Презентация: Стволовые клетки и их медицинское значение

Тема : Стволовые клетки и их медицинское  значение 
 

    Казахский национальный медицинский          университет имени С.Ж.Асфендиярова  

  Кафедра молекулярной биологии и генетики

План: 

Введение

1. Что такое стволовые клетки?
2. История  изучения  стволовых клеток (СК).
3. Достижения,  перспективы  в изучении стволовых  клеток.

-уже  известные типы  СК;

-виды  тканеспецифичных СК  на сегодняшний день;

-два  направления использования  СК;

-какие органы и ткани ученые смогли вырастить с помощью стволовых клеток? 

1. Применение  стволовых  клеток  в клинической  практике (болезни, которые  излечимы с помощью  клеточной терапии)

Заключение 
 

Введение: 

    Стволовые клетки – это аппарат обновления, смены устаревших «больных» клеток, в том числе для защиты от преждевременного старения. Стволовые клетки открывают огромные перспективы для лечения тяжелых неизлечимых заболеваний, таких как диабет, заболевания сердечно-сосудистой системы, нейродегенеративные заболевания и др. возраст- ассоциированные заболевания. Возможно, с их помощью будет найдено лекарство от старения. 
В организме существует пул стволовых клеток, т.е. совокупность клеток всех уровней дифференцировки. С возрастом этот пул сокращается, в результате сокращается резерв для обновления тканей организма. 

Что такое стволовые клетки? 
 
 

• Стволовые клетки - это недифференцированные клетки, способные к пролиферации (делению), самоподдержанию и продукции большого числа дифференцированного, функционального потомства для регенерации тканей после повреждения.
• Самое главное свойство стволовой клетки состоит в том, что генетическая информация, заключенная в её ядре, находится как бы в "нулевой точке" отсчета  
  

Основными способами получения  стволовых клеток в клеточной медицине являются:  
 

• выделение и размножение собственных   стволовых клеток человека 
  ( аутологичные  стволовые клетки);
• стволовые клетки пуповинной крови (плацентарной крови);
• использование абортивных материалов     (фетальные стволовые клетки);
•   получение стволовых клеток из 
    жировой ткани.

Во  что могут превращаться эмбриональные стволовые  клетки?  

Когда были открыты стволовые  клетки?  
 

    

     В 1908 году гистолог, профессор  военно-медицинской академии в  Санкт-Петербурге Александр Максимов (1874-1928) исследовал развитие клеток крови. Исследования привели к стройной теории.  
В так называемом красном костном мозге живут специальные клетки, единственное занятие которых – делиться. После каждого деления получается две клетки, одна из них выбирает карьеру кровяной, а другая подрастает и снова делится. На схематическом изображении делящиеся клетки как бы образуют «ствол», от которого в каждом цикле вбок отходят «веточки» – клетки, приобретающие «профессии». Поэтому Александр Максимов назвал клетку – прародительницу всех клеток крови – стволовой. 
 

    А в 1999 году журнал Science признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека». 
Один из первооткрывателей структуры ДНК, Джеймс Уотсон, комментируя открытие стволовых клеток, отметил, что устройство стволовой клетки уникально, поскольку под влиянием внешних инструкций она может превратиться в зародыш либо в линию специализированных соматических клеток. 
 

Хотя  термин «стволовая клетка» был введен в биологию еще в 1908 году, статус большой науки эта область  клеточной биологии получила лишь в 90-х годах прошлого века. 

Какие типы стволовых клеток уже открыты?  
 

     

     Классификация стволовых клеток по их способности к дифференциации:   
1) Тотипотентные клетки способны формировать все эмбриональные и экстра-эмбриональные типы клеток. К ним относятся только оплодотворённый ооцит и бластомеры 2 – 8 клеточной стадии.  
2) Плюрипотентные клетки способны формировать все типы клеток эмбриона. К ним относятся эмбриональные стволовые клетки, первичные половые клетки и клетки эмбриональных карцином.  
3) Другие типы стволовых клеток локализуются в сформировавшихся тканях взрослого организма (adult stem cells). Они варьируют по способности к дифференцировкеот мульти- до унипотентных.  
 

     Классификация стволовых  клеток по источнику  их выделения:  
1.Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) - внутриклеточная масса раннего эмбриона (на этапе бластоцисты 4-7 день развития).  
2. Фетальные стволовые клетки - клетки зародыша на 9-12 неделе развития, выделенные из абртивного материала. 
3. Стволовые клетки взрослого организма

Стволовые клетки взрослого организма: 

   

    - Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - мультипотентные стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови: крови - эритроцитам, В-лимфоцитам, Т- лимфоцитам, нейтрофилам, базофилам, эозинофилам, моноцитам, макрофагам и тромбоцитам Кроме костного мозга ГКС обнаружены в системном кровотоке и скелетных мышцах.  
- Мезенхимные стволовые клетки - мультипотентные региональные стволовые клетки, содержащиеся во всех мезенхимальных тканях (главным образом в костном мозге), способные к дифференцировке в различные типы мезенхимальных тканей, а так же в клетки других зародышевых слоёв. 
- Стромальные стволовые клетки - мультипотентные стволовые клетки взрослого организма, образующие строму костного мозга (поддерживающую гемопоэз), имеющие мезенхимальное происхождение. 
-Тканеспецифичные стволовые клетки - располагаются в различных видах тканей и в первую очередь, отвечают за обновление их клеточной популяции, первыми активируются при повреждении. Обладают более низким потенциалом, чем стромальные клетки костного мозга. 

На  сегодняшний день обнаружены следующие  виды тканеспецифичных стволовых клеток:  
 

• 1. Нейрональные стволовые клетки
• 2.Стволовые клетки кожи 
• 3. Стволовые клетки скелетной мускулатуры 
• 4. Стволовые клетки миокарда 
• 5. Стволовые клетки жировой ткани
• 6. Стромальные клетки спинного мозга 
• 7. Эпителиальные стволовые клетки пищеварительного тракта

Как стволовые клетки могут помочь в  сохранении здоровья и продлении жизни?  
 

• Два направления использования  стволовых клеток - клеточная терапия и выращивание органов для трансплантации.

 

• Ученые  надеются в ближайшем  будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации.

 

• Уже сегодня ведутся  исследования по использованию стволовых клеток при лечении различных болезней. Клеточная терапия находит применение в кардиологии. Ведутся работы по созданию методов лечения сахарного диабета, болезни Паркинсона, онкологических заболеваний...  
   
  

• Потребности медицины в трансплантационном материале практически  неограниченны. На сегодняшний  день только 10-20 процентов  людей восстанавливают  здоровье благодаря  удачной пересадке  органа. А 70-80 процентов  пациентов погибают без лечения во время ожидания операции. Стволовые клетки в каком-то смысле действительно могут стать источниками «запчастей» для нашего организма.  
  
• Уже сегодня ведутся исследования по использованию стволовых клеток при лечении различных болезней. Клеточная терапия находит применение в кардиологии. Ведутся работы по созданию методов лечения сахарного диабета, болезни Паркинсона, онкологических заболеваний...  
   
  

Какие органы и ткани  ученые смогли вырастить  с помощью стволовых  клеток?  
 

     Японские ученые  первыми в мире  вырастили структурно  полноценные капиллярные  кровеносные сосуды  из стволовых клеток  человеческого эмбриона. Об этом 26 марта  2004 года сообщила  японская газета  Yomiuri.  
Как отмечает издание, группа исследователей из медицинской школы Киотского университета под руководством профессора Кадзува Накао использовала капиллярные клетки, генерированные из стволовых клеток, импортированных в 2002 году из Австралии.  

В 2005 году американские ученые впервые вырастили  полноценные клетки              головного мозга  
 

    Ученые из Флоридского университета (США) первыми в мире вырастили полностью сформированные и приживающиеся клетки головного мозга.  
Как сообщил руководитель проекта Бьорн Шеффлер, вырастить клетки удалось путем «копирования» процесса регенерации клеток головного мозга. Теперь ученые надеются выращивать клетки для трансплантации, что может помочь в леченииболезней Альцгеймера и Паркинсона.Шеффлер отметил, что ранее ученым удавалось выращивать нейроны из стволовых клеток, однако именно во Флоридском университете удалось получить полноценные клетки и изучить процесс их роста от начала до конца. 

В 2005 году ученым удалось  воспроизвести нервную  стволовую клетку  
 

     Итальянско-британская  группа ученых  из эдинбургского и миланского университетов на основе неспециализированных эмбриональных стволовых нервных клеток научилась создавать in vitro различные типы клеток нервной системы.  
Ученые применили уже разработанные методы управления эмбриональными стволовыми клетками к полученным ими более специализированным нервным стволовым клеткам. Результаты, которые были достигнуты на клетках мышей, были воспроизведены и на человеческих стволовых клетках. 
В интервью, данном агентству BBC, Стивен Поллард из Эдинбургского университета пояснил, что разработка его коллег поможет воссоздать болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера «в пробирке». Это позволит лучше понять механизм их возникновения и развития, а также обеспечит фармакологов мини-полигоном для поиска подходящих средств лечения. Соответствующие переговоры с фармакологическими компаниями уже ведутся

В 2006 году швейцарсцкие ученые вырастили из стволовых клеток клапаны человеческого сердца 

      Осенью 2006 года доктор  Саймон Хоерстрап и его коллеги из университета Цюриха впервые вырастили человеческие сердечные клапаны, воспользовавшись стволовыми клетками, взятыми из околоплодной жидкости.  
Это достижение может сделать реальным выращивание клапанов сердца специально для ещё не родившегося ребёнка, если у него, ещё в утробе матери, обнаружатся дефекты сердца. А вскоре после рождения младенцу можно будет пересадить новые клапаны.  
Вслед за выращиванием в лаборатории из клеток человека мочевого пузыря и кровеносных сосудов — это следующий шаг на пути создания «собственных» органов для конкретного пациента, способных устранить потребность в донорских органах или искусственных механизмах.