1.3. Поділ стовбурових клітин

Для того, щоб самовідтворюватися і перетворюватися в інші типи клітин, стовбурові клітини розмножуються двома різними шляхами. Симетричний поділ, коли обидві дочірні клітини стовбурові, і асиметричний поділ, коли одна дочірня клітина стовбурова, а інша — клітина-попередник для інших типів клітин. Клітина-попередник має менше можливостей для самовідтворення, ніж стовбурова клітина. Клітина-попередник проходить декілька етапів поділу клітини перед тим, як остаточно диференціюватися у зрілу клітину. Цілком імовірно, що різниця на молекулярному рівні між симетричним та асиметричним поділом полягає у розподілі між дочірніми клітинами білкового рецептору, що знаходиться на цитоплазматичній мембрані. Проте цей механізм ще не достатньо досліджений (рис. 1.3.) [8].

П оділ та диференціація стовбурових клітин. A — стовбурові клітини; B — клітина-попередник; C — диференційована клітина; 1 — симетричний поділ стовбурових клітин; 2 — асиметричний поділ стовбурових клітин; 3 — поділ клітини-попередника; 4 — кінцева (термінальна) диференціація

Рис.1.3.

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. Роботи на дрозофілі 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 уживання цього методу у терапевтичних цілях [8].

1.4. Ембріональні і соматичні власні стовбурові клітини

Одне з основних джерел отримання стовбурових клітин - ембріональні тканини. Переважна більшість публікацій присвячено саме ембріональним стовбуровим клітинам як найбільш багатообіцяючим у розвиток клітинних технологій (рис. 1.4.). Відмінними особливостями ембріональних стовбурових клітин є їхньою спроможність до безкінечної проліферації симетричним розподілом, тобто спроможність з однієї початкової стовбурової клітини давати початок цілій лінії генетично ідентичних їй.

Е мбріональні стовбурові клітини людини. Нагорі (А): недиференційовані. Унизу (В): Нейрони — дочірні клітини.

Рис.1.4.

Ембріональні стовбурові клітинні лінії (ЕС клітинні лінії) — це культури клітин, що походять від тканин епібласту (внутрішньої клітинної маси бластоцисти). Бластоциста — це ранній ембріон (приблизно 4 — 5 день ембріону людини); містить від 50 до 150 клітин. ЕС клітини є плюрипотентними, вони дають початок усім трьом шарам ембріону: ектодермі, ентодермі та мезодермі. Іншими словами, вони можуть перетворитися на усі типи клітин дорослого організму (тобто понад 200 типів клітин) під дією необхідних стимулів (наприклад, факторів росту). ЕС клітини не можуть утворити екстра-ембріональні (позаембріональні) оболонки чи плаценту.

Завдяки своїм здібностям до безмежного розвитку і плюрипотентності ембріональні стовбурові клітини є потенційним матеріалом для регенеративної медицини і заміщення тканин після поранень чи хвороб. Сьогодні немає жодної достовірної інформації щодо медичного використання ембріональних стовбурових клітин. Це не дивно, зважаючи на те, що багато країн увели мораторій як на дослідження ЕС клітин, так і на одержання нових ліній ЕС клітин [8].

Для отримання стовбурових ембріональних клітин необхідна руйнація ембріонів, джерел одержання яких чотири, і має свої етичні «але». Найменш морально проблематичний метод отримання ембріонів методом екстракорпорального запліднення, проте багато груп дослідників використовують й інші способи отримання ембріонів:

- клініки, практикуючі екстракорпоральне запліднення, під час запліднення in vitro зазвичай використовують більше запліднених яйцеклітин, оскільки часто перша імплантація може бути безуспішною, і потрібно ще кілька процедур. Через війну залишаються тисячі незатребуваних яйцеклітин, які можна використовувати для отримання стовбурових ембріональних клітин;

- абортивний матеріал;

- ембріони - продукти клонування;

- ембріони, спеціально отримані виділенням стовбурових ембріональних клітин, шляхом змішування яйцеклітин і сперми.

Крім джерел отримання стовбурових ембріональних клітин з-поміж них багато інших відмінностей. Найбільш важливе - спроможність виживати до лабораторій без диференціації. Ембріональні власні стовбурові клітини здатні залишатись недиференційованими протягом року, що з стовбурових клітин з дорослих організмів недосяжно. Стовбурові клітини із дорослих організмів присутні у всіх тканинах і активуються при захворюванні або пошкодження тканини, вони більше диференційовані, ніж ембріональні.

У той самий час величезну зацікавленість представляють відкриті властивості пластичності стовбурових кровотворних клітин та соматичних стовбурових ембріональних клітин. Вони диференціюються в обмежену кількість клітинних типів, тобто здатні давати початок всім клітинним типам, що утворюється із трьох зародкових листків. Також помічено, що нарощувати велику кількість соматичних стовбурових ембріональних клітин набагато складніше, ніж ембріональних, це і є побоюванням, що соматичні клітини згодом втрачають свій потенціал.