Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 474

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 474)

В некоторых случаях, когда лейкемия является результатом мутации не в самой кроветворной стволовой клетке, а в предшественнице клеток крови специализированного типа, пациента можно спасти его (или ее) же собственными клетками. Образец костного мозга берется до облучения и сортируется, чтобы получить препарат кроветворных стволовых клеток, свободных от мутантных лейкемических клеток. Затем, после облучения, этот очищенный препарат вводят обратно пациенту. Та же технология, в принципе, открывает путь и одной из форм генотерапии: кроветворные стволовые клетки можно выделить в культуре, генетически видоизменить с помощью трансфекции ДНК или другим способом, чтобы ввести в них желаемый ген, и затем вернуть пациенту, которому недоставало этого гена, и обеспечить тем самым самообновляемый источник отсутствующего генетического компонента.

В настоящее время проходит испытания разновидность этой методики, предназначенная для лечения СПИДа: у зараженного ВИЧ пациента берут кроветворные стволовые клетки, генетически видоизменяют их так, чтобы и они сами, и их потомство были устойчивыми к вирусу, после чего вводят тому же пациенту. 23.8.2. Для восстановления тканей подходят выращенные в культуре популяции стволовых клеток эпидермиса Еще один простой пример применения стволовых клеток — восстановление кожи после обширных ожогов. Культивируя клетки, взятые из неповрежденных участков кожи пациента, можно весьма быстро н в больших количествах получить эпидермальные стволовые клетки.

Затем их можно использовать для повторного заселения поврежденной поверхности тела. Например, после ожога третьей степени для получения хороших результатов заживления важно обеспечить немедленную замену потерянной дермы. Для этого может быть использована дсрма, взятая у донора (обычно в качестве доноров используют трупы), или же искусственный заменитель дермы. Сейчас эта область активно развивается. В соответствии с одной из технологий, искусственный матрикс из коллагена, смешанного с гликозаминоглнканом, формуется в тонкий лист, покрытый снаружи тонкой силиконовой мембраной 2262. Часть 5.

(згтеткн в йонтексуа нк совокупности Доказательство того, что мозг взрослого млекопитающего содержит нейраль ные стволовые клетки, было получено в ходе экспериментов, в которых фрагменты мозговой ткани были отделены и использованы для основашгя новых клеточных культур. При создании в культуре подходящих условий, клетки, полученные из со ответствующей области мозга, формируют плавающие «нейросфсры» — группы, состоящие из нейральных стволовых клеток, наряду с порождаемыми ими нейро нами и глиальными клетками.

Эти нейросферы можно размнож;пъ на протяжении многих поколений или брать их клетки в любое время и вживлять обратно в мозг животного. В цсм они произведут дифференцированное потомство в форме ней ронов и Глиалы!ых клеток. Создав несколько нные условия культивирования, с правильной комбинацией факторов рггста в среде, нейральные стволовые клетки можно выращивать в виде моно слоя и заставлять их пролиферировать почти как чистую популяцию стволовых клеток без сопутствующего дифференцированного потомства. Путем последующего изменения условий в культуре щи клетки в лкгбое время можно заставить дифференцироваться и производить смесь нейронов и глиальных клеток (рггс. 23.66) или клетки только одного из этих двух типов, в зависимости от ссютава культуральной среды.

Чистые культуры пролифсрирующих нсйральных стволовых клеток ценны не только лишь как источник клеток д„ля трансплантации. С их помощью нам предстоит изучить факторы, определяющие состояние «стволовости» и управляющие переключением клеток на дифференцировку. Так как такими клнгками можно генетически манипулировать посредством трансфекцин ДНК и других методов, смесь (в) днфференцнроаанных нейронов (красные) фетальный мозг чистая культура н гпнапьных клеток нлн змбрнонапьные — нейросферы (в) — нейрапьных (зеленые); ствоповые клетки стволовых клеток (б) ядра клеток синие вы)(ш)енае югаток аыделмеге клеток н'Ауйьтаеврреанне й кугг)ьтивяроавйие, перенос :найввсн ' .нх цдннаРВолз, опоя ' на сйейулв ..

всрййа А: 'насреда6, а) в) Рнс. 23.66. Нейральные стволовые клетки. На фотографиях представлены этапы, ведущие от мозговой тканн плода, через нейросферы (а), к чистой культуре нейральных стволовых клеток (б). Этн стволавые клетки можно бесконечно долго подцержнвать пролнфернрующнмн нлн, путем изменения среды, можно заставить нх днфференцнроеаться (в) в нейроны (красные) н глнальные клетки (зеленые), Нейральные стволовые клеткн с теми же свойствами могут быть получены аналогичными манипуляциями нз эмбриональных пволовых клеток. (Эянкрофотографнн взяты нз Н Сопб ет а!., Р1о53: 1594-1606, 2005.

С любезного разрешения Ривйс Ньгагу о(5с(енсе.) 23.8. Инженерия стволовых клеток 2263 они открывают новые пути к исследованию роли определенных генов в этих процессах и в обусловленных мутациями нейродегенеративных заболеваниях. Кроме того, они открывают горизонты для развития генной инженерии нервных клеток, призванной найти способы лечения заболеваний нервной системы. 23.8.4. Нейральные стволовые клетки способны повторно заселить центральную нервную систему Нейральные стволовые клетки, пересаженные в мозг взрослого организма, обнаруживак~т замечательную способность приспосабливать свое поведение к новому окружению. Например, стволовые клетки из гиппокампа мыши, вживленные в область предшественника обонятельной луковицы мыши (см, рис, 23.65), дают нейроны, которые надлежащим образом включаются в обонятельную луковицу.

Эта способность нейральных стволовых клеток и их потомства пристюсабливаться к новой окружающей среде обещает в будущем их клиническое применение при лечении болезней, приводящих к вырождению нейронов или потере ими своих миелиновых оболочек, а также при повреждениях центральной нервной системы. Так, нейральные стволовые клетки (полученные из ткани плода человека) были пересажены в спинной мозг мышей, утративших способность ходить вследствие повреждения спинного мозга или мутации, приводящей к дефектной миелннизации; подопытные мыши были иммунодефицитны и потому не отторгали вживленные клетки.

Пересаженные человеческие клетки давали начало и нейронам, соединявшимся с нейронами реципиента, и олигодендроцитам, образующим новые миелиновые оболочки вокруг демиелинизированных аксонов реципиента. В итоге, у этих мышей частично восстанавливалась способность управлять конечностями. Подобные результаты вселяют надежду на то, что, несмотря на необычайную сложность нервных клеток всех типов и связей между нейронами, человечество научится использовать нейральные стволовые клетки для того, чтобы восстанавливать центральную нервную систему хотя бы после некоторых повреждений и заболеваний.

23.8.5. Стволовые клетки взрослого организма тканеспецифичны Когда клетки выделяют из организма и поддерживают в культуре или пересаживают из одного участка тела в другой, как в только что описанных нами процедурах, они чаще всего остаются тем, чем они были раньше. Кератиноциты продолжают вести себя как кератиноциты, кроветворные клетки — как кроветворные клетки, нейральные клетки — как нейральные клетки и так далее.

Однако, будучи помещенными в необычную для них среду, дифференцированные клетки могут начать утрачивать свои свойства, а стволовые клетки могут утрачивать свой пролиферативный потенциал; но даже при этом они никогда не превращаются в клетки какого-либо радикально отличного типа. Таким образом, специализированные клетки сохраняют память об истории своего развития и остаются верны своему специализированному характеру. Да, некоторые ограниченные преобразования действительно могут происходить, как мы видели, например, при описании семейства клеток соединительной ткани. Некоторые сзволовые клетки могут производить на свет большое разнообразие окончательно дифференцированных клеток, но и их возможности небезграничны.

Стволовые клетки каждого типа служат только лишь для обновления какого-то одного типа тканей. 2264 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности Очевидно, возможности применения стволовых клеток для практических целей были бы намного больше, если бы они были более универсальными и менее специализированными, если было бы можно брать их из ткани одного типа, где они легкодоступны, и использовать для восстановления другой ткани, где они более необходимы. Так, в прошлом десятилетии весь научный — да и не только — мир взбудоражили сообщениями, что в определенных условиях стволовые клетки различных специализированных тканей могут быть удивительно пластичны в плане развития и производить клетки радикально отличающихся типов: например, кроветворные стволовые клетки могут давать нейроны, а нервные стволовые клетки — мышечные.

Однако достоверность этих результатов вызвала определенные сомнения, и, действительно, в некоторых ключевых экспериментах обнаружили ошибки. Например, многие кажущиеся случаи таких переключений дифференцировки клеток, как теперь думают, являются результатом слияния клеток, в ходе которых ядра специализированной клетки одного типа подвергаются действию цитоплазмы клетки другого типа, и вследствие этого включают экспрессию иного набора генов. В любом случае, в большинстве сообщений о взаимопреврашениях радикально отличающихся клеток взрослых организмов признается, чзо эти события крайне редки. И хотя исследования в направлении изучения крайних форм пластичности стволовых клеток активно продолжаются, мы еще не знаем, как реализовывать такие прямые взаимопревращения в достаточно большом масштабе или достаточно надежно, если это вообще возможно, без чего их использование в клинической практике не состоится.

Нельзя сказать, что радикальное преобразование клеток из одного дифференцированного типа в другой — недосягаемая мечта или что эффективные способы воплощения его в жизнь никогда не будут найдены. Некоторые не относящиеся к млекопитающим виды способны регенерировать потерянные ткани и органы как раз путем таких взаимопревращений. Например, саламандра может регенерировать ампутированную конечность, запуская процесс, в котором дифференцированные клетки возвращаются к зародышевому характеру и воспроизводят развитие конечности — как это происходит у эмбриона.

Дифференцированные многоядерные мышечные клетки в оставшейся культе конечности возобновляют деление, дедифференцируются и разбиваются на одноядерные клетки; затем они разрастаются и формируют зачаток, подобный зачаткам конечностей эмбриона, и в конечном счете повторно дифференцируются в клетки всех типов, необходимых для восстановления недостающей части конечности (рис. 23.67). Какие молекулярные механизмы отвечают за зто, равно как и за многие другие удивительные случаи регенерации, и что произошло в ходе эволюции с этими механизмами у млекопитающих — все еще глубокая тайна.

Характеристики

Список файлов книги