Определение эмбриональных стволовых клеток
Эмбриональный стебель клетка является клеткой, полученной из ранних стадий эмбрион который способен дифференцироваться в любой тип клетки организма. Эмбриональные стволовые клетки способны дифференцироваться в клетки любого типа, потому что именно в эмбрионе они и используются.
Обзор эмбриональных стволовых клеток
По мере роста и деления зародыша клетки, которые обобщаются, должны становиться все более и более специфичными по мере того, как они делятся. Это в конечном итоге создает различные органы, ткани и системы организм, Эмбриональные стволовые клетки являются тотипотентными, то есть они могут делиться на клетки любого другого типа у животного. Этот процесс известен как клеточная дифференциация.
Эта ячейка и первые несколько отделений этой ячейки обладают способностью превращаться в любой тип ткань, Это означает, что у них есть способность стать целым организмом. Например, идентичные близнецы развиваются из той же зиготы, которая случайно отделяется, когда начинает делиться.
Для чего используются эмбриональные стволовые клетки?
В медицине и исследованиях ученые используют плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки. Эти клетки не способны стать целым организмом. Скорее, они управляются сигналами ранних эмбрионов, которые сообщают им, на какой тип клеток дифференцироваться. Ученые предпочитают эти клетки по многим причинам.
Во-первых, их легче хранить и поддерживать. Тотипотентные клетки имеют тенденцию быстро дифференцироваться и сразу пытаются стать организмом. Плюрипотентные клетки ждут сигнала о делении и могут поддерживаться в течение более длительных периодов. Кроме того, поскольку плюрипотентные клетки просто ждут соответствующих сигналов, чтобы сказать им, к какому типу клеток они относятся, они могут быть легко интегрированы в медицинские приложения, в которых должна быть выращена новая ткань.
Эмбриональные стволовые клетки в медицине
Использование эмбриональных стволовых клеток является очень новой формой медицины. На протяжении десятилетий причина многих дегенеративных заболеваний и физических травм была понята. Повреждение тканей является коренной причиной многих из этих заболеваний, и ученые давно ищут способ выращивания тканей, которые нелегко восстановить самостоятельно. Поскольку эмбриональная стволовая клетка плюрипотентна и может стать практически любой клеткой в организме, эти клетки уже давно изучены для их возможного использования в медицине.
С конца 1950-х годов ученые пытаются испытать различные методы выращивания тканей с помощью эмбриональных стволовых клеток. Первые клинические испытания были в конце 1960-х годов, но особого прогресса достигнуто не было. Президент Буш ввел мораторий на использование федеральных средств для исследований стволовых клеток, который был окончательно отменен администрацией Обамы в 2009 году. Европейские страны также столкнулись с непростой борьбой за финансирование исследований стволовых клеток. Тем не менее, с достижениями в науке появились новые открытия, которые позволили более этично собирать эмбриональные стволовые клетки. Первые обработки лекарственными стволовыми клетками были в 2010 году.
Регенерирующие нервные клетки
С медицинской точки зрения, эмбриональная стволовая клетка ограничена в своем текущем использовании, хотя многие новые применения находятся в разработке. Современные методы лечения направлены на замену поврежденной ткани от травмы или заболевания. Из них первым лечением, одобренным FDA для проведения испытаний, была замена поврежденной ткани при повреждениях позвоночника.
Поскольку нервные клетки регенерируют редко, можно использовать эмбриональную стволовую клетку для замены поврежденного нерва и восстановления функции. У кого-то с травмой позвоночника это означает возможность ходить снова. Для слепого это может означать возможность увидеть снова. Хотя лечение все еще новое и успех ограничен, он показал некоторые положительные результаты.
Как инструмент исследования
Тем не менее, другие достижения в области медицины достигаются с помощью эмбриональных стволовых клеток, хотя это не прямое лечение, а скорее знание, которое дают нам стволовые клетки. Поскольку эмбриональная стволовая клетка дифференцируется в свою целевую ткань, ученые могут изучать химические вещества и методы, которые она использует для этого. Ученые также могут изменять геном этих клеток и изучать влияние различных мутаций на функционирование клетки.
Между этими двумя путями открытия ученые собрали много информации о том, как и почему клетки дифференцируются и делятся. Используя эти инструменты, ученые приближаются к методам, которые позволят им превратить обычную клетку обратно в плюрипотентную стволовую клетку. Это известно как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, Они не являются эмбриональными стволовыми клетками, потому что они не происходят от эмбриона. Этот процесс может не только исправить травмы и недомогания, но потенциально может обратить вспять старение и предотвратить смерть.
В менее драматичных и масштабных масштабах эти методы также используются для лечения распространенных заболеваний, таких как диабет. Изучая, как эмбриональные стволовые клетки превращаются в клетки поджелудочной железы и секретируют инсулин, ученые изучают методы преобразования других тканей в ткани, секретирующие инсулин. Это может помочь в лечении диабета, часто вызванного разрушением инсулин-продуцирующих клеток. Если бы они были заменены стволовыми клетками или другие клетки были превращены в клетки поджелудочной железы, болезнь могла бы быть излечена.
Другие заболевания, такие как муковисцидоз, синдром хрупкого х и другие генетические нарушения, изучаются в эмбриональных стволовых клетках. Мало того, что может быть создано много клеток, но они могут быть дифференцированы в различные типы клеток. Таким образом, ученый может построить картину болезни по снимкам каждого типа клеток и точно понять, как болезнь влияет на человека.
Как собираются эмбриональные стволовые клетки?
Хотя когда-то была обеспокоенность тем, что эмбриональные стволовые клетки собирались без согласия незнающих женщин, Подавляющее большинство в настоящее время этически собирают в клиниках оплодотворения in vitro. В этих клиниках для успешной беременности необходимо оплодотворить много яиц. Имплантируется только один, а с согласия женщины, остальные могут быть использованы для сбора эмбриональных стволовых клеток. Чтобы сделать это, ученые извлекают некоторые эмбриональные стволовые клетки из эмбриона, когда это всего лишь маленький шарик клеток. Это можно увидеть на изображении ниже.
Собранную эмбриональную стволовую клетку помещают в чашку Петри с питательными веществами и дают делиться. Без каких-либо сигналов от эмбриона клетки остаются плюрипотентными. Они продолжают делиться, заполняют одно блюдо, их переносят во многие другие блюда и продолжают расти. Через 6 месяцев они считаются успешной плюрипотентной линией эмбриональных стволовых клеток. Затем их можно использовать для изучения болезней, для лечения или генетических манипуляций для создания моделей работы клеток.
Чтобы проверить, что эти клетки действительно являются плюрипотентными стволовыми клетками, их вводят мышам с подавленной иммунной системой. Мыши, должно быть, имели подавленную иммунную систему, иначе их тела естественным образом отвергли бы ткани человека. После имплантации мыши успешные плюрипотентные клетки образуют небольшую опухоль, называемую тератомой. Эта маленькая опухоль имеет различные типы тканей и доказывает, что клеточная линия все еще плюрипотентна и может дифференцироваться в различные типы клеток.
Разница между эмбриональными и взрослыми стволовыми клетками
Существуют также другие типы стволовых клеток, которые не следует путать с эмбриональными стволовыми клетками. Эмбриональные стволовые клетки происходят из эмбрионов. Есть также взрослые стволовые клетки, стволовые клетки пуповины и эмбриональные стволовые клетки. Эти стволовые клетки не только иногда более этически сложны, но и являются мультипотентными, то есть они могут стать лишь небольшим количеством типов клеток.
Одним из примеров является пуповина кровь стволовые клетки, которые используются в медицинских целях для лечения различных заболеваний крови и подавления иммунной системы. Стволовые клетки в крови пуповины могут дифференцироваться практически в любой тип крови или иммунные клетки, что делает их мультипотентными. Однако это ограничивает их использование в других областях медицины.
Есть также взрослые стволовые клетки, которые выживают в различных органах по всему телу. Эти клетки также являются мультипотентными и могут дифференцироваться только в типы тканей, в которых они находятся. Распространенным применением взрослых стволовых клеток является пересадка костного мозга. При этой процедуре здоровый донор должен извлечь костный мозг из своих костей. Костный мозг является кровоподобным веществом внутри крупных костей, которое создает клетки крови и иммунные клетки.
Больные раком, перенесшие лучевую и химиотерапию, теряют большую часть своих иммунных клеток и становятся ослабленными иммунитетом. Часто пересадка костного мозга необходима для замены этих тканей. Новые стволовые клетки начинают вырабатывать новые иммунные клетки, которые помогают пациенту выздоравливать и бороться с инфекциями и болезнями.