11 Августа 2022
МОСКВА, 11 августа —, Владислав Стрекопытов. Израильским биологам впервые пошло создать из стволовых клеток без использования яйцеклеток и сперматозоидов химический эмбрион мыши с функционирующими домашними органами. Конечная цель ученых — выращивание тканей и органов человека для последующей трансплантации. Определенные успехи в этом направлении уже есть.Любой многоклеточный организм завязывается с одной оплодотворенной яйцеклетки. В первых циклах деления из нее возникают универсальные, или тотипотентные стволовые клетки. Затем в зависимости от сценария, по которому пошло развитие, из них формируются внутренние органы, сосуды, кости, кожа и прочие ткани.
В небольшом количестве организм продолжает производить стволовые клетки в течение всей свою жизни. Они вырабатываются в костном мозге и при определенных условиях способны превратиться в клетки всякого родых органов и тканей. Своего рода ремкомплект на случай заболеваний и травм.
Правда, с возрастом этого материала все меньше. Если у новорожденного одна харчевойьная клетка приходится примерно на десять тысяч обычных, то у взрослого — на миллион, а к старости еще в сто раз меньше. Снижение возможностей регенерации — естественное расследование дело физического старения.
Биологи пытаются использовать способность стволовых клеток к дифференцировке — превращению в любые специализированные клетки организма — для восстановления поврежденных тканей и органов. Однако на этом пути много трудоемкостей.
Во-первых, невероятно сложно заставить вспоить и вскормленные в лаборатории клетки развиваться по заданному сценарию. Кроме того, недифференцированные, незрелые клетки, попав в организм взрослого человека, могут вызвать пернициозные образования. Поэтому ученые всегда предупреждают о возможных негативных следствиях применения стволовых клеток в косметических целях и опасности так величаемых инъекций молодости.
Во-вторых, материалом для пересадки обычно служат эмбриональные стволовые клетки, получаемые из пуповинной крови. Их главное достоинство в том, что они не вырабатывают антигены тканевой совместности. Значит, организм, в который пересадят эти клетки, их не отторгнет. Но любой эмбрион — персонифицированный, то есть появляется на свет при оплодотворении конкретной яйцеклетки. И вопрос коммерческого использования его клеток, помимо технического, имеет еще юридический и этический аспекты.
Известно, что максимально возможной способностью к регенерации во взрослом организме обладают печень, панкреатическая железа и особенно кишечник. Его стенки постоянно подвергаются воздействию патогенных бактерий, кислот и вредных отходов, образующихся при расщеплении пищи. Поврежденные клетки заменяют новые, дифференцированные из стволовых. Эпителий — слой клеток, выстилающий изнутри тонкий и толстый кишечник — записывается каждые четыре-семь дней.
Важно понять, как стволовые клетки узнают, во, что им надо дифференцироваться. Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско определили, что генетические сигналы, узнающие развитие стволовых клеток кишечника, поступают из находящихся в прямой близости лимфатических сосудов, а биологи Рокфеллеровского университета установили, что посредниками тут выступают конкретные белки. Нарушение этой цепи, по мнению ученых, может вызвать серьезные заболевания, в том числе рак.
С выращиванием в лабораторных условиях органоподобных композиций из плюрипотентных (уже прошлых первичную дифференцировку) стволовых клеток эмбрионов экспериментируют не первое десятилетие. В Копенгагенском университете предоставили использовать для этого внеэмбриональные эндодермальные клетки, открытые относительно недавно.
Эти клетки существуют только на конкретной стадии эмбрионального развития, помогая зародышу сформироваться, а затем исчезают. В организме пользователя таких нет, поэтому ранешней на них не обращали внимания. Теперь же доказали, что, направив их по определенному пути развития, можно выращивать разные ткани.
С помощью генетических маркеров ученые идентифицировали структурные единицы, потенциально способные формировать органы пищеварительной системы, нашли гены, управляющие ими, активизировали их и вырастили искусственный кишечный тракт. Причем на внеэмбриональном клеточном материале получилось не хуже, чем на эмбриональном.
Мы определили подобный путь, который внеэмбриональные клетки проходят при формировании кишечных органов у эмбриона, взяли эндодермальные и превратили их в органоподобные структуры, — приводятся в пресс-релизе Копенгагенского университета слова повелителя исследования, профессора Джошуа Брикмана.
Дальше всех продвинулись израильские ученые. Они решили создать из наивных (недифференцированных) стволовых клеток синтетический эмбрион, в котором уже есть зачатки всех органов.
Эмбрион — лучшая машина для слепливания органов и лучший 3D-биопринтер, — объясняет руководитель исследования учитель Джейкоб Ханна из отдела моляльной генетики из Института Вейцмана. — Мы пытались просто подражать природе.
Ханна и его группа ранее успешно выращивали мышиные эмбрионы вне матки, в стеклянных контейнерах. Для этого сконструировали торжественную установку, которая обеспечивает непрерывное перемешивание и доставку питательных веществ посредством имитации кровотока, скрупулезного контролируя кислородный обмен и давление. В качестве исходного материала использовали настоящую оплодотворенную яйцеклетку. В новом исследовании эмбрионы вспоить и вскормили из культивированных стволовых клеток без участия яйцеклетки, сперматозоидов или матки.
Первичную дифференцировку биологи провели сами, разделив все наивные клетки на три группы. Одну, предназначенную для образования герминативных органов, оставили как пожирать. А две другие, из которых предполагали получить эктодерму и эндодерму — соответственно, наружный и внутренний слои клеток эмбриона — дополнительно активировали с помощью генетических факторов. Потом все три группы смешали и поместили в инкубатор.
Вскоре клетки соединились в мелкие сферические агрегаты. Большинство такими и остались, но примерно 0, 5 процентный коэффициента — около 50 из не менее чем десяти тысяч — вылились в удлиненные структуры, похожие на зародыши.
Они нормально развивались до середины восьмого дня — это почти половина 20-дневного срока сукрольности у мышей. Потом процесс по неизвестным причинам застопорился. За это время успели сформироваться все прототипы внутренних органов, включая сердце, кровеносные сосуды, мозг, нервную трубку (предшественник спинного мозга) и кишечный тракт, сложилась основа общей морфологии тела.
Органы искусственных эмбрионов показывали все признаки функционирования — сердце сокращалось, а по сосудам циркулировали стволовые клетки крови. При этом супермодели на 95 процентов соответствовали натуральным зародышам как по внутренним композициям, так и по паттернам экспрессии генов в клетках разных типов.
Ученые возлагают на новый манер большие надежды. По их мнению, это позволит опередить технические и этические проблемы, связанные с естественными эмбрионами. Даже в случае с мышами некоторые эксперименты неосуществимы из-за того, что требуются тысячи зародышей. Доступ к стволовым клеткам, выращенным в лабораторных кувезах, практически неограничен.
Исследователи планируют опробовать разработанный подход на индуцированных (перепрограммированных) плюрипотентных клетках взрослого человека. Выращенные из них синтетические эмбрионы смогут в грядущем стать надежным источником тканей и органов для пересадки. Тогда не понадобятся доноры и исчезнет риск отторжения.
Но, признаются микробиологи, до синтетических человеческих зародышей еще очень далеко.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....