Эмбриональные стволовые клетки. Становление понимания о ЭСК. Проблемы изучения ЭСК и этапы развития
В конце прошлого века стало возможным получение эмбриональных стволовых клеток (далее ЭСК) млекопитающих, в том числе человека. Это стало для биологов и медиков революционным достижением. Экспериментаторам стала доступна дышащая, подвижная, функционирующая живая клеточная материя, способная стать началом многоклеточного биологического объекта.
В природе началом нового цикла многоклеточного организма служит «яйцо». В лабораторных условиях удалось инициировать процесс образования многоклеточного биообъекта. При этом отпала необходимость в таких биологических процессах как оплодотворение, беремснность. Столь значимое открытие мотивировало биологов подойти вплотную к изучению превращения клетки в полноценный организм. ЭСК служат для геномики базисной моделью, которая весьма полезна при изучении получения из одной тотпиотептной клети сотни миллионов клеток органов, тканей.
ЭСК позволяют осмыслить и познать нюансы развития и органогенеза.
В наши дни значимость концепции ЭСК можно смело сопоставить с таковой гена, предложенную в 1901 г. В те годы о гене говорили, как о виртуальной единице нематериализованного наследственного материала. Ученые могли наблюдать за наследованием признаков. В этом деле им помогали законы Менделя. В тоже время материальная основа наследственности и изменчивости оставалась загадкой.
Более четырех десятилетий ген был чем-то полумифичным, пока не начали работать с ДНК и не определили структуру этой кислоты. Это в свою очередь открыло перед учеными суть наследственных, информационных процессов, протекающих в клетках.
В начале 20-го века подобное развитие представлений характерно и для изучения особенностей ЭСК. В наши дни ЭСК являются также чем-то полумифическим. В тоже время ученые современности твердо убеждены, что тотипотентные ЭСК – это уникальные банки биоинформатики.
ЭСК могут использоваться как копии процессов построение органов и тканей, специализации соматических клеток. В первом случае речь идет об эмбриогенезе, а во втором – дифференцировке клеток. Не разгаданные загадки: механизм работы клеточных банков; факторы, обуславливающие реализацию наследственных задатков, передающихся по вертикали поколениям; условия безошибочного воспроизведения органов, тканей из нескольких founder cells? До сих пор не расшифрованы и не раализованы программы ЭСК. Некоторые специалисты утверждают, что для этого потребуется весь 21 век.
ЭСК будут востребованы в генной и клеточной инженерии, медицине, косметологии и прочих сферах человеческой деятельности. Уже сегодня тотипотентные СК нашли практическое применение, например, в качестве средства заживления ран. Имеются положительные результаты по выращиванию тканей, органов.
Простая оплодотворенная яйцеклетка – это начало чего-то сложного многоклеточного. Многие биологи, эмбриологи озадачены поиском ответа на следующий вопрос – как из клетки образуется новый зародыш, состоящий из сотни миллионов клеток.
Причина затруднения проведения экспериментов с ЭСК – отсутствие способов получения бессмертных линий яйцеклеток, зигот, бластомеров, что в свою очередь не дает получать материал в достаточном для изучения мРНК и белков количестве. Только ЭСК являются пролиферирующими «дублерами” зиготы. Первым шагом к получению ткани вне организма стал удачный повтор соматическго эмбриогенеза млекопитающих. Что следует понимать под тотипотентной клеткой? Ее геном обеспечивает полноценный эмбриогенез и дает начало всем 250 специализированным клеткам взрослого организма.
Этапы «лабораторного» эмбриогенеза:
- Пассирование микрограммового количества «клеток, лишенных фенотипа» в миллиарды клеток.
- Видоизменение in vitro химическим путем незрелых постмитотичсских клеток в таковые мышц, сердца…
Ни одна специализированная клетка не способна повторить эмбриогенез. Как правило, специализированные клетки быстро дедифференцируются и поэтому лишаются фенотипа и профиля функций.
Источник: qwedr.com