Cтволовые клетки. Определение, виды, история открытия.

Взрослый человеческий организм состоит из клеток 250 типов. Все это многообразие возникает из одного источника – зиготы (оплодотворенной яйцеклетки), первые несколько делений которой приводят к появлению так называемых эмбриональных стволовых клеток (ES-клеток, или ЭСК). Принято считать, что зигота – это единственная клетка «организма», обладающая тотипотентностью (т. е., способностью к дифференцировке в абсолютно любой из типов клеток), так как именно она и развивается в целый организм.

Клетки, образующиеся при первых делениях яйцеклетки, от бластомеров иглокожих до ЭСК млекопитающих, в классических экспериментах также способны дифференцироваться в любой из типов клеток будущего организма, поэтому многие исследователи считают, что их также нужно называть тотипотентными. Однако потенции ЭСК к развитию, очевидно, ниже таковых у зиготы (так как полноценный организм не может развиться из единичной эмбриональной стволовой клетки), и принято называть ЭСК плюрипотентными.

В ходе онтогенеза (индивидуального развития организма) потенциал к дифференцировке у клеток-потомков ЭСК снижается, и среди клеток организма можно условно выделить три очень разнородных группы, отражающих стадийность сужения потенций. Первая – это мультипотентные клетки, т. е. клетки, способные дифференцироваться в один из нескольких (количество зависит от конкретной ткани) типов клеток. До недавнего времени считалось, что их дифференцировка никогда не выходит за пределы собственного зародышевого листка, однако последние эксперименты в этой области свидетельствуют о том, что возможность так называемой «транс-дифференцировки» все-таки существует. Остается только догадываться, имеют ли место подобные явления in vivo, но из-за существования такой возможности такие клетки часто также называют плюрипотентными. Вторая группа – это унипотентные клетки, т. е., клетки-предшественники, способные дифференцироваться только в один из типов клеток. И для таких клеток экспериментально была показана возможность расширения потенций дифференцировки по меньшей мере до уровня мультипотентности. Поэтому мультипотентные и унипотентные клетки, способные к самообновлению, принято также называть региональными стволовыми клетками. Третья группа – это терминально дифференцированные клетки, т. е., клетки определенного типа, выполняющие свою биологическую функцию и не способные к дальнейшей дифференцировке. Результаты экспериментов по расширению потенций к дифференцировке таких клеток неоднозначны и пока не признаются многими учеными.

Что же такое стволовая клетка? Основной чертой таких клеток является способность к самообновлению (за счет асимметричного деления, в результате которого одна из дочерних клеток полностью идентична материнской) и, как следствие, способность к продолжительному (теоретически – неограниченному) росту в культуре. По определению Ю. М. Лопухина «стволовые клетки – это клетки, способные трансформироваться в более чем одну форму человеческих тканей». Такое определение неверно, так как даже унипотентная клетка может обладать способностью к характерному для стволовых клеток асимметричному делению. К сожалению, многие этические «проблемы», о которых ниже пойдет речь, зачастую возникают из-за таких неточных формулировок или из-за неверных интерпретаций слов специалистов.

Где находятся плюрипотентные стволовые клетки человека? Они могут быть найдены на любой стадии развития организма: во-первых, они являют собой человеческий эмбрион на ранней стадии развития; во-вторых, они сконцентрированы в пуповинной крови; в-третьих, они находятся в строме костного мозга взрослого человека (стромальные, или мезенхимные стволовые клетки). Именно эти клетки сегодня привлекают особое внимание клинически ориентированных исследователей. Кроме того, региональные стволовые клетки могут быть найдены практически в любой ткани взрослого организма (эпидермальные стволовые клетки, нейральные стволовые клетки, и так далее). Стволовые клетки эмбриона человека были впервые выделены в 1998 году. Они представляют собой уникальный биологический материал, поскольку, как уже было отмечено, по своему дифференцировочному потенциалу они близки к зиготе. Из них можно вырастить клетки практически любого органа или ткани, которые могут развиваться в любом человеческом организме, что в перспективе может позволить лечить многие серьезные заболевания. Для получения больших количеств эмбриональных стволовых клеток используется технология терапевтического клонирования, которая сводится к пересадке ядра соматической клетки в яйцеклетку (предварительно лишенную собственного пронуклеуса) и получению, таким образом, «оплодотворенной» яйцеклетки, несущей геном донора клетки соматической. Готовый к имплантации в стенку матки эмбрион (первая неделя развития) извлекается и разрушается, а затем из него выделяется культура стволовых клеток. Стоит отметить, что возможность непосредственного использования таких клеток в терапии – гипотетическая, так как сегодня пока что не существует достаточно развитой теоретической и методической базы для эффективного управления дифференцировкой таких клеток.