Стволовые клетки: перспективы их использования в биотехнологии и медицине

1.

Стволовые клетки:
перспективы их
использования в
биотехнологии и медицине
211 группа Факультет
Фундаментальной
Медицины и
Медицинских
Технологий
Финаев Александр

2.

Введение
Стволовые клетки – недифференцированные клетки
организма, за счет которых происходит рост
организма и обновление его клеточного состава.
Стволовые клетки обладают рядом особенностей:
• Имеют замедленный метаболизм, который позволяет из
находиться в “спячке”, а при неблагоприятных
ситуациях (травмах, болезнях) начинать
функционировать.
• Стволовые клетки, в отличие от остальных клеток
организма, практически не используют кислород и
поэтому синтезируют мало энергии, хотя имеют все
органеллы. Это связано с тем, что в стволовых клетках
вырабатывается специальный белок, который блокирует
кислородзависимые процессы синтеза энергии.
• Стволовые клетки так же, как и раковые не имеют
предела Хейфлика и могут бесконечно делиться т.к.
после каждого деления специальный фермент теломераза достраивает теломеры до исходной длины. Но
с возрастом количество стволовых клеток в организме
снижается. Истощение запаса стволовых клеток
вследствие старения или тяжёлых заболеваний лишает
организм возможностей самовосстановления, а
жизнедеятельность органов снижается.
А- колонии стволовых
клеток;
B-пример
дифференцированной
нервной клетки

3.

Источники стволовых клеток
Основными источниками стволовых клеток
являются:
• Жировая ткань
• Костный мозг
• Плацента
• Плацентарная и пуповинная кровь
новорожденных
Помимо них стволовые клетки были
выделены из скелетной мышцы, пульпы
зуба, соединительной ткани большинства
органов
Примеры дифференцировки пуповинных
стволовых клеток

4.

Виды стволовых
клеток
Существует три вида стволовых клеток:
• Эмбриональные-клетки из которых
состоит эмбрион
• Фетальные- клетки, получаемые из
плодного материала после аборта
• Постнатальные (взрослые)
• Эмбриональные клетки обладают высокой потентностью (способность производить определенное
количество разных типов клеток), и не вырабатывают антигены тканевой совместимости, а значит
шанс что они будут отторгнуты организмом реципиента минимальны. Но их главным недостатком
является невозможность использования собственного материала при трансплантации, т.к. выделение
эмбриональных стволовых клеток несовместимо с дальнейшим развитием эмбриона.
• Использование фетальных клеток порождает множество этических проблем, к тому же эти клетки уже
начали дифференцировку, а значит каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное
число делений, и, во-вторых, дать начало не любым, а определённым видам специализированных
клеток.
• Использование взрослых клеток никаких проблем не вызывает, но они обладают наименьшей
потентностью среди стволовых клеток.

5.

Трансплантация стволовых
клеток
Впервые трансплантация стволовых клеток
была произведена в 1959 году. Эдвард
Донналл Томас пересадил стволовые клетки
между однояйцевыми близнецами, один из
которых страдал лейкемией.
Исследования Томаса показали, что клетки
костного мозга, введённые внутривенно,
могут заселить костный мозг и производить
новые клетки крови. Его работы также
позволили снизить вероятность развития
опасного для жизни осложнения «трансплантат
против хозяина»
В настоящее время чаще всего стволовые
клетки используют для лечения лейкемии и
лимфомы.
Эдвард Донналл Томас

6.

Исследования по использованию
стволовых клеток
На данный момент проводится множество исследований по применению стволовых клеток для лечения болезни
Паркинсона, Альцгеймера, склероза, множества заболеваний ССС, для заживления кожных ран, а также в
различных разделах ортопедии.
Одними из наиболее интересных и прогрессивных являются исследования по:
Восстановление зубов
В 2004г. Ученым удалось вырастить у мыши целый зуб используя стволовые клетки. Сейчас подобные
исследования проводятся у людей.
Регенерация волосковых клеток ушной улитки
В 2019 были опубликованы исследования по успешному восстановлению нечеловеческих волосковых клеток.
Восстановление зрения
Уже с 2003г. Успешно проводятся трансплантации стволовых клеток роговицы в поврежденные глаза. Когда
клетки пересаживаются поверх поврежденной роговицы стволовые клетки стимулируют возобновление
восстановления, в конечном итоге восстанавливая зрение. В 2005г. Этим методом ученым из Англии удалось
восстановить зрение 40 людям.
Борьба с диабетом
У людей с 1 типом диабета нарушается функция бета-клеток островком Лангерганса пожелудочной железы,
которые вырабатывают инсулин. В недавних экспериментах ученым удалось уговорить эмбриональные стволовые
клетки превратиться в бета-клетки в лаборатории. Теоретически, если бета-клетки будут успешно
пересажены, они смогут заменить неисправные у пациента с диабетом.

7.

Перспективы использования
стволовых клеток
Перспективы использования стволовых клеток в медицине очень
заманчивы, но для полного освоения этой ниши необходимо
решить ряд проблем:
• Стволовые клетки должны быть доступны в больших количествах
(для этого создано множество криобанков и банков пуповинной
крови)
• Дифференциация стволовых клеток должна быть направленной
• После трансплантации стволовые клетки должны прижиться в
организме реципиента
• Трансплантация должна иметь минимальные побочные воздействия на
организм реципиента
Для решения проблемы приживаемости предлагается использовать
плаценту, так как она избегает воздействия иммунной систему,
что при дальнейшем изучении может помочь при борьбе с раком,
ВИЧ, СПИД и множеством других заболеваний.