Біологія. Довідник школяра та абітурієнта
Стовбурові клітини
Наявність стовбурових клітин відкрив професор Військово-медичної академії А. А. Максимов на початку XX ст. Більше ста років проводилися фундаментальні дослідження з вивчення їх особливостей, властивостей і можливостей клінічного використання. Унікальні властивості стовбурових клітин, що містяться в крові, органах людини й кістковому мозку застосовують у багатьох галузях медицини. Вони допомагають нашому організму самооновлюватись, справлятися зі стресами та багатьма захворюваннями.
Стовбурові клітини — недиференційовані (незрілі) клітини, наявні в усіх багатоклітинних організмах. Вони здатні до самооновлення, утворюючи нові стовбурові клітини, ділення за допомогою мітозу й диференціювання у спеціалізовані клітини, тобто перетворювання на клітини різних органів і тканин.
Донорські стовбурові клітини використовують під час лікування пацієнтів із травмами, опіками, запаленням підшлункової залози та ураженням ніг. Лікарі вже почали нові клінічні дослідження, щоб
лікувати стовбуровими клітинами діабет, цироз печінки та гепатити. Лікувальні технології з використанням стовбурових клітин посідають усе більш вагоме місце в терапії широкого ряду онкологічних, гематологічних, неврологічних та кардіологічних захворювань, переходячи з лабораторії у клінічну практику. У майбутньому з них планують навіть вирощувати органи.
Трансплантацію стовбурових клітин, у тому числі кордову кров (кров, що зібрана з пуповинноплацентарного комплексу відразу після народження дитини), широко застосовують замість трансплантата кісткового мозку в разі лікування ряду вроджених імунодефіцитів. За допомогою поєднання клітинних технологій і генетичної інженерії вчені намагаються подолати СНІД шляхом створення у хворих «паралельної імунної системи», яка зможе боротися з цією хворобою.
Розмноження і диференціювання стовбурових клітин відновлюють втрати спеціалізованих клітин після їх природної вікової або фізіологічної загибелі. Стовбурові клітини індивідуальні для кожного тканинного типу, але в його межах можуть розвиватися в різних напрямках (тобто вони тотипотентні). Наприклад, у кровотворній тканині ссавців з них диференціюються еритроцити, лейкоцити або мегакаріоцити (великі (близько 40 мкм) клітини в кровотворних органах ссавців), з них утворюються кров’яні пластинки, учасники зсідання крові.
У червоному кістковому мозку містяться стовбурові клітини — за сучасною термінологією плюрипотентні некомітовані клітини, тобто такі, що несуть у собі задатки до утворення клітин-попередниць усіх клітин крові, але здатні у процесі поділу утворювати лише собі подібні клітини, здійснювати самооновлення та розмноження стовбурових клітин.
На певній стадії цього процесу утворюються комітовані клітини. Вони мультипотентні, однак під час їх поділу вже виникають клітини-попередниці: одна з таких стовбурових кровотворних клітин кісткового мозку внаслідок поділу утворює дві клітини — мієлоїдну та лімфоїдну стовбурові клітини, кожна з яких дає початок відповідним процесам: мієлопоезу — утворенню еритроцитів, гранулоцитів і тромбоцитів та лімфопоезу — утворенню та диференціації лімфоцитів.
Поділ стовбурових клітин. Для того, щоб самовідтворюватися й перетворюватися в інші типи клітин, стовбурові клітини розмножуються двома різними шляхами: симетричним поділом — коли обидві дочірні клітини стовбурові; асиметричним поділом—коли одна дочірня клітина стовбурова, а інша — клітина-попередник для інших типів клітин. Клітина-попередник має менше можливостей для самовідтворення, ніж стовбурова клітина та проходить декілька етапів поділу клітини перед тим, як остаточно диференціюватися у зрілу клітину.
Модель диференціювання гемопоетичної стовбурової клітини
Цілком імовірно, що різниця на молекулярному рівні між симетричним та асиметричним поділом полягає у розподілі між дочірніми клітинами білкового рецептора, що міститься на цитоплазматичній мембрані. Проте цей механізм ще не достатньо досліджений.
Інша теорія полягає в тому, що стовбурові клітини залишаються недиференційованими завдяки зовнішнім сигналам у їхній особливій ніші. Коли стовбурові клітини залишають цю нішу або більше не отримують відповідного сигналу, вони починають диференціюватися. Дослідження з дрозофілою довели, що існує спеціальний сигнал dpp, який стримує стовбурові клітини дрозофіли від диференціювання.
Також були вивчені сигнали, що стимулюють перепрограмування клітин до ембріонального виду. Ці сигнальні шляхи об’єднують декілька транскрипційних факторів, у тому числі й білок-онкоген c-Myc. Початкові дослідження показують, що трансформація мишачих клітин у поєднанні із сигналами, що стримують диференціацію, може повернути процес диференціації у зворотний бік і примусити зрілі клітини перетворитися знову на плюрипотентні. Але необхідність трансформувати ці клітини за допомогою білка-онкогену може стримати використання цього методу з терапевтичною метою.
