Эмбриональные стволовые клетки и стволовые клетки взрослых — что о них известно

Большую часть эмбриональных стволовых клеток получают из эмбрионов, полученных в результате оплодотворения в пробирке. Для этого не используются яйцеклетки, оплодотворенные в женском теле.

Эмбриональные стволовые клетки

Выращивание клеток в лаборатории называется культивированием клеток. Человеческие эмбриональные стволовые клетки генерируют, помещая клетки из эмбриона, находящегося на доимплантационном периоде развития, в специальную емкость с питательной средой. Клетки делятся и распространяются по поверхности емкости. Внутренняя поверхность емкости обычно покрыта эмбриональными стволовыми клетками мыши, которые были предварительно обработаны таким образом, что они не могут делиться. Клетки мышей предоставляют поверхность, к которой могут крепиться стволовые клетки человека, а также необходимые питательные вещества. В настоящее время ученые нашли способ выращивать стволовые клетки человека без использования мышиных клеток. Это снижает риск передачи вирусом и других микроорганизмов от мышиных клеток человеческим клеткам.

Процесс генерирования эмбриональные клеток человека неэффективен — то есть, в результате этого процесса выделить стволовые клетки удается не всегда. Однако если клетки выживают, делятся и размножаются настолько, что им перестает хватать места, их размещают по нескольким емкостям, и так может повторяться много раз в течение длительного времени. Из небольшого изначального количества клеток могут получиться миллионы новых стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки, которые пролиферировали в лабораторных условиях в течение длительного времени, не дифференцируясь, и у которых не развились генетические аномалии, называются линией эмбриональных стволовых клеток.

На любой стадии процесса часть клеток может быть заморожена и перевезена в другие лаборатории для дальнейшего культивирования и экспериментирования.

Какие лабораторные тесты используются для идентификации эмбриональных стволовых клеток

На различных этапах выращивания стволовых клеток ученые проводят тесты, чтобы проверить, обладают ли клетки основными свойствами эмбриональных стволовых клеток.

Стандартный набор тестов для этого пока не установлен, однако обычно в лабораториях используются несколько из следующих тестов:

• Стволовые клетки выращивают в течение нескольких месяцев, чтобы убедиться в том, что они способны к длительному росту и самообновлению. В течение этого времени ученые регулярно изучают клетки через микроскоп, чтобы убедиться в том, что они здоровые и недифференцированные;
• Использование специальных техник для выявления факторов транскрипции, которые обычно вырабатываются недифференцированными клетками (наиболее важными из них являются Nanog и Oct4). Факторы транскрипции помогают «включать» и «выключать» гены в подходящее время, что очень важно в процессе дифференциации и во время эмбрионального развития. В нашем случае факторы транскрипции Nanog и Oct4 связаны с сохранением недифференцированного состояния стволовых клетокСтволовые клетки: на острие скандала и их способности к самообновлению;
• Изучение хромосом под микроскопом. Этот метод позволяет выявить повреждения хромосом и изменение их количества, но не генетические мутации клеток.

Тест на определение плюрипотентности стволовых клеток человека следующими способами:

• клеткам позволяют спонтанно дифференцироваться;
• клетками манипулируют так, чтобы они дифференцировались в клетки определенного типа;
• клетки вводят мыши с подавленной иммунной системыИммунная система — как она работает?, чтобы проверить, приведут ли они к формированию доброкачественной опухолиДоброкачественная опухоль — не всегда безопасна — тератомы.

Поскольку иммунная системы мыши подавлена, она не отвергнет стволовые клетки человека, и ученые смогут наблюдать за их ростом и дифференциацией. Тератомы обычно содержат смесь многочисленных дифференцированных или частично дифференцированных клеток — это является признаком того, что эмбриональные стволовые клетки могут формировать клетки разных типов.

Как стимулируется дифференцирование эмбриональных стволовых клеток

Пока эмбриональные стволовые клетки находятся в питательной среде и растут в подходящих для этого условиях, они остаются недифференцированными. Но если клетки получат возможность соединяться, образуя эмбриоидные тела, они начнут спонтанно дифференцироваться. В этом случае они могут формировать мышечные, нервные, и многие другие клетки. Хотя спонтанная дифференциация — это признак того, что культивированные клетки здоровы, она не является эффективным способов создания специализированных клеток.

Чтобы генерировать специализированные клетки определенных типов — к примеру, мышечные, кровяные, нервные — ученые стараются контролировать дифференциацию эмбриональных стволовых клеток. Они изменяют химический состав среды, в которой размножаются клетки, или модифицируют сами клетки, вводя в них определенные гены. За годы экспериментов ученые разработали несколько базовых протоколов или «рецептов» для направленной дифференциации эмбриональных стволовых клеток в специализированные клетки некоторых типов. Если будут созданы отлаженные механизмы, которые позволят направлять дифференциацию клеток определенным образом, это даст возможность в будущем получать клетки для лечения многих болезней. Среди заболеваний, которые теоретически можно будет лечить путем трансплантации клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток — болезнь ПаркинсонаБолезнь Паркинсона — когда разрушаются нервные окончания, диабет, повреждения спинного мозга, мышечная дистрофия Дюшенна, сердечно-сосудистые заболевания, потеря зрения и слуха.