Эмбриональные стволовые клетки: взрослые стволовые клетки печени, болезнь Паркинсона, дофаминовые нейроны

Тотипотентная клетка с помощью внешней информации подстраивается к воз­никающим условиям для наиболее адекватного функционирования, которое реа­лизуется посредством разнообразных белков-исполнителей, то есть с помощью ин­формации структура и функции клетки наиболее эффективно подгоняются под контекст местных химических условий, прежде всего ассортимент молекул мик­роокружения — для издания потоков энергии и строительных веществ в клетки. Программа функционирования клеток используется не на энергию активации или модификации внешнего «сырья», а на подгонку рецепторов ионных каналов и бел­ков-переносчиков к источнику этого «сырья» за счет создания высокоаффинных распознаваний и транспортировки молекул в клетки.

Эмбриональные стволовые клетки обладают всеми признаками «стволовой клетки», включая долговременное самообновление. В отличие от взрослых стволовых клеток при введении в нормальные бластоцисты эмбриональные стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки всех типов In vivo и в клетки многих типов In vitro. В эмбриональные стволовые клетки отмечается высокий уровень активности теломеразы и очень короткий цикл деления клеток Gt, вос­произведение ДНК в них начинается без внешней стимуляции.

Поскольку эмбриональные стволовые клетки стали широко доступными для многих лабораторий, а также благодаря разработанным технологиям удаления, замены или выявления генов, которые интересуют исследователей, они служат мощным средством для изуче­ния развития организма, что невозможно иными методами.

Эмбриональные стволовые клетки являются также неиссякаемым источником клеток для генной терапии в случаях точного контроля за дифференцировкой кле­ток. Все же на фоне относительно хорошо изученных пространственных измене­ний, в результате которых эмбрион на ранних стадиях формируется из бластоцисты, удивительно мало известно о явлениях на молекулярно-генетическом уров­не, которые происходят при дифференциации бластоцисты.

Хотя в самом эмбрио­не количество клеток не добавляется, промежуточная примитивная эндодерма, которая выделяет эпибласт из целобласта, порождает факторы, которые управля­ют как выживанием, так и дифференциацией внутренней клеточной массы и эпи­бласта. Среди генов, экспрессирующих в примитивной эндодерме, которые играют ведущую роль в дифференцировке, — члены семейства GATA-факторов транскрипции, в частности GATA-4 и GATA-6, Stat 3, и многие гены, играющие роль в формировании осей и гаструляции, включая костные морфогенетические белки (BMP), факторы роста фибробластов (FGF).

Взрослые стволовые клетки

Взрослые стволовые клетки печени — это клетки, которые могут давать начало клеткам, вырабатывающим инсулин; гемопоэтические стволовые клетки, которые могут развиваться в клетки сердечной мышцы. Именно поэтому изучение возмож­ности использования взрослых стволовых клеток в терапии, основанной на клетках, стало обла­стью биологии и медицины, где ведутся активные исследования.

Яркий пример — возможность использования клеточной терапии для лечения болезни Паркинсона. Болезнь Паркинсона — распространенная нейродегенеративная патология, поражающая более чем 2 % Населения в возрасте старше 65 лет.

Болезнь Паркинсона, как известно, вызывается прогрессивной дегенерацией и утратой дофамин-продуцирующих нейронов, что служит причиной тремо­ра, ригидности и гипокинезии. Предполагается, что болезнь Паркинсона — пер­вое заболевание, которое будет лечится путем трансплантации стволовых клеток.
Предположе­ние основывается на достижениях нескольких лабораторий, в которых разработа­ны методы стимуляции дифференциации зародышевых стволовых клеток в клетки, которые ха­рактеризуются многими функциями дофаминсинтезирующих-нейронов.

Недавно ученым удалось сти­мулировать дифференцировку зародышевых стволовых клеток мыши в дофаминсинтезирующие-нейроны, экспрес­сирующие ген Nurr 1. После подсадки в мозг крысам с моделью болезни Паркин­сона новые дофаминовые нейроны (производные стволовых клеток) реиннервируют мозг больных крыс, выделяют дофамин и улучшают моторную функцию.

Аналогичные исследования проводятся и с целью получения человеческих дофамин-продуцирующих нейронов из стволовых клеток человека в условиях лаборатории для последующей трансплантации больным с болезнью Паркинсона. При успешном создании неограниченных запасов дофамин-про­дуцирующих нейронов можно будет сделать широкодоступной нейротрансплантацию с целью лечения болезни Паркинсона.