Чарівна тотипотентність

Чарівна тотипотентність
Чарівна тотипотентність. Можливості стовбурових клітин або як не виростити палець замість ока

Тотипотентність (від лат. totus – цілий, сукупний, potentia – сила, міць, можливість) – здатність клітини шляхом поділу дати початок будь-якому клітинному типу організму.

З точки зору релігії та етики деякі дослідження в галузях ембріології, клонування і стовбурових клітин традиційно сприймаються як заборонні і мають досить сумнівну репутацію. Але якщо копнути трохи глибше обивательських уявлень у найбільш перспективних для людства галузях знання, можна відкрити для себе новий світ дивовижних можливостей або просто виростити собі нові зуби.

В ті часи, коли наші дуже далекі ще недорозвинені предки виходили на сушу, наділені були вони жагучою пристрастю до пізнання. Згодом у всякого пов’язаного з цією пристрастю все виразніше проявлялися риси наукової активності, плоди якої служили для полегшення життя в цьому часом жорстокому і невблаганному світі. Але жодна з цих благородних доль не спіткала багаторічні дослідження природи стовбурових клітин. Ще з початку XX століття настільки перспективна галузь медицини практично не отримувала широкого висвітлення, а потім мрії про вічне життя для всього людства несподівано скотилися до спроб старіючих політиків і поп-зірок терміново і ефективно омолодитися. І це все на тлі повсталих по всьому світу етичних комітетів, які визнали аморальним забір абортивного матеріалу заради подібних цілей. Не дивно, що тепер обиватель, почувши про стовбурові клітини та інші революційні відкриття в цій галузі, скептично кривиться, і інтерес в ньому планомірно затихає. А дарма.

Ідея про те, що в будь-якому живому організмі реалізується механізм клітинної регенерації, не нова: зрощення переломів, загоєння шкіри, затягування проколів у вухах – з цим знайомі всі і давно. Але тільки в останні роки була сформована сама ідея про класи клітин, що відрізняються один від одного здатністю диференціюватися при слушній нагоді в усі інші типи клітин і тканин. Так вельми вправною у цьому плані була і буде перша клітина, з якої утворюється весь ембріон. У міру її поділу і впливу на неї безлічі внутрішніх напрямних факторів, вона дає клітини і зачатки тканин, що володіють вже іншими структурами і морфологією, відмінними від її власних. При цьому відбувається і поступове обмеження можливих напрямків розвитку цих дочірніх структур. На даному етапі вони звуться полі- (джерело клітин різних тканин), оліго- (диференціюються тільки в подібні клітини) або уніпотентними клітинами відповідно.

В цілому ця низка перетворень клітинних форм – від тотипотентності до максимально детермінованої щодо свого майбутнього клітини – утворює певну лінію диференціювання. Зрозуміло, більша її частина припадає на події в фазі ембріогенезу майбутнього організму, і чим старше ми стаємо, тим менше в нашому тілі залишається цих всемогутніх клітин. Саме тому найбільш цінними за кількістю як самих стовбурових клітин, так і їх частини з високою здатністю до диференціювання є абортивний матеріал або пуповинна кров. Перший – дорого і неетично з юридичної точки зору, а ось пуповинна кров – цілком нешкідливий спосіб. Забір крові з відтятої плаценти, тої частини, яка забезпечує трофічний зв’язок в системі мати-дитина, але при цьому за складом найбільш близька до крові плоду. Операція ця безболісна, проста і безпечна, так як безпосереднього контакту з матір’ю або плодом не відбувається.

Однак навіть стовбурові клітини мають специфіку, яку треба враховувати при подальшій роботі з ними – як і, наприклад, при переливанні крові різної групової приналежності. Чим генетично ближчі до реципієнта буде пересаджуваний матеріал, тим якісніше результат. Тому пуповинну кров бажано використовувати в індивідуальному порядку, зберігши в так званому сімейному банку крові.

Державні установи подібного роду найчастіше зайняті зборами стовбурових клітин крові прижиттєво (досить прийняти препарат, що мобілізує їх вихід в периферичну кров, і здати її). Така процедура триває близько трьох годин, при цьому кров практично проходить крізь сепаратор і повертається в тіло «донора» через іншу вену. Після випробуваного букета відчуттів вас попередять, що активність стовбурових клітин, взятих подібним чином, може бути трохи нижче, як і ефективність маніпуляцій з ними. Та й взагалі їх замало, тому що організм не поспішає подібним матеріалом ділитися.

Інша частина банків, і до того ж більш значна, фінансується приватними особами і спеціалізується саме на роботі з породіллями за якісь, здавалося б, несуттєві суми – від 50 до 100 неоподатковуваних мінімумів доходів громадян плюс щомісячні виплати. Натомість в прейскуранті клієнтам гарантують протягом 15-20 років зберігати спеціально оброблений стовбуровий матеріал при низькій температурі і видати на першу вимогу.

Докладно і популярно про способи застосування отриманого біологічного матеріалу в майбутньому – наприклад, для лікування близько сотні захворювань. Важко сказати, багато це чи ні, але серед них значну групу становлять діагнози, пов’язані з порушеннями в системі кровообігу, проявами променевої хвороби і імунодефіцитні стани.

Але для здорової людини і в цілому не при смерті завжди хочеться чогось матеріального і вагомого. Крім терапії та імунології технологія роботи зі стовбуровими клітинами цілком може подружитися з генною інженерією та трансплантологією і дати куди більш відчутні плоди. При переміщенні клітин будь-якої культури в живильний розчин, в свого роду первинний бульйон, який буде забезпечувати всім необхідним процеси життєдіяльності, ця клітинна структура буде безбідно жити і розмножуватися, утворюючи зростаючу біомасу.

Логічно, що при використанні стовбурових клітин, вихідний продукт подібних експериментів може бути цілком собі вражаючим, адже потенціал тканин і органів, в які вони можуть розвинутися, необмежений. Наукові світила вже марять про створення в найближчому майбутньому органів з пробірки. Однак з огляду на те, що в цій технології існує ще велика кількість неопрацьованих етапів, найближче майбутнє масового використання подібних методів за найоптимістичнішими прогнозами розтягується на 10-15 років. В першу чергу, необхідно точно знати, що змушує стовбурові клітини вибирати ту чи іншу лінію диференціювання, щоб ненароком не помилитися і не виростити в пробірці палець замість ока. До речі, це основна причина, по якій етап диференціювання проводиться в пробірці, а не відразу на тілі реципієнта. З одного боку, будь-якій клітині при розподілі, звичайно же, притаманний процес самоорганізації в ту тканину або орган, в який вона підсаджена, а з іншого, ніхто не застрахований від пухлинних процесів або інших ускладнень. Мабуть, мало хто захотів би повторити долю героя Гаррі Гаррісона і мати на нозі після її відновлення 12 пальців, золоті нігті і шкіру в ошатну клітинку. Адже саме такий нехитрий спосіб використовується в косметології – не дивно, що подібне омолодження не викликає в наукових колах нічого, крім підозрілого прищура. Серед професіоналів з чистими руками навіть існують чутки, що фірми, які надають подібні послуги, працюють без ліцензії.

Однак спосіб направити клітину за бажаним шляхом розвитку існує. При додаванні в гель, в якому вона чекає своєї долі, визначених медіаторів – гормоноподібних речовин, розвиток може придбати цілком передбачуваний оборот.

Наприклад, вчені з Міського університету Йокогами (Японія) не стали далеко ходити, а взяли і виростили в подібному гелі печінку. Судячи з невеликих розмірів, вона б більше згодилася не людині, а миші, але технічно, за складом і за будовою, нова печінка була функціональною. Складність полягала в тому, що печінка як орган складається з декількох типів тканин і клітин: власне стовбурові клітини, які диференціюються в речовині органу, ендотеліальні, що вистилають судини печінки, і мезенхімальні, що утворюють всередині сполучно-ткані перегородки.

Складність подібних експериментів полягає в тому, щоб різні типи клітин не просто розмножилися і розвинулися потрібним чином під впливом медіатора, а набули необхідної форми, утворюючи цілісні робочі структури: печінкові балки (ряди клітин, що лежать пластами), оболонки, судини. Було відмічено, що ці клітини самостійно вростали в тканину, утворюючи цілісні тривимірні структури і виключно методом перебору були визначені умови, при яких формувалися дрібні, правильні за формою печінкові зачатки.

Інакше вирішили цю проблему фахівці з клініки Барселони, коли до них звернулася важкохвора 30-річна жінка, що потребувала пересадки трахеї. З її власних стовбурових клітин науковці виростили необхідний орган з ділянками сполучної тканини, що чергуються з хрящовими півкільцями і додають трахеї додаткової міцності. «Формою» послужив 7-ми сантиметровий відрізок трахеї загиблого донора, внутрішній просвіт якого був вистелений здоровими стовбуровими клітинами жінки. Операція пройшла успішно, незабаром в імпланті нормалізувалося кровопостачання, і жінка покинула лікарню.

Куди більш витончені рішення необхідні при роботі з дрібними органами, що складаються з багатьох типів складно розташованих по відношенню один до одного тканин. Наприклад, зуби. Кілька років знадобилося групі професора Такасі Цудзі на те, щоб виростити повноцінний зуб для миші. Спочатку зуб був неправильної форми, з суцільного емалевого каркаса, але з часом вченим вдалося відтворити в ньому всі компоненти: судини, нерви, емаль, дентин і пульпу. Джерелом клітин були ембріони миші і виділені з них мезенхімальні і епітеліальні тканини – тобто ті тканини, які беруть участь в генерації різних частин зуба і у людини. Для отримання потрібної форми зуб помістили в фіброзну капсулу бруньку – ця щільна оболонка, що оточує орган, послужила каркасом, який утримує в потрібному положенні зростаючі тканини зуба.

В теорії аналогічні операції можна проводити і з людьми, якщо, звичайно, нікого не бентежить подібний «суп» з зубів і фантиків у вигляді брунькових капсул. Стовбурові клітини представляється можливим отримати з пульпи власного зуба, наприклад, зуба мудрості, помістити в гель і дочекатися зростання найменшого зачатка майбутнього органу. Після цього зачаток або зубну бруньку необхідно тільки пересадити на ясна.

Нюанс лише в тому, що кожен зуб має свою форму і різне розташування горбків на жувальних поверхнях. Керівники проекту зізнаються, що розташування горбків і загальний розмір (вирощені зуби трохи менше справжніх) вони змінювати поки що не навчилися, як і ширину самої головки.

«Кінцева мета всіх досліджень в області регенеративної медицини – створення повністю повноцінних біоінженерних органів, що правильно працюють і які замінять травмовані хворобою або старінням органи», – зазначає Цудзи. Науковця зовсім не лякають довгострокові перспективи розвитку цієї галузі науки для впровадження в клінічну практику, на щастя, як і багатьох інших талановитих, активних і зацікавлених фахівців по всьому світу.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*