Популяция ГСК формируется во время эмбриогенеза, то есть эмбрионального развития. Доказано, что у млекопитающих первые ГСК обнаруживаются в областях мезодермы, называемых аорта, гонада и мезонефрос, до формирования костного мозга популяция расширяется в фетальной печени. Такие исследования способствуют пониманию механизмов, ответственных за генезис (формирование) и расширение популяции ГСК, и, соответственно, открытию биологических и химических агентов (действующих веществ), которые в конечном счёте могут быть использованы для культивации ГСК in vitro.

Основным источником ГСК является костный мозг. Этот источник и сегодня наиболее широко используется в трансплантологии (см. Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток). ГСК располагаются в костном мозге у взрослых, включая тазовые кости, рёбра, грудину и другие кости. Клетки могут быть получены непосредственно из тазовых костей при помощи иглы и шприца или из крови, после предварительной обработки цитокинами, включая G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), способствующий выходу стволовых клеток из костного мозга.

5) Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) - мультипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в остеобласты (клетки костной ткани), хондроциты (хрящевые клетки) и адипоциты (жировые клетки).

Предшественниками ММСК в эмбриогенный период развития являются мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Они могут быть обнаружены в местах распространения мезенхимы, то есть зародышевой соединительной ткани.

Основным источником ММСК является костный мозг. Кроме того, они обнаружены в жировой ткани и ряде других тканей с хорошим кровоснабжением. Существует ряд доказательств того, что естественная тканевая ниша ММСК расположена периваскулярно - вокруг кровеносных сосудов. Кроме того, ММСК были обнаружены в пульпе молочных зубов, амниотической (околоплодной) жидкости, пуповинной крови и вартоновом студне. Эти источники исследуются, но редко применяются на практике. Например, выделение молодых ММСК из вартонова студня представляет собой крайне трудоёмкий процесс, поскольку клетки в нём также располагаются периваскулярно. В 2005-2006 годах специалисты по ММСК официально определили ряд параметров, которым должны соответствовать клетки, чтобы отнести их к популяции ММСК. Были опубликованы статьи, в которых представлен иммунофенотип ММСК и направления ортодоксальной дифференцировки. К ним относится дифференцировка в клетки костной, жировой и хрящевой тканей. Был проведён ряд экспериментов по дифференцировке ММСК в нейроноподобные клетки, но исследователи по-прежнему сомневаются, что полученные нейроны являются функциональными. Эксперименты также проводятся в области дифференцировки ММСК в миоциты - клетки мышечной ткани. Важнейшей и наиболее перспективной областью клинического применения ММСК является которансплантация совместно с ГСК в целях улучшения приживления образца костного мозга или стволовых клеток пуповинной крови. Многочисленные исследования показали, что ММСК человека могут избегать отторжения при трансплантации, вступать во взаимодействие с дендритными клетками и Т-лимфоцитами и создавать иммуносупрессивную микросреду посредством выработки цитокинов. Было доказано, что иммуномодулирующие функции ММСК человека повышаются, когда их пересаживают в воспалённую среду с повышенным уровнем гамма-интерферона. Другие исследования противоречат этим выводам, что обусловлено гетерогенной природой изолированных МСК и значительными различиями между ними, в зависимости от способа культивирования.

МСК могут быть активированы в случае необходимости. Однако эффективность их использования относительно низка. Так, к примеру, повреждение мышц даже при трансплантации МСК заживает очень медленно. В настоящее время проводятся исследования по активации МСК. Ранее проведённые исследования по внутривенной трансплантации МСК показали, что этот способ трансплантации часто приводит к кризу отторжения и сепсису. Сегодня признано, что заболевания периферических тканей, например, воспаление кишечника лучше лечить не трансплантацией, а методами, повышающими локальную концентрацию МСК.

6) Тканеспецифичные прогениторные клетки (клетки-предшественницы) - малодифференцированные клетки, которые располагаются в различных тканях и органах и отвечают за обновление их клеточной популяции, то есть замещают погибшие клетки. К ним, например, относятся миосателлитоциты (предшественники мышечных волокон), клетки-предшественницы лимфо- и миелопоэза. Эти клетки являются олиго- и унипотентными и их главное отличие от других стволовых клеток в том, что клетки-предшественницы могут делиться лишь определённое количество раз, в то время как другие стволовые клетки способны к неограниченному самообновлению. Поэтому их принадлежность к истинно стволовым клеткам подвергается сомнению. Отдельно исследуются нейральные стволовые клетки, которые также относятся к группе тканеспецифичных. Они дифференцируются в процессе развития эмбриона и в плодный период, в результате чего происходит формирование всех нервных структур будущего взрослого организма, включая центральную и периферическую нервные системы. Эти клетки были обнаружены и в ЦНС взрослого организма, в частности, в субэпендимальной зоне, в гиппокампе, обонятельном мозге и т. д. Несмотря на то, что большая часть погибших нейронов не замещается, процесс нейрогенеза во взрослой ЦНС всё-таки возможен за счёт нейральных стволовых клеток, то есть популяция нейронов может «восстанавливаться», однако это происходит в таком объёме, что не сказывается существенно на исходах патологических процессов.

26А Особенности митохондриальной ДНК и их использование в молекулярной биологии. "Митохондриальная Ева".

Митохондриальная ДНК (мтДНК) - ДНК, находящаяся (в отличие от ядерной ДНК) в митохондриях, органоидах эукариотических клеток.

Гены, закодированные в митохондриальной ДНК, относятся к группе плазмагенов, расположенных вне ядра (вне хромосомы). Совокупность этих факторов наследственности, сосредоточенных в цитоплазме клетки, составляет плазмон данного вида организмов (в отличие от генома).

Кодирующие последовательности (кодоны) митохондриального генома имеют некоторые отличия от кодирующих последовательностей универсальной ядерной ДНК.

Так, кодон AUA кодирует в митохондриальном геноме метионин (вместо изолейцина в ядерной ДНК), кодоны AGA и AGG - терминаторные кодоны (в ядерной ДНК кодируют аргинин), кодон UGA в митохондриальном геноме кодирует триптофан.

Если говорить точнее, то речь идёт не о митохондриальной ДНК, а о мРНК, которая списывается (транскрибируется) с этой ДНК перед началом синтеза белка. Буква U в обозначении кодона обозначает уридин, который при транскрипции гена в РНК заменяет тимин.

Количество генов тРНК (22 гена) меньше, чем в ядерном геноме с его 32 генами тРНК.

В человеческом митохондриальном геноме информация настолько сконцентрирована, что в последовательностях кодирующих мРНК, как правило, частично удалены нуклеотиды, соответствующие 3"-концевым терминаторным кодонам.

Митохондриальная Ева - имя, данное молекулярными биологами женщине, которая была последним общим предком всех ныне живущих людей по материнской линии. Поскольку митохондриальная ДНК наследуется только по материнской линии, у всех ныне живущих людей такая ДНК была получена от «Евы». Аналогично ДНК мужской Y-хромосомы у всех людей мужского пола должна происходить от «молекулярно-биологического Адама».

Митохондрии - это внутриклеточные органеллы, имеющие небольшую собственную хромосому. В отличие от ядерной ДНК, которая содержит подавляющее большинство генов и в процессе полового размножения подвергается рекомбинации, так что потомки получают половину генов от отца, а вторую половину от матери, митохондрии и их ДНК ребёнок получает только из материнской яйцеклетки. Поскольку митохондриальная ДНК не подвергается рекомбинации, изменения в ней могут происходить исключительно посредством редких случайных мутаций. Путём сравнения последовательности митохондриальной ДНК и возникших в ней со временем мутаций можно не только определить степень родства ныне живущих людей, но и приблизительно вычислить время, необходимое для накопления мутаций в той или иной популяции людей. Таким образом можно вычислить и эпоху, когда мутаций ещё не было, и предковая популяция людей была генетически однородной. В 1987 году Ребекка Канн (Rebecca Cann) с коллегами предположили, что митохондриальная Ева могла жить между 140 тыс. и 280 тыс. лет назад. Согласно более поздним расчетам, митохондриальная Ева жила около 140 тыс. лет назад в Восточной Африке. Современные МП- и МЭ-оценки обычно дают диапазон возраста Евы 140 тыс. - 230 тыс. лет с максимумом вероятности на значениях порядка 180-200 тыс. лет. Последняя датировка стала общепризнанной оценкой. Тем не менее, в августе 2013 года появились новые данные о том, что Ева жила 99-148 тысяч лет назад с максимальной вероятностью 124 тысячи лет назад.

Хотя митохондриальная Ева названа в честь библейской, её не следует отождествлять с библейским персонажем или считать, что все люди являются потомками только одной женщины. Митохондриальная Ева - научная абстракция, созданная для упрощения расчётов. На самом деле речь идет об относительно однородной генетической популяции, среди потомков которой большинство ныне живущих людей получили митохондриальную ДНК от одной женщины, в то время как потомки других женщин по прямой женской линии той же предковой популяции не дожили до наших дней. Если у женщины нет ни одной дочери, то её митохондриальная ДНК не будет передана потомкам далее её собственного сына, хотя половину других генов унаследуют сыновья и их потомство.

Предшественник (precursor) - Молекула, преобразующаяся в процессе биохимической реакции в др. молекулу, для которой исходная молекула и является предшественником

Интрон (intron, intervening sequence) - Транскрибируемый участок гена, не содержащий кодонов и удаляемый из молекулы РНК при ее процессинге.

Любой участок гена, содержащего интроны, который сохраняется в зрелой молекуле мРНК (интроны вырезаются при процессинге

Прошло около полувека с того времени, когда ведущие школы отечественной гематологии впервые опубликовали данные о «вечных» клетках, дающих жизнь всему организму и поддерживающих ее от начала до конца. Но уровень научных знаний и технического оснащения лабораторий того времени не позволил сделать следующий шаг на пути исследования этих загадочных клеток. Их время наступило лишь в начале 90-х годов, когда ученые США повторно «открыли» стволовые клетки сначала в костном мозге, а затем и во всех органах и тканях высших животных. Когда же широкой общественности стало известно, что стволовые клетки могут быть внесены в организм искусственно, то ученый мир загудел, как растревоженный улей, а предприниматели от медицины немедленно приступили к освоению этой области.Что же такое стволовые клетки? Объяснить это можно так: стволовыми клетками называют универсальные клетки организма, способные при определенных условиях развиться в любой вид ткани и способствовать образованию любого органа - печени, почек, сердца, мозга и т.д.

Откуда же они берутся? Известно, что каждый человек произошел от соединения яйцеклетки и сперматозоида. То есть происхождению всего того, что у нас есть, мы обязаны двум клеткам, объединившимся в одну - зиготу. Именно она делится и дает начало клеткам, не имеющим других функций, кроме передачи генетического материала в следующие клеточные поколения. Это эмбриональные стволовые клетки. Из них развиваются все остальные высокодифференцированные клетки организма. После «распределения обязанностей» эти клетки закрываются для дальнейшего изменения и могут быть доступны только для «чтения», причем каждая в определенном формате: нервная клетка - это только нервная клетка, неспособная участвовать в создании эпителиальной ткани или входить в состав миокарда и т.п. В то же время некоторым стволовым клеткам удается все же ускользнуть от определенности и остаться доступными для дальнейшего изменения только в случае крайней необходимости.

Таким образом, стволовые клетки - это универсальный строительный материал, из которого произрастает все, что угодно. Пока человеческому организму хорошо, стволовые клетки свободно и независимо «блуждают» по его просторам. Но как только стволовые клетки получают генетический сигнал (неполадка, повреждение ткани или органа), они по кровяному руслу устремляются к пораженному органу, находят любое повреждение и превращаются на месте в необходимые организму клетки - костные, гладкомышечные, печеночные, нервные и т.д.

Человеческий организм содержит примерно 50 миллиардов стволовых клеток, которые регулярно обновляются. С годами количество таких живых «кирпичиков» сокращается - для них находится все больше работы, а заменить их нечем. Этот процесс начинается уже к 20 годам, а в 70 лет их остается совсем немного. Более того, стволовые клетки немолодого человека уже не так универсальны: в клетки крови они превратиться еще могут, а в нервные - уже нет. Но если удастся искусственным образом ввести стволовые клетки в организм, т.е. заменить ветхие или больные клетки,тогда вполне реально вернуть здоровье и даже значительно продлить жизнь человека.

Где же взять эти самые стволовые клетки для искусственного введения? Сегодня считается, что ученые могут получать стволовые клетки, культивировать и направлять их по нужному пути - для этого есть несколько способов:

Первый - человек может стать донором стволовых клеток для себя самого. Наибольшее их количество находится в костном мозге таза. Они извлекаются при помощи пункции, а затем в лабораторных условиях их особым образом активизируют, наращивают и вводят обратно в организм, где при участии специальных сигнальных веществ они направляются к «больному месту».

Вторым источником стволовых клеток является пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка. Взяв ее из пуповины и поместив в специальное хранилище, стволовые клетки в дальнейшем можно использовать для восстановления практически любой ткани и органа этого человека, а также использовать их для лечения других пациентов при условии совместимости по антигенам.

Источником следующего вида стволовых клеток (фетальных) является абортивный материал 9-12 недели беременности. Этот источник на сегодняшний день используется наиболее часто. Но помимо этических и юридических трений, эти клетки иногда могут вызвать отторжение трансплантанта. Кроме того, использование непроверенного абортивного материала чревато заражением пациента вирусным гепатитом, СПИДом и т.п. Если же проводить диагностику материала на вирусы, увеличивается себестоимость метода, что в конечном итоге приводит к росту стоимости самого лечения.

И, наконец, еще одним источником «чудо-строителей» является бластоциста, которая формируется к 5-6 дню оплодотворения. Это эмбриональные стволовые клетки. Они наиболее универсальны, по сравнению со стволовыми клетками взрослых людей, и способны дифференцироваться абсолютно во все типы клеток организма. Положительной стороной использования этих универсальных стволовых клеток следует считать тот факт, что клетки как бы никому не принадлежат и не выполняют никаких специальных функций, а потому при пересадке не возникает реакция отторжения.

Это открытие предоставляет для медицины огромные возможности, но все-таки это дело будущего, ведь несмотря на многолетнюю работу ученых всего мира в этом направлении, достижения по-прежнему скромны. Истинная стволовая клетка, по-видимому, тем и отличается от других, что не несет на себе никаких специфических опознавательных знаков, оставаясь безликой до тех пор, пока не определится ее дальнейшая судьба. Но и определить искусственно эту судьбу, применив те или иные, порой очень сложные и трудоемкие, методы, удается чрезвычайно редко.

Есть и другой момент, заслуживающий внимания. Стволовая клетка по своим характеристикам очень напоминает опухолевую клетку. Отличие состоит лишь в том, что опухолевая клетка не желает созревать ни при каких обстоятельствах, продолжая делиться и наращивать массу себе подобных. Но где та грань, которая разделяет эти два типа клеток? В здоровом организме активно функционирует система безопасности. Ее деятельность приводит к потере дочерними клетками способности к безграничному самовоспроизведению и позволяет свести к минимуму вероятность возникновения злокачественной либо доброкачественной опухоли. Возникает реальная опасность получить при введении низкодифференцированных клеток извне их безудержное размножение в организме пациента и, как следствие, опухолевый рост. В научной литературе описано множество случаев именно такого развития событий.

Другой наиболее часто встречающейся проблемой при трансплантации тканей вообще и стволовых клеток различной степени зрелости в частности являются упомянутые уже осложнения иммунного характера, в том числе связанные с развитием реакции «трансплантат против хозяина». Отторжение и гибель пересаженных клеток относятся, пожалуй, к самому благоприятному исходу в данном случае.

Открытым остается также вопрос о регулировании дальнейшего поведения трансплантированных клеток в организме. В большинстве случаев ученые в ходе эксперимента не могут достоверно определить, какие из введенных клеток приживаются, а какие нет, чем обусловлены полученные эффекты и как избежать нежелательных направлений. Более того, в настоящее время не существует технологий, позволяющих быть абсолютно уверенными в том, что трансплантированные клетки попадают только в орган, нуждающийся во вмешательстве. Иными словами, никто на сто процентов не поручится, что в мышце не может вырасти кость, в то время как целью вмешательства было устранение косметического дефекта кожи. Ведь даже при использовании собственных клеток, полученных из костного мозга пациента и обработанных в лабораторных условиях, мы не можем достоверно определить, что происходит с клетками, извлеченными из привычного для них микроокружения и помещенными в искусственные питательные среды для «обогащения и активирования». Чем они обогащаются? Для чего активируются? Да и возможность заражения культуры стволовых клеток, готовящихся к реплантации, вирусами или другими микроорганизмами нельзя полностью исключить даже при соблюдении всех мер предосторожности в условиях научной лаборатории, не говоря уже о косметических салонах и стоматологических кабинетах.