Inimese tüvirakkude kloonimine esimest korda. Ligi kaks aastakümmet tagasi suutsid teadlased kloonida armsa lamba Dolly. Nüüd sama protsess, mis võimaldab neil esimest korda kloonida inimese embrüonaalseid tüvirakke. Selle revolutsioonilise saavutuse tegi Shukrat Malipov Oregoni osariigi ülikoolis ja ta kasutab tehnikat, mida nimetatakse tuumaülekandeks. Lihtsamalt öeldes hõlmab see raku võtmist – sel juhul süstitakse tüvirakud spetsiaalsesse munarakku, mille DNA on eemaldatud.
Seejärel stimuleeritakse seda rakku jagunema. Kasvava tüvirakkude massi tulemusena, millest kasvama hakates võib saada kloon. See on meetod, millega lammas Dolly 1996. aastal klooniti. Huvitaval kombel pole see meetod inimrakuga veel toiminud.
Ajakirjas Cell avaldatud aruande kohaselt suutis tema meeskond protseduuri korrata, kasutades munarakkude "toitmiseks" loote nahast pärit inimese tüvirakke. Eksperimendi õnnestumine võib viia terve inimese kloonimiseni, kuigi eetilised ja moraalsed normid on sarnase ideega põhimõtteliselt vastuolus.
Just sel põhjusel ei plaani Malipov ja tema meeskond kloone toota ning kloonitud tüvirakke kasutatakse ainult meditsiinilistel eesmärkidel. Tüvirakud on kaasaegses meditsiinis imerohi ja neid kasutatakse praktiliselt vähi, kahjustatud närvikudede ja südame-veresoonkonna haiguste raviks.
Malipov peab edule suurt tähtsust ja toob välja kaks tegurit. Esiteks kasutatakse munaraku jaoks doonori terveid rakke ja varasematel katsetel tehti seda günekoloogiakliiniku jäänustega. Teiseks on sellel veidi erinev lähenemine põhiülekandele, siin-seal on tehtud väiksemaid täiustusi, sealhulgas praegune kofeiinikasutus.
Malipovi ootused jätkusid aastatepikkuse katsetamise ja katsete kaudu optimeerida kloonimisprotsessi nii, et see töötaks inimrakkudega, kuid esimesel katsel sai tema meeskond kloonitud rakuliinid kätte vaid mõne kuuga. See on tõesti tohutu edasiminek meditsiinis, mis võib oluliselt vähendada tüvirakkude ravi kulusid ja aidata paljusid degeneratiivsete ja potentsiaalselt ravimatute haigustega patsiente. Lisaks annab see lootust saavutada surematus läbi pideva kudede ja elutähtsate organite kloonimise. Aga see on ulme. Vähemalt praegu.
Ühe inimese kloonimise takistusest on edukalt üle saanud teadlased, kes on nahka kasutanud embrüonaalsete tüvirakkude genereerimiseks.
Võttes arvesse, et päris inimembrüote kasutamist on välditud, on praegusel etapil kloonimisest eeldatavasti suur abi teraapiates, sealhulgas tüvirakuteraapias.
Ameerika teadlaste sõnul pole nad inimeste kloonimisest huvitatud ega usu, et uut tehnikat saab selles suunas kasutada. Nende poolt rakendatud puhtalt teoreetiline terapeutilise kloonimise tehnika võib aga viia kaksikute taasloomise alguseni – seega ei saa vältida selleteemalisi vaidlusi teadus- ja usumaailmas. Esimest korda on teadlastel õnnestunud sel viisil luua inimembrüo.
Lamba Dolly, esimese imetaja, kes sai kunstlikult täiskasvanud rakust elu, kloonimine Roselyni Instituudis (Edinburgh) põhines sama somaatiliste rakkude tuumaülekandel.
Selle protsessi käigus kantakse doonorraku tuum munarakku, mille enda DNA eemaldatakse. Teisest rakust areneb varane embrüo, mis on doonori kloon, kuna sisaldab samu geene. Teadlased omistavad embrüost võetud tüvirakkudele tohutut potentsiaali: õige lähenemise korral on neil võime areneda ükskõik milliseks kehas esinevaks koeks – ajust luudeni.
Ajakirjas Cell avaldatud uues uuringus viis teadlaste meeskond inimese naharakkudest tuuma inimese munarakku. Moodustusid nn "blastotsüstid" - embrüo varajane staadium, mis hõlmab 150 rakust koosnevat klastrit, millest saadi tüvirakud ja kasvatati neid laboris.
Enne seda on teadlastel juba õnnestunud kloonida ahvi embrüo ja "muuta" see varreks. Katsed korrata sama protsessi inimrakkudega on aga seni ebaõnnestunud. Esialgu ei arenenud inimese embrüonaalsed rakud kaheksandast staadiumist kaugemale – ja nende tüvirakkudeks muutmist peeti liiga varaseks. Põhiprobleem oli see, et meie muna on teistest liikidest palju hapram struktuur.
Uuringu juht professor Shukhrat Mitalipov Oregoni Tervise- ja Teadusülikoolist ütleb, et tulemus avab uusi viise tüvirakkude genereerimiseks düsfunktsionaalsete kudede ja elunditega patsientidele. Need tüvirakud on võimelised end ise parandama, asendama kahjustatud rakke ja kudesid ning aitavad seetõttu otseselt leevendada paljude haiguste kulgu ja tagajärgi. Veelgi enam, kuna ümberprogrammeeritud rakud saab patsiendilt endalt võtta, ei võeta isegi arvesse ohtu, et tema keha neid tagasi lükkab.
Selles etapis võivad tüvirakud areneda mitut erinevat tüüpi rakkudeks, sealhulgas närvi-, maksa- ja südamerakkudeks.
Muistsed olid kindlad, et Fööniksi lind, kes on igavesti uuesti sündinud tuhast. Vana-Egiptuse jumal Horus kogus ikka ja jälle oma isa Osirise kehatükke üle maailma laiali ja äratas ta ema Isise abiga ellu. Pole üllatav, et teadlased nimetasid hüdrat meie reservuaaride koelenteraatideks – selle taastumisvõime on lihtsalt vapustav. Ka inimestel täheldatakse kudede taastumist: luude sulandumist, naha ja lihaste paranemist, meie kehas pidevalt toimuvat vere “tekke” protsessi.
Hematopoeesi müsteerium ei andnud rahu meie silmapaistvale teadlasele Aleksandr Aleksandrovitš Maksimovile, kes hakkas koekultuuri meetodit kasutama juba 1916. aastal. Tuletame meelde, et selle meetodi väljatöötamise eest pälvis 1912. aastal Nobeli preemia prantslane A. Carrel, kes töötas pikka aega välismaal. 1922. aastal lahkus Maksimov Venemaalt ja sattus Chicagosse, kus uuris põletikku ja vereloomet.
1908. aastal pälvis Nobeli preemia põletikuprotsessi uurimise ja makrofaagide avastamise eest I.I. Mechnikov. Sajandi alguse teadlasi tegi murelikuks küsimus: kust tulevad põletiku ajal arvukad sidekoerakud, mille tagajärjeks on turse, vool ja abstsess?
Maksimov postuleeris, et sidekoesse (veri, luuüdi, mis on vereloomeorgan) jäävad eluks ajaks diferentseerumata, nn mesenhümaalsed ehk kambaalsed rakud, mis võivad muutuda erinevateks vererakkudeks, aga ka luudeks, kõõlusteks, sidemed jne. Ta nimetas neid ka "rahutavateks rakkudeks". Nende rakkude olemasoluga selgitas ta uute rakkude teket põletiku ajal.
Selgitame mõnda sõna. Diferentseerumine on raku “spetsialiseerumine”, mille käigus ta omandab omadused, mis on vajalikud talle looduse poolt pandud funktsiooni täitmiseks. Diferentseerumata rakk ei ole võimeline kokku tõmbuma nagu lihasrakk, genereerima elektrilist signaali nagu närvirakk ega sünteesima hormooninsuliini nagu kõhunäärme Langerhansi saarekeste rakud. Nad ütlevad ka, et diferentseerumise protsessis rakud küpsevad.
Tavaliselt sisaldab ebaküpsete rakkude nimi sõna "blast", see tähendab "pall" (blastula on embrüo arengu sfääriline etapp, samal ajal kui palli seina esindab üks rakukiht). Luu eellasrakku nimetatakse osteoblastiks; tumedat värvipigmenti melaniini sünteesiva melanotsüüdi eelkäija, mille tõttu me päevitades tumeneme, on melanoblastoom ja närvisüsteemi rakkudeks neuroblastid. Need "primaarsed" rakud näevad tõesti välja nagu pallid: neuro- ja melanoblastil puuduvad täiskasvanud staadiumidele iseloomulikud protsessid, mis ilmnevad alles diferentseerumise käigus.
Midagi sarnast nägi Maksimov ka kultuurides. Nii pidas ta "vereloome ühiseks esivanemaks" suurt lümfotsüüti, mis pärineb primaarsest mesenhümaalsest rakust väikese lümfotsüüdi staadiumi kaudu, mis on suhteliselt väike, suure tuumaga rakk.
Sõna "mesenhüüm" on kreeka päritolu ja tähendab "vahemeest". Maksimov järgides 19. sajandi embrüolooge. usuti, et mesenhüüm on keskmine (ekto- ja endodermi vahel) idukiht, millest seejärel moodustub sidekude ja selle derivaadid veresoonte, vere, kõhre ja luu kujul. Tänapäeval teame, et mesenhümaalsed rakud väljutatakse närvitoru ülemisest dorsaalsest (dorsaalsest) poolest, nii et ka need on ektodermaalset päritolu. Seetõttu on neuronil ja lümfotsüütidel nii palju sarnaseid geene ja omadusi.
Huvi eellasrakkude (prekursorite) vastu elavnes 1960. aastatel, kui Oxfordi ülikooli embrüoloog J. Gurdon hämmastas kogu maailma kloonitud konnadega. Gerdon mõtles välja meetodi ühe raku tuuma ülekandmiseks teise raku tsütoplasmasse.
Oma katseteks võttis ta palja silmaga nähtavad munad ja eemaldas neilt tuumad. Nii sai ta "enukleaarse" tsütoplasma, kuhu ta siirdas somaatiliste rakkude diploidsed tuumad (kahekordse kromosoomikomplektiga), mis jagunevad pidevalt isegi normaalsetes tingimustes (soolelimaskesta epiteeli rakud). Seega võis Gerdon oma kloonimiskatsetes kasutada sooleepiteeli tüvirakke. Kuid siis ei mõelnud keegi probleemile.
Peaaegu samaaegselt Gerdoni tööga hakkasid ilmuma artiklid, mis kirjeldasid neurogeneesi kirjeldust aju hipokampuses. Algul nähti uute närvirakkude teket lihtsalt mikroskoobi all, seejärel hakati vaatlusi kinnitama autoradiograafia abil, mis näitas uute DNA molekulide sünteesi. Lõpuks kinnitati protsess ka elektronmikroskoobi abil. Kuid rahvas on endiselt veendunud, et "närvirakud ei taastu".
Gerdon imestas, kuidas munaraku tsütoplasma somaatilise tuuma ümber programmeerib, st. diferentseerunud raku tuum. Rakk ei küpse kohe. Selleks peab see läbima mitu rakutsüklit.
Tüvirakk ei sisene küpsemisprotsessi. Varem arvati, et samal ajal ta ei jagune, olles rakutsükli "seiskumise" seisundis, s.t. justkui "külmunud" olekus. Nüüd aga tundub, et asjad on palju keerulisemad, vähemalt rakukultuurides. Aga sellest lähemalt allpool.
Viimasel ajal on eksperimenteerijad, võib-olla keskkonnakaitsjatest mõjutatud, niši kontseptsiooni edasi arendanud. Nišš on rakuline keskkond, milles rakk mitte ainult ei ela, vaid väljub arenemise alustamiseks ka arestimisest.
Klassikaline näide nišist on Graafi munasarja vesiikul, milles munarakk võib jääda rakkude seiskumise olekusse kogu emase elu jooksul. Muide, märgime, et munarakk kuni viljastamise hetkeni sisaldab erinevalt spermast kahekordset kromosoomikomplekti (teine komplekt eemaldatakse alles pärast sperma sissetoomist). Seega puhteoreetiliselt ei erine munarakk enne sügoodi moodustumist kromosoomide kogumi poolest ühestki teisest somaatilisest rakust.
Teine nišš on juuksefolliikuli põhi, kus "elavad" tüvirakud, millest moodustuvad melanotsüüdid. Neurogeneesi nišš on lisaks hipokampusele ka subventrikulaarne tsoon. See on ajuvatsakesi ümbritsev rakukiht – poolkerade sügavuses olevad õõnsused, mis on täidetud lümfiga sarnase vedelikuga. Just selles tsoonis moodustuvad pidevalt uued närvirakud, mis seejärel rändavad nina suunas. See avastus tehti 1990ndate alguses. ja katseliselt tõestatud!
Haistmisneuronid puutuvad pidevalt kokku igasuguste atmosfääris leiduvate lenduvate ainetega. Just meie jaoks tähendavad need aroome ja lõhnu ning haistmisneuronitele on need mürgised, eriti suurtes kontsentratsioonides. Seega peate pidevalt genereerima uusi närvirakke, et nende puudust korvata.
Kuid see pole ainult kemikaalid. Haistmisneuronid asuvad nina limaskesta pinnale lähemal kui kõik teised närvirakud. Neid eraldab väliskeskkonnast mõni paar mikronit lima, mida eritab limaskesta epiteel. Ja haistmisneuronitele palju ohtlikumad on pidevad viirusrünnakud, eriti hingamisteede haiguste epideemiate ajal. Seetõttu on ninaneelu limaskesta püsiva neurogeneesi kolmas nišš.
Ajakirja esimeses numbris Teadus 1995. aastal avaldati artikkel inimese vereloome tüvirakkude isoleerimise ja iseloomustamise kohta. Tüvirakkude esinemissagedus on umbes 1 105 luuüdi rakust. Veidi enne, 1994. aasta novembri keskel ilmus ajakiri Loodus avaldas artikli, mis käsitleb ajukoorest pärinevate iseeneslikult uuenevate multipotentsete tüvirakkude eraldamist rottide looteajust. Nii sai alguse tüvirakkude eksperimentaalne uurimine nende looduslikes niššides ja isoleeritud kultuurides.
Paralleelselt sellega arenesid ümberprogrammeerimisprotsesside uuringud. Eespool on juba öeldud muna enda ja selle tsütoplasmasse paigutatud somaatilise raku tuuma ümberprogrammeerimisest. Tänapäeval teame, et ümberprogrammeerimist saab teha munarakkude tuuma- ja tsütoplasmaekstrakti, aga ka inimese "primaarsete" T-lümfotsüütide lisamisega.
Ümberprogrammeerimist soodustab ka kasvufaktorite lisamine – spetsiaalsed valgud, mis stimuleerivad rakkude kasvu ja paljunemist. Teadlastele on kasvufaktorite mõju juba ammu teada, seetõttu lisatakse rakukultuuridele tavaliselt neid sisaldavat vasika vereseerumit. Sihipärasemalt on võimalik tegutseda, näiteks kultiveerida rakke koos teiste kudede "esindajatega". See põhjustab rakkude koetüübi muutumist. Niisiis, kui võtta nahafibroblastid ja lisada kultuurisöötmele neuronaalsete rakkude prekursorite (prekursorite) ekstrakt, siis hakkavad fibroblastid sünteesima neile ebaloomulikku närvikiu valku. See jõuab isegi selleni, et fibroblastidel on närviprotsessid - dendriidid.
Kuid kõik need mõjud ei olnud suunatud. Kaasaegse lähenemise eeliseks on selgelt suunatud tegevus, mis lülitab sisse soovitud geenid, võimaldades seeläbi kontrollida rakkude arengut. Onkoloogiliste uuringute käigus eraldati suhteliselt pikka aega leukeemiat pärssivat tegurit nn PIL. See valk, mis on transkriptsiooni (aktiveeriv transkriptsiooni) faktor, pärsib mesodermaalsete, eriti lihasrakkude arengut ja stimuleerib neuronite diferentseerumise algust. Võib öelda, et see programmeerib tüvirakud ümber närvirakkude arenguks.
FIL lahendab loodetavasti ühe olulise kloonimise probleemi. Fakt on see, et embrüonaalsetel tüvirakkudel on kogu oma pluripotentsuse juures üks ebameeldiv omadus - nad moodustavad teratoomid, see tähendab inetuid kasvu. Sellega seoses on palju parem kasutada täiskasvanud tüvirakke, eriti kuna teadlased on juba õppinud, kuidas koespetsiifilisuse piire "laiendada", st saada ühest koest rakkude järglasi teiste kudede omadustega.
Kuid täiskasvanutel on oma probleemid, millest üks on väike proliferatsioonipotentsiaal (rakud lõpetavad üsna kiiresti jagunemise). Seega viib FILA lisamine selle piirangu kaotamiseni: täiskasvanud hiire luuüdist eraldatud mesenhümaalsed tüvirakud läbisid kultuuris enam kui 80 jagunemist! Välimuselt on rakud täpselt Maximovi rakud: läbimõõduga 8–10 mikronit, ümarad, suure sfäärilise tuuma ja õhukese tsütoplasma äärega. Jagunemisvõimet kinnitab ka telomeeride säilimine. Tuletage meelde, et need on kromosoomide terminaalsed osad, millel on üheahelaline DNA. Iga jagunemisega "lõigatakse" sellest DNA-st 200-300 nukleotiidi, mille tulemuseks on telomeeride lühenemine. Teatud piiri saavutamisel kaotab rakk jagunemisvõime ja läbib apoptoosi.
Tüvirakud taastavad pärast kiiritatud loomale ülekandmist vereloomet, maksa epiteeli, aga ka kopsu- ja soolerakke. Neil ei ole täiskasvanud rakkudele iseloomulikke immunoloogilisi membraanivalke, mis tavaliselt vallandavad äratõukereaktsiooni. Lisaks on neil kõrge telomeraasi aktiivsus – ensüüm, mis sünteesib telomeerset DNA-d. Telomeeride keskmine pikkus kultuurirakkudes on 27 kilobaasi ehk tuhandeid geenikoodi "tähti". See väärtus määratakse pärast 40 raku jagunemist ja jääb muutumatuks pärast 102!
Luuüdi rakkude arengu suunamiseks mööda neuronite teed tutvustasid teadlased kultuuri niinimetatud "Nurr" - "tuuma (tuuma) retseptor", mis on keskaju prekursorite jaoks spetsiifiline transkriptsioonifaktor. " mööda dopamiini neuronite arenguteed (mille surm põhjustab parkinsonismi). Sel viisil saadud dopamiini neuronitel on samad elektrofüsioloogilised omadused kui tavalistel. Pärast selliste neuronite siirdamist parkinsonismi mudeliga rotile taastuvad normaalsed käpa liigutused.
Teised katsed on näidanud, et ümberprogrammeerimisprotsess koosneb vähemalt viiest etapist. Esimeses etapis viidi tsütomegaloviiruse (looduslikult modifitseeritud nii, et see ei suuda rakkudes paljuneda) abil üle Nurri geen, mille tulemusena stimuleeriti türosiinhüdroksülaasi geeni. See ensüüm lisab aminohappe türosiinile rühma -OH, mille tulemuseks on dopamiini tootmine. Lisaks “avastas” Nurr ka tubuliini geeni, valgu, millest tekivad tuubulid, mikrotuubulid, ilma milleta ei kujuta närvirakku ette: mikrotuubulid transpordivad teatavasti sünapsidesse neurotransmittereid, näiteks sedasama dopamiini. , kus need erituvad.
Algstaadiumis võivad embrüonaalsed tüvirakud muutuda ka insuliini sünteesivateks rakkudeks. See avab võimaluse aidata miljoneid diabeetikuid, kes seda valguhormooni sedavõrd vajavad (ainult USA-s paneb selle diagnoosi igal aastal 800 patsienti).
Tüvirakkude arengut on võimalik suunata ühte etappi mööda serotoniini neuronite teed. Serotoniin on ka üks olulisemaid neurotransmittereid, selle puudus viib erinevate psüühikahäireteni, alustades depressioonist. Huvitaval kombel sõltub neuronite areng fibroblastide, st sidekoe (mesodermi) rakkude kasvufaktori toimest. See kinnitab veel kord neuro- ja mesodermi päritolu "ühtsuse" tõsiasja. Fibroblastide kasvufaktori lisamine põhjustab serotoniini neuronite arvu suurenemist 2,5 korda. Samal ajal väheneb türosiinhüdroksülaasi, st dopamiiniga rakkude arv.
Kui rakkudesse sisestatakse rohkem Nurri geeni koopiaid, suureneb dopamiini neuronite osakaal kultuuris 5-50%. Kui 4. etapis lisame dopamiini "haru" arendamiseks veel paar stimulanti, suureneb selliste rakkude arv peaaegu 80% -ni.
Nüüd on ülesandeks proovida võimalikult kiiresti katseid hiirtelt inimestele üle kanda. See probleem on paljuski seotud tüvirakkude kultiveerimise tehnikaga: need "istutatakse" hiire toitmisrakkudele ja lisatakse vasika vereplasma (seerum). See on potentsiaalselt ohtlik, sest inimese rakud võivad nakatuda loomade retroviirustega. Selliseid rakke ei saa kasutada inimeste raviks. See võimaldab testida kõiki tooteid standardsete AIDSi, herpese, hepatiidi jne testidega.
Hiljuti patenteeriti aga meetod, mis kasutab inimese lihasrakke toiterakkudena ja kasvu stimuleerimiseks lisatakse inimese seerumit.
Seni on enamik katseid tehtud loomadega. Paljude praktiliste ja teoreetiliste probleemide lahendamiseks on vaja hankida võimalikult geneetiliselt “puhas” materjal.
1 - tuuma eemaldamine munarakust; 2 - lümfotsüüdi diploidse tuuma "sissetoomine"; 3 – blastotsüsti staadium koos embrüonaalsete tüvirakkudega; 4 – tüvirakkude ja nende embrüo kultiveerimine; 5 – surrogaatema ja hiir; 6 – lümfotsüütide võtmine normaalselt hiirelt
Siin tuleks teha üks teoreetiline kõrvalepõige. Fakt on see, et lümfotsüütides toimuvad pidevalt niinimetatud geenide ümberkorraldused ehk ümberkorraldused, antikehade sünteesi eest vastutavate geenipiirkondade “segamine”. Selle segamise kaudu suudavad immuunrakud reageerida mitmesugustele pidevalt muutuvate patogeenide valkudele. Tavaliselt normaalsetes kudedes väljaspool immuunsüsteemi selliseid korraldusi ei esine. See võimaldab vähemalt osaliselt lahendada ümberprogrammeerimise probleemi, mis sõltub suuresti munaraku tsütoplasmast. Selle probleemi lahendamiseks sobivad hästi lümfotsüüdid, kuna kõik nende järglased on kloonid, mis säilitavad samu geenimarkereid.
Saadi kaks hiirte rida: üks B-rakust ja teine oli T-lümfotsüütide järeltulija. Tuleb märkida, et lümfotsüüte on üsna raske ümber programmeerida. B-lümfotsüütide hiirtel oli immunoglobuliini geenide ümberkorraldusi kõigis kudedes ja nad olid elujõulised. Kuid T-lümfotsüüdi järglased osutusid eluga "ühildamatuks" - embrüod surid emakas ja ainus sündinud osutus surnuks. Seega näitas monoklonaalsete järglaste saamise katse rakkude erinevat potentsiaali, nende võimet või võimetust ümber programmeerida, aga ka muude probleemide olemasolu. Niisiis, me peame ikkagi tagasi pöörduma luuüdi tüvirakkude juurde, millest Maximov kirjutas, kuigi nende potentsiaal on üsna piiratud, kui räägime organismist, mitte kultuurist, kuhu saab diferentseerumise erinevatel etappidel sisestada erinevaid geene.
Ühes katses viidi ühe liini kiiritatud hiirtele (surmatud luuüdiga) üle 2 tuhat teise liini luuüdi rakku. Viimased kandsid geneetilist markerit, mille tõttu muutusid ühe aine toimel siniseks. 12 nädala pärast värvus 80–95% retsipiendi vererakkudest. 4 kuu pärast hiired tapeti. Ajuosadel värvitud närvirakud siniseks, teadlased pole suutnud seda näha. Ja need, mis olid värvitud (vähem kui 5 rakku), olid ümara kujuga ja ei kandnud mingeid protsesse. Seega luuüdi rakkude muutumist ajurakkudeks organismis ei toimu.
Kuna tüvirakke hoitakse kehas kogu elu, peaksime kauem elama ja mitte haigeks jääma, kuna tüvirakud peaksid asendama surnuid ja haigeid meie organites. Kuid nagu kõik teavad, pole see nii.
Nüüd on teadlaste tähelepanu paljuski keskendunud telomeeridele kui peamistele rakkude jagunemise regulaatoritele, ilma milleta ei toimu diferentseerumist. Telomeeride või pigem nendega kompleksis olevate valkude defektide korral tekib nende pikkuse kiirendatud lühenemise seisund. Üks valkudest sai nimeks Est, mis on ingliskeelne lühend väljend "pidevalt lühendavad telomeerid" ( Pidevalt lühenevad telomeerid). See seisund põhjustab kiiresti enneaegse rakusurma.
Est stimuleerib telomeraasi, mis pikendab telomeeri DNA-d, lükates seeläbi edasi raku eluea piirini jõudmist. Näib, miks kõik need detailid, kui teadlased on juba õppinud, kuidas kontrollida tüvirakkude diferentseerumist kultuuris? Siin saate vastu vaielda.
Esiteks on eri hiirte tüvirakkudel erinev vastupidavus DNA kahjustustele, näiteks ultraviolettvalgusele. Erinevate joonte ristamisel ilmnes 11. kromosoomis "DNA parandamise" lookus, mis vastutab elumolekuli "parandamise" eest, kui selles pärast kiiritamist või hapniku vabade radikaalide toimet tekivad ühe- ja kaheahelalised katkestused. Sama lookus eksisteerib inimese 11. kromosoomis. Võimalik, et see kõik on seotud telomeeridega, kuna on olemas ka kahe- ja üheahelaline DNA ...
Diferentseerumise mõttes on nii embrüonaalsed kui ka täiskasvanud tüvirakud juba lahkunud rong. Palju lihtsam oleks mõista paljusid rakubioloogia küsimusi, kui saaksime protsesse analüüsida algusest peale, nimelt sugurakkudest. Aga sugurakkude kultuuri pole siiani olnud...
Ja siin on kaks viimast postitust. Esiteks õnnestus tuvastada diferentseerumist spermatogoonia - munandite tüvirakkude - kultuuris, millest moodustuvad spermatosoidid. See saavutatakse telomeraasi katalüütilise ühiku ülekandmisega spermatogooniumi (see on teine põhjus, miks teadlased on telomeeride vastu nii huvitatud).
Spermatogooniad eraldati 6-päevaselt hiirelt, misjärel viidi neisse retroviiruse abil telomeraasi geen. Samal ajal saadi tüvirakud - suure ümara tuuma ja väikese tsütoplasma äärega (jälle Maximov!). Ja pärast aastast kasvatamist oli neil tüvirakkudel "värske" morfoloogia.
Need sisaldavad RNA-d siduvat valku, mis on iseloomulik tüvirakkudele, samuti transkriptsioonifaktorit Oct, mis on vajalik pluripotentsete embrüorakkude arenguks. On teada, et okt säilib isastel kuni spermatogoonia diferentseerumise ja spermatogeneesi alguseni.
Tundub, et paljud ebaõnnestumised, millega teadlased on seni kokku puutunud, on seotud... munaraku vabanemisega folliikulist! Fakt on see, et see on ümbritsetud kolme kihiga toitvatest ja kaitsvatest rakkudest, mis panevad sellele eelkõige peale ülalmainitud "vahistamise". Connecticuti ülikooli teadlased otsustasid kogu folliikuli isoleerida, misjärel nad "pigistasid" selle kahe katteklaasi vahele. Folliikuli suurus on 260–470 mikronit, seega on sellega mugavam ja lihtsam töötada kui “palja” munaga.
Arreteerimise põhjuste mõistmiseks süstisid teadlased mikropipetiga munaraku membraani alla G-valgu nn stimuleeriva alaühiku vastased monoklonaalsed antikehad. G-valgud on ensüümid, mis toodavad energiat mitte ATP, vaid guanosiintrifosfaadi (GTP) lõhustamise teel. Nad kulutavad seda energiat erinevatele asjadele, sealhulgas membraani ensüümi adenülaattsüklaasi stimuleerimisele, mis "toodab" ATP-st tsüklilist adenosiinmonofosfaati (cAMP).
Erinevate retseptorite, ioonikanalite (Ca2+, Na+) ja ensüümidega rakumembraan
Tsükliline AMP on tsütoplasmas toimuvate protsesside kõige olulisem regulaator, põhjustades muuhulgas munaraku elutsükli seiskumist. G-valgu vastaste monoklonaalsete antikehade sissetoomine põhjustab adenülaattsüklaasi blokaadi ja cAMP taseme langust, mille tulemusel peatumine ületatakse ja rakk siseneb meioosi. Nii modelleeritakse hüpofüüsi luteiniseeriva hormooni toimet, mis teeb sama iga kuu ühe või teise munaga munasarjades. Seega on täiesti võimalik, et peagi kuuleme munarakkude kultuurist, mille abil saavad teadlased aru protsessidest, mis toimuvad kõige esimestel arenguetappidel (ka enne viljastamist).
Ja viimane. Ilmselt oli võimalik mõista muude klooniga seotud ebaõnnestumiste põhjust. Fakt on see, et kloonimise alustamiseks ja tüvirakkude saamiseks on vaja tsütoplasmast "eemaldada" munaraku tuum ja sisestada selle asemele diploidse somaatilise raku tuum. Samal ajal voolab läbi munamembraani rebenemise kuni kolmandik tsütoplasmast koos oma toitainete ja regulaatorainete ning valkudega. Seetõttu ei ole kloonid elujõulised.
Suhteliselt pikka aega tehti ettepanek munaraku tsütoplasma "jagamiseks" kaheks pooleks - tuuma sisaldava ja ilma selleta. Viimast nimetatakse "tsütoplastiks". Nüüd on Gabor Bayta Kopenhaageni Põllumajandusinstituudist soovitanud somaatiliste rakkude tuuma üldse mitte eemaldada, vaid lihtsalt "liita" ühe või kahe tsütoplastiga. Samas pole vaja kalleid manipulaatoreid ja kõrgelt kvalifitseeritud spetsialiste – kõike saavad sõna otseses mõttes põllul teha tudengid või laborandid.
Meetodit on juba katsetanud Austraalia teadlased, kes suurendasid selle abil järsult kloonitud vasikate "saaki": 7-st blastotsüstist - embrüonaalsetest rakkudest pärit "pallidest" - siirdati lehmade emakasse kuus siirdati lehmade emakasse. limaskestale ja viis tiinuseni, mille tulemusena sündisid pullid ja mullikad. Tuletame meelde, et lammas Dolly sündis enam kui 300 ebaõnnestunud katse tulemusena.
Ajakirjade järgi Loodus ja Teadus.
Kohe tuli sõltumatust Jaapanist kaks geneetilist uudist.
Esimene, inimese tuleviku seisukohalt huvitav, seisneb edukas kogemuses tüvirakkudest funktsioneerivate ajukudede hankimisel. Algselt oli katse eesmärk taasluua ajukoore kuded (mis, nagu I. P. Pavlov pärandas: "Looma ja inimkeha funktsioonide kõrgeim juht ja jagaja"), kuid lõpuks said teadlased hakkama. erinevate kudede rakkude saamiseks. Tähelepanuväärne on see, et tõusva päikese maa teadlastel õnnestus luua koeproove mitte ainult embrüonaalsetest tüvirakkudest (nagu tavaliselt), vaid ka nahas ja juustes leiduvatest "täiskasvanud" rakkudest.
Kloonitud kudede siirdamisel on kõige säravamad väljavaated, sest. regeneratiivses teraapias saab rakusiirdamisega ravida vaid mõnda haigust, toimivate, "elusate" kudede siirdamisega saab ravida veel paljusid haigusi: alates kaotatud jäsemete kasvust kuni vähini.
Kasvanud koed on praegu praktiliseks kasutamiseks liiga väikesed, kuid täiskasvanud kudede uurimine jätkub, seisab uurimisinstituudi pressiteates. Lisaks katsetele inimese tüvirakkudega on jaapanlased seda edukalt teinud ka laborihiirte rakkudega, luues isegi neuronite võrgustiku, mis reageerivad nende kudede põhjal stimulatsioonile. 
Laborirottidega lõpetamata jätkame edasi: surnud raku põhjal, mis on 16 aastat külmunud olekus lebanud (-20 Celsiuse järgi, temperatuur on sarnane külmunud mullaga, millest leiti kuulus mammut Dima), hiir klooniti edukalt.
Rikeni Instituudi teadlased eraldasid surnud hiire elundist rakutuuma ja pookisid selle elava hiire munale, mille tulemuseks oli paljunemisvõimeline kloon. See pole lihtsalt uudis, vaid uudis suure algustähega, sest sellised katsed avavad tee planeedil väljasurnud loomaliikide taastamisele, nagu mammutid, mõõkhambulised tiigrid ja ... minge uuesti Jurassic Parki külastama.
Ja kui veel hiljuti ei lõppenud sellised katsed eduga ja tundusid pigem fantaasia kui reaalsus, on teadlastel ees veel üks raske teema: ristumine praegu olemasolevate liikidega. Tuhandeid aastaid tagasi ei eksisteerinud vähemalt poolt praegu levinud haigustest, infektsioonidest, viirustest ja kõigest muust, mis võib "uue-vana" olendi enne sündi tappa.
Mammuti (mis tundub seni kõige ohutum, kõige tõenäolisem ja teostatavam olend) kloonimiseks peavad teadlased leidma võimaluse mammutiraku tuum pookida elevandimuna ja seejärel implanteerida. Sellegipoolest, isegi kui elusolendit pole võimalik “sünnitada”, võib selle käigus saada kloonitud embrüonaalseid tüvirakke, mis annab uue tõuke antud valdkonnas tegutsemiseks.
Inimene on oma mõistliku eksisteerimise ajast peale püüdnud olla noor, terve ja elada kaua ning parem - igavesti. Mitte ainult iidsed nõiad, šamaanid, ravitsejad ei püüdnud paljastada igavese elu saladust, leiutada, vaid ka Nõukogude arstid töötasid Kremli surematuse tahvli loomisel. Kahjuks on inimene seni selles probleemis jõuetu. Kuid eluea pikendamine muutub üsna reaalseks. Geenitehnoloogia tuleku ja arenguga muutub see võimalikuks elusorganite kloonimine mis iseenesest on hüppelaud tervise ja pikaealisuse poole.
Mis on kloonimine, ma arvan, et kõik teavad. Kloonimine mitmerakulised organismid ehk meditsiinilised organid - täpne paljunemine, elusorganismide sünd kunstlikult (ilma sugulise paljunemiseta) või selle osade loomine teatud mõjul raku tuumale.
Teatud tingimusi luues ja raku tuumale toimides on võimalik sundida seda õiges suunas arenema kuni surnud organismi täieliku taastootmiseni tema geneetilise materjali olemasolul. Ja tänapäeval pole sellised tööd enam saladus.
Teadusmaailm on löönud suure poole: inimese kloonimine pärast tuntud Šoti lamba nimega Dolly enneolematut sündi katseklaasist 1996. aastal.
2005. aastal ÜRO poolt sotsiaal-eetilistel ja eetilis-religioossetel põhjustel vastu võetud "Inimeste kloonimise keelustamise konventsioon" peatas aga määramata ajaks igasuguse sellesuunalise töö. Jah, ja Dolly ise surmati 2003. aastal haiguse tõttu.
Muide, Dolly topis on väljas Šoti rahvusmuuseumis.
Venemaal kehtib 20. mai 2002. aasta föderaalseadus "Inimeste kloonimise ajutise keelu kohta" nr 54-FZ.
Kuid mitte kõik riigid ei kirjutanud konventsioonile alla, üks neist oli Hiina. Just eile, 18. septembril 2015 taotlesid Suurbritannia Londoni Instituudi teadlased riiklikult regulaatorilt luba inimembrüote geenide muutmiseks. Kui luba saadakse, saab Ühendkuningriigist Hiina järel teine riik, kus selliseid töid tehakse.
See puudutab inimese kloonimist. Teadustöö tüvirakkude vallas jätkub aga tänapäeval edukalt kogu maailmas.
Mis on tüvirakud?
Inimkehas on kahte tüüpi tüvirakke: tavaline rakud, mis täidavad kogu elu ainult neile määratud rolli kudede paljunemisel, ja on neid, mis on võimelised muutuma teist tüüpi rakkudeks, neid nimetatakse universaalne. Esimesed elavad täiskasvanud organismis, kuid teist saab võtta ainult embrüost ja seejärel katseklaasis kasvatada. Siin on need rakud ja viisid kahjustatud (haigete rakkude) kehas asendamiseks. Esimene probleem on aga see, et need ei pruugi igale organismile sobida. Teiseks on katsetes juhtumeid, kui kehasse viidud embrüonaalsed tüvirakud hakkavad kontrollimatult jagunema, moodustades teratoomikasvajaid.
Need probleemid lahendasid Jaapani arstid oma oluliste teaduslike uuringute käigus 2012. aastal, mille eest nad said Nobeli preemia. asutatud, me kõik, teoreetiliselt, olenemata vanusest, saame olla kloonid iseendale, see tähendab oma elunditele. Väikseim tükk nahka, juukseid või isegi veri võib olla materjaliks nende kõige väärtuslikumate universaalsete rakkude saamiseks, mis on aluseks igale elundile, olgu see siis luu, kõhr või silmapupill.
Loomulikult on see kõik ikkagi puhtalt teaduslik arendus, kulub aastaid, enne kui biomaterjal suvalises ravikeskuse laboris kergesti üles kasvatatakse ja sama lihtsalt oma kehasse tagasi saaks. Enne kui sellised operatsioonid "haigete" või täielikult ebaõnnestunud inimorganite asendamiseks on võimalikud, tuleb lahendada paljud vahepealsed probleemid. Kuid nende otsus pole kaugel! Ja siis on kõik haigete rakkude geneetilised kahjustused kergesti parandatavad.
Ja mul on hea meel, et tüvirakkude teadusuuringud arenevad edukalt ka Venemaal. Niisiis võeti Vavilovi nimelises Venemaa Üldgeneetika Instituudis hiljuti verd naha tüvirakkudest, silma algetest, nad kasvatasid esimestena minisüdame ja töö selle parandamiseks jätkub ...
Hollandlased kasvatasid soolestiku, jaapanlased - hamba idu ja veidi varem said nad võrkkesta rakke, nüüd käib töö insuliini tootvate rakkude loomiseks. Ülesanne on väga raske. Kuid kujutage ette, kui palju inimesi maailmas pääseb raskest haigusest – diabeedist, Alzheimeri tõvest ja Parkinsoni tõvest.
Ja kuigi teooria on praktikast väga kaugel, on fakt kloonimise kui biomeditsiini haru nii kiirest arengust ja inimeste, eriti väikelaste elude päästmise võimalusest siiski rõõmustav.