39.11: Культура стволовых клеток

Исследования стволовых клеток направлены на поиск способов использования стволовых клеток для регенерации и восстановления повреждений клеток. Со временем большинство взрослых клеток изнашиваются и теряют способность делиться и восстанавливаться. Стволовые клетки не обладают определенной морфологией или функцией. Взрослые стволовые клетки, которые существуют в виде небольшого подмножества клеток в большинстве тканей, продолжают делиться и могут дифференцироваться в ряд специализированных клеток, обычно образующихся в этой ткани. Эти клетки позволяют организму обновлять и восстанавливать ткани.

Механизмы, которые побуждают недифференцированную клетку стать специализированной клеткой, плохо изучены. В лабораторных условиях можно заставить стволовые клетки дифференцироваться в специализированные клетки, изменяя физические и химические условия роста. Несколько источников стволовых клеток используются экспериментально и классифицируются в соответствии с их происхождением и потенциалом дифференцирования. Эмбриональные стволовые клетки человека (чЭСК) извлекаются из эмбрионов и являются плюрипотентными. Взрослые стволовые клетки, присутствующие во многих органах и дифференцированных тканях, таких как костный мозг и кожа, являются мультипотентными и ограничены в дифференцировании типами клеток, обнаруженными в этих тканях.

Стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови, также мультипотентны, как и клетки молочных зубов (молочных зубов). Недавно исследователи разработали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) из взрослых стволовых клеток мыши и человека. Эти клетки представляют собой генетически перепрограммированные мультипотентные взрослые клетки, которые функционируют как эмбриональные стволовые клетки; они способны генерировать клетки, характерные для всех трех зародышевых листков.

Благодаря своей способности делиться и дифференцироваться в специализированные клетки, стволовые клетки предлагают потенциальное лечение таких заболеваний, как диабет и болезни сердца. Клеточная терапия — это лечение, при котором стволовые клетки, дифференцированные в чашке для выращивания, вводятся пациенту для восстановления поврежденных или разрушенных клеток или тканей. Для применения клеточной терапии необходимо преодолеть множество препятствий. Хотя эмбриональные стволовые клетки обладают практически неограниченным диапазоном дифференцировочного потенциала, иммунная система пациента воспринимает их как чужеродные и может вызвать отторжение. Кроме того, уничтожение эмбрионов с целью выделения эмбриональных стволовых клеток поднимает серьезные этические и юридические вопросы.

Напротив, взрослые стволовые клетки, выделенные у пациента, не воспринимаются организмом как чужеродные, но имеют ограниченный диапазон дифференцирования. Некоторые люди хранят пуповинную кровь или молочные зубы своего ребенка, сохраняя эти источники стволовых клеток для будущего использования, если их ребенку это понадобится. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки считаются многообещающим достижением в этой области, поскольку их использование позволяет избежать юридических, этических и иммунологических ошибок, связанных с эмбриональными стволовыми клетками.

Этот текст адаптирован из openstax Анатомия и физиология 2e, Раздел 3.6: Дифференциация клеток.

Культура стволовых клеток – это процесс выращивания стволовых клеток in vitro в оптимальных условиях.

Стволовые клетки имеют широкий спектр медицинских применений, таких как регенерация тканей и органов.

Образцы стволовых клеток обычно извлекаются из тканей взрослого человека или эмбриона.

Затем эти образцы переносят в пластиковые чашки для культивирования, покрытые питательным слоем, состоящим из инактивированных клеток эмбриональных фибробластов мыши, которые обеспечивают необходимые межклеточные взаимодействия и питательные вещества; и предотвращают спонтанную дифференцировку стволовых клеток.

Питательная чашка дополнена средой, содержащей в основном гормоны роста и необходимые питательные вещества. Он питает стволовые клетки для деления и распространения по питательной чашке, образуя колонии.

После того, как эти колонии выросли до требуемого размера, их аккуратно удаляют и подвергают проходу, где они в дальнейшем повторно покрываются или субкультивируются несколько раз для создания чистой и непрерывно растущей клеточной линии.

Созданная клеточная линия может дать начало миллионам стволовых клеток in vitro. Таким образом, партию этих культивируемых стволовых клеток можно заморозить для дальнейшего использования.