Ембріотехнології. Стовбурові клітини

Мабуть, наймолодшим напрямком сучасної медицини можна вважати клітинні технології, в яких клітини є джерелом необхідних структур, наприклад пухлинних антигенів під час вакцинотерапії. Але використовувати клітину можна не тільки як джерело будь-яких субстанцій, а й для регенеративної медицини.

Особливий інтерес викликають технології, засновані на стовбурових клітинах. Здатність до необмеженого поділу і до перетворення на різні типи клітин (так звана плюрипотентність) робить їх ідеальним матеріалом для трансплантаційних методів терапії. Найбільш доступними вважаються стовбурові клітини дорослого організму. Однак реальний потенціал їх диференціювання ще слабо вивчений.

Потрапляючи в організм під час трансплантації, стовбурові клітини продовжують ділитися й самі знаходять місце, де їхня допомога найпотрібніша. Ця здатність стовбурових клітин отримала назву хоумінга. Отже, хоумінг — це здатність клітин до міграції в «потрібне місце» — «рідний» орган і тканину (у свою стовбурову нішу) або в ділянку ушкодження.

Надзвичайно привабливі для використання в медицині є ембріональні стовбурові клітини (ЕСК) людини: з них можна отримувати будь-які типи клітин організму. Властивості ембріональних стовбурових клітин і механізми, які в них діють, роблять їх подібними до трансформованих, ракових клітин. Саме тому так важливо сьогодні вивчати характеристики саме ембріональних клітин.

Ембріональні стовбурові клітини отримують з внутрішньої клітинної маси бластоцисти на перших стадіях розвитку ембріона, коли він ще не імплантував у стінку матки. Саме з клітин внутрішньої клітинної маси в подальшому розвивається цілий організм.

Ще недавно кількість ліній ЕСК людини, доступних для вивчення, було невелике. Зараз їх стало набагато більше, але труднощі методів дослідження й висока вартість роботи з ними ще обмежують коло дослідників. Не менші обмеження на дослідження в області ембріональних клітин людини накладає етична сторона.

Незважаючи на дебати про етичність роботи з ЕСК людини, очевидно, що питання полягає вже не в тому, чи варто проводити дослідження в області ЕСК людини, а в тому, як будуть проводиться дослідження в цій області. За останні роки у великій кількості країн уже прийнято закони, які дозволяють дослідження ембріональних стовбурових клітин людини.

Химерні організми

Химерами називають організми або їхні частини, що складаються з генетично різнорідних тканин. Уперше цей термін застосував німецький ботанік Г. Вінклер (1907 р.) для форм рослин, отриманих у результаті зрощення пасльону і томату. Надалі (1909 р.) Е. Баур, вивчаючи пеларгонію ряболисту, з’ясував природу химер. Розрізняють кілька типів химерних організмів:

• мозаїчні (гіперхимери) — генетично різні тканини утворюють тонку мозаїку;

• секторіальні — різнорідні тканини розташовані великими ділянками;

• периклінальні — тканини з різними генотипами лежать шарами один над одним;

• мериклінальні — їхні тканини складаються із суміші секторіальних і перикліналь-них ділянок.

Химери у рослин можуть виникати в результаті щеплень (мал. 103.1) і під впливом мутацій соматичних клітин, у тварин — за рахунок мутацій соматичних клітин, унаслі-

док порушень ембріогенезу і як результат експериментів учених (мал. 103.2).

Компоненти химер можуть відрізнятися один від одного генами ядра, числом хромосом, генами пластид або мітохондрій. Химерні організми досить часто використовуються в наукових дослідженнях.

Принцип одержання химер зводиться головним чином до виділення двох чи більшого числа ранніх зародків і їх злиття. У тому випадку, коли в генотипі зародків, використаних для створення химери, є відмінності у ряді характеристик, удається простежити долю клітин обох видів.

За допомогою химерних мишей було, наприклад, вирішене питання про спосіб виникнення в ході розвитку багатоядерних клітин посмугованих м’язів. Вивчення химерних тварин дозволило вирішити чимало питань, і в майбутньому завдяки застосуванню цього методу з’явиться можливість вирішувати складні питання генетики й ембріології.

Репродуктивна медицина

Небіологічними та біологічними факторами, які можуть бути причиною порушення репродукції у людини, займається репродуктивна медицина.

Репродуктивна медицина — це галузь медицини, яка займається профілактикою, діагностикою та лікуванням безпліддя у людини. Вона базується на використанні найновіших розробок з ендокринології, хірургії, генетичної інженерії та інших галузей. Гарно відпрацьованими і популярними технологіями репродуктивної медицини є технології штучного запліднення — екстракорпоральне та інтракорпоральне запліднення.

Екстракорпоральне запліднення — це процес, під час якого відбувається запліднення яйцеклітини поза межами організму людини (так зване «запліднення в пробірці»). Вперше таке запліднення було застосовано 1978 року у Великій Британії. Екстракор-поральне запліднення може здійснюватися у тих випадках, коли через захворювання чоловіка або жінки неможливе запліднення природним шляхом (непрохідність маткових труб, пошкодження сім’яних протоків тощо).

Інтракорпоральне запліднення — це процес, під час якого відбувається запліднення яйцеклітини безпосередньо в організмі людини шляхом штучного введення сперми до матки за допомогою спеціального катетера. Його використовують у деяких випадках чоловічого безпліддя та в ситуації, коли має місце імунологічне безпліддя (через агресивну атаку імунною системою жінки сперматозоїдів).

Ключова ідея

Сучасні технології, які створюються на основі досліджень ембріогенезу, є дуже перспективними для медицини та біології. З їх допомогою можна створювати химерні організми, на прикладі яких вдається розкривати механізми взаємодії і диференціації клітин. Також вони покладені в основу репродуктивної медицини і вирішення проблеми безпліддя у людини.

Запитання та завдання

1. Які завдання вирішують ембріотехнології?

2. Навіщо потрібно створювати химерні організми?

3. Які проблеми можуть виникати під час проведення штучного запліднення?

Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний