Стволовые клетки

Кадр из фильма «Планета обезьян»

Интернет слухами полнится. Так, если верить просочившимся в сеть исследованиям испанских ученых, о чем сообщает El Pais, в китайской лаборатории был создан первый в мире гибрид обезьяны и человека. Ведущий автор научной работы Хуан Карлос Исписуа ранее работал над эмбрионами свиньи и человека. Предполагаемая цель исследования использование животных для создания органов для трансплантации человеку. В ходе работы ученые вводили человеческие стволовые клетки в эмбрион обезьяны, позволяя клеткам создавать любой вид ткани внутри эмбриона. Но по этическим соображениям власти Испании остановили эксперимент до начала беременности животных. По этой причине испанские ученые были вынуждены провести эксперимент в Китае, поскольку страна имеет большую инфраструктуру в трансгенной научной области иными словами, законы Поднебесной не запрещают проведение подобных экспериментов.

Руководил исследовательским проектом биолог Хуан Карлос Исписуа, который также управляет лабораторией в Калифорнийском институте Солка. Заявленная цель работы заключается в том, чтобы выяснить, как использовать животных для создания органов для трансплантации человеку.

Создание химер человек-обезьяна

Несмотря на то, что слово «химера» звучит устрашающе, их создание относительно просто и даже не страшно. Ученые вводят человеческие эмбриональные стволовые клетки в эмбрион другого вида, которому всего несколько дней. У Исписуа есть опыт такого рода исследований, поскольку он ранее пытался добавить человеческие клетки в эмбрионы свиней. Так как его исследования со свиньями наткнулись на препятствия, он перешел к экспериментам на эмбрионах приматов.

В ходе создания химер ученые генетически проектируют определенные типы животных клеток, которые будут отключены, чтобы у человеческих стволовых клеток было больше шансов закрепиться. Такого рода исследования запрещены в ряде стран, но в Китае, например, подобных законов нет.

Японский ученый планирует вставить человеческие клетки в эмбрионы крыс (на фото)

Важно понимать, что гибрид человека и обезьяны, о котором идет речь, никогда не появлялся на свет. Дело в том, что смешанные эмбрионы не прогрессируют после одной-двух недель роста в лаборатории. В заявлении для El Pas Эстрелла Нуньес, биолог и администратор Католического Университета Мурсии, сообщила, что были созданы механизмы, для остановки прогрессирующего роста эмбриона.

Создание химеры человека-обезьяны, как и другие подобные эксперименты, вызывают неоднозначную реакцию широкой общественности. Так, был поднят ряд этических вопросов, например, страх того, что человеческие стволовые клетки могут каким-то образом мигрировать в мозг эмбриона обезьяны. Доктор Анхель Райя из Барселонского Центра регенеративной медицины сказал журналистам El Pais следующее:

Что произойдет, если стволовые клетки вырвутся и сформируют человеческие нейроны в мозге животного? Будет ли у него сознание? А что произойдет, если эти стволовые клетки превратятся в сперматозоиды?

Однако Нуньес отмечает, что человеческие клетки самоуничтожаются, если попадают в мозг. Кроме того, существует установленная согласованная дата уничтожения всех подобных химер 14 день беременности. Это необходимо для того, чтобы у эмбриона не успела развиться центральная нервная система.

Читайте также: Редактирование генома. Величайшее благо или абсолютное зло?

Этические проблемы

Последствия подобных исследований

Полученные в ходе работы результаты Нуньес охарактеризовала как «очень многообещающие» и заявила, что исследование ожидает рецензирования в авторитетном научном журнале. На данный момент мы не знаем о полном объеме эксперимента, так как результаты пока не опубликованы.

Примечательно, что эта новость появилась после того, как Япония стала первой страной, которая одобрила эксперименты с эмбрионами человека и животных. Японское правительство намерено разрешить исследователям стволовых клеток проводить эксперименты с той же целью в один прекрасный день создать органы, которые можно было бы пересадить человеку.

Генная инженерия стремительно развивается, что иногда вызывает тревогу широкой общественности

До сих пор ведутся споры о том, является ли этот метод наилучшим. Пабло Росс, ветеринар из Калифорнийского университета в Дэвисе, который работал над экспериментами по химерам свиньи и человека, не верит, что имеет смысл выращивать человеческие органы в клетках обезьян, например. «Я всегда считал, что нет смысла использовать для этого приматов. Как правило, они очень малы, и их развитие занимает слишком много времени», сказал он в интервью для Big Think.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал в Google News.

Росс считает, что исследователи могут искать ответы на более фундаментальные научные вопросы, например, «вопросы эволюционной дистанции и межвидовых барьеров», так как создание химер вызывает брезгливость как у публики, так и у специалистов по этике. Независимо от того, окажется ли исследование обоснованным или продуктивным, оно все равно на первый взгляд продолжает раздвигать границы биологических и генетических исследований.

Хотя Китай уже допустил ошибку с ученым Хэ Цзюанькуем, который отредактировал гены двух младенцев, о чем подробно рассказывала моя коллега Дарья Елецкая, открытые законы страны в целом позволяют проводить более смелые эксперименты.

Так или иначе, в будущем трансгенная биотехнология имеет все шансы стать революционным шагом в борьбе с широким спектром заболеваний и расстройств. А как вы думаете, стоит ли ученым проводить подобные эксперименты или же наука перешла допустимые этические границы? Ответ будем ждать в комментариях к этой статье, а также в нашем уютном Telegram-чате.

Ученые вырастили мышей, рожденных из клеток двух самцов

Японские ученые из университета Осаки заявили о том, что вырастили крысят, рожденных от двух отцов. Но как такое возможно без женской половой клетки (яйцеклетки)? Разумеется, это невозможно, однако ученые смогли создать яйцеклетку искусственно из мужской клетки путем ее редактирования. Впоследствии эти яйцеклетки были оплодотворены, в результате чего родились семь мышат. Ученые рассчитывают, что в течение ближайших десяти лет эту технологию можно будет использовать на людях. Кроме того, она позволит изучить процесс образования гамет из яйцеклеток и сперматозоидов, который по сей день мало изучен, так как происходит в утробе матери.

В чем сложность создания искусственной яйцеклетки

Ранее мы неоднократно рассказывали как ученые из стволовых клеток, или клеток предшественников получают другие нужные им клетки. Такая возможность обусловлена тем, что стволовые клетки не имеют определенной спецификации. В результате ученые просто придают им ту или иную специализацию. К примеру, не так давно мы рассказывали о том, что при помощи стволовых клеток ученые создали органоид человеческого мозга и пересадили его в мозг крысе. Однако получить таким же способом яйцеклетку, то есть первичную клетку из которое зарождается жизнь, крайне сложно.

Искусственно получить яйцеклетку, способную оплодотворяться, гораздо сложнее, чем другие виды клеток

Дело в том, что яйцеклетки гораздо более сложные, чем все остальные клетки. Они содержат генетические инструкции, которые образуют все остальные части организма. Поэтому искусственное создание яйцеклетки и ее оплодотворение можно считать серьезным шагом в генной инженерии.

Как ученые создали яйцеклетку из мужских клеток

В своей работе ученые использовали клетки-фибропласты из кончиков хвостов взрослых мышей. Это клетки соединительной ткани, которые синтезируют вещества, необходимые для клеток кожи, такие как коллаген, эластин, гиалуроновая кислота и пр. Как правило, ученые используют именно эти клетки для редактирования. Ранее мы рассказывали о том, как путем редактирования фибробластов ученые клонировали корову.

На этот раз японские исследователи перепрограммировали клетки-фибропласты, что позволило получить первичные стволовые клетки. Затем они удалили в этих клетках Y-хромосомы и продублировали X-хромосомы. То есть из мужской клетки с XY хромосомами получили женскую клетку с XX хромосомами. Но на этом работа не закончилась.

Для получения яйцеклеток ученые отредактировали клетки-фибропласты

Перепрограммированные клетки ученые окружили клетками яичников самок. Они каким-то образом поддерживают развитие яйцеклетки. В результате спустя 11 дней в лабораторных условиях созрели готовые к оплодотворению яйцеклетки. Ученые пока не знают каким образом клетки яичников влияют на созревание яйцеклетки и не могут создать их искусственно. Поэтому они были взяты из эмбрионов, о чем исследователи сообщают в журнале Nature.

Что касается выращивания эмбриона внутри яйцеклетки, то с этой задачей тоже уже могут справиться самцы. В итоге из оплодотворенных клеток, как мы сказали выше, родились мышата. По словам самих исследователей, они выглядят вполне здоровыми, то есть ученым удалось добиться поставленных целей, но пока только промежуточных. Главная же цель искусственно получить человеческую яйцеклетку.

От двух мышей-отцов родились здоровые мышата

Зачем создавать искусственную женскую яйцеклетку?

Зачем нужно искусственно фабриковать человека, когда любая баба может его родить когда угодно?! говорил Филипп Филиппович Преображенский, герой фантастической повести Михаила Булгакова Собачье сердце. Но на самом деле он был не совсем прав. Многие люди испытывают проблемы бесплодия, которые данная технология помогла бы решить. Кроме того, ученые собираются таким образом помочь рожать детей однополым партнерам.

Переходите по этой ссылке прямо сейчас, чтобы подписаться на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Здесь вас ждет масса интересных материалов, подготовленных для вас нашей редакцией.

Однако вряд ли это произойдет в ближайшее время. Дело в том, что яйцеклетки даже у мышей получились не самого высокого качества на каждые 100 яйцеклеток только одна была способна к оплодотворению и живорождению. Очевидно, прежде чем перейти к испытаниям на людях, технология должна быть усовершенствована. Кроме того, препятствием наверняка станет этическая сторона вопроса. Напомним, что клонировать людей по сей день запрещено, хотя с технической точки зрения особых сложностей в этом нет.

Ученые вырастили рог оленя на голове у мыши

Регенерация тканей, то есть способность восстанавливать их, часто встречается в животном мире. Некоторые животные даже способны заново отращивать утраченные конечности. К ним относятся раки, у которых заново вырастают клешни. Иногда они даже сами себе отламывают клешню, если им угрожает опасность. Точно так же поступают ящерицы, только не с лапами, а своим хвостом который является частью позвоночника. Таких примеров можно привести массу, причем среди них можно упомянуть и человеке. Возможно кого-то это удивит, но у людей тоже регенерируются некоторые органы, например печень. Конечно, если полностью удалить печень, новая не вырастет, однако она способна восстанавливать до 75% своей массы. В меньшей степени, но тоже способны восстанавливаться легкие, поджелудочная железа и почки. К сожалению, конечности мы отращивать не можем, однако ученые надеются наделить людей и этой способностью. На пути к данной цели китайские ученые даже создали мышь с оленьими рогами.

Млекопитающие тоже умеют отращивать утраченные конечности

Организм людей не только неспособен отращивать новые конечности, но и вообще плохо справляется с восстановлением костей. Поэтому ученых интересуют ящерицы, тритоны и раки. Как мы сказали выше, последние могут отламывать себе клешню, когда чувствуют опасность. Причем, вполне возможно, что потеря конечности происходит не без боли. Тритоны, как и раки, тоже способны отращивать свои лапы. Причем эти животные не просто отращивают утраченные части своего тела, они делают это правильно, то есть новые конечности вырастают нужной формы, массы, с правильным расположением суставов и т.д.

В эволюционном плане ящерицы и тритоны находятся от нас далеко, так как они даже не являются млекопитающими. Однако некоторые млекопитающие тоже способны отращивать костную ткань. К примеру, это касается мышей, у которых заново вырастает фаланга пальца передней лапы. Кроме того, олени каждый год сбрасывают рога и выращиваю новые.

Тритоны, как и раки, способны отращивать утраченные конечности

Может показаться, что с рогами все намного проще, ведь у них нет точно формы, размера и суставов. Но на самом деле рога покрыты кожей, имеют огромное количество кровеносных сосудов и нервов. Впоследствии они все отмирают и костенеют, но изначально представляют собой достаточно сложную часть тела, включающую в себя ткани разных типов.

Как у оленей заново отрастают рога

Как и хвосты ящериц или лапы и тритонов, рога оленей вырастают из бластемы, то есть клеточной массы неспециализированных (стволовых) клеток. Впоследствии из них возникают различные ткани, которые образуют утраченную часть тела. Китайские ученые тщательно исследовали на клеточном уровне как появляются новые рога.

В ходе исследования ученые обнаружили в рогах оленей две группы необычных стволовых клеток, причем одна группа возникает из другой. Именно с них начинали образовываться новые рога. За некоторое время до того, как олень сбрасывает рога, количество этих клеток резко увеличивается. То есть к процессу отращивания новых рогов организм оленя начинает готовиться еще до того, как он сбрасывает старые рога.

Олени отращивают рога из особых стволовых клеток

После того как олень сбрасывает рога, его клетки-предшественники образуют вторую группу стволовых клеток. Они обладают отличной от предшественников активностью генов. Спустя еще несколько дней эти клетки начинают образуют клетки рогов, то есть костную и хрящевую ткань.

Как мыши отрастили рога

Выяснив как происходит процесс отращивания рогов у оленей, ученые стали сравнивать их стволовые клетки с аналогичными клетками других животных, способных отращивать конечности. В результате наибольшее сходство было обнаружено с клетками мышей. Причем оно оказалось настолько велико, что когда оленьи клетки второй группы пересадили на голову мышам, через 45 дней у них стал отрастать рог, похожий на рог оленя. Об этом исследователи сообщают в журнале Science.

У мыши начал расти рог из стволовых клеток оленя

Исследование подтверждает тот факт, что процесс регенерации на молекулярно-клеточном уровне у разных млекопитающих очень похожий. Поэтому, когда стволовые клетки оказались в чужом организме, они продолжили выполнять свою задачу. Разумеется, питательные вещества они брали из организма мыши. Ученые надеются, что в будущем удастся модифицировать стволовые клетки людей, чтобы они делились и образовывали кости и хрящи подобно клеткам оленей.

Если вы еще не подписаны на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, обязательно переходите по ссылке. Здесь вам ждет множество увлекательных материалов о науке, технике и высоких технологиях.

Способность заново отращивать конечность звучит, конечно, как фантастика, но ученые уже добились многого в плане модификации клеток. К примеру, не так давно мы рассказывали о том, что в лабораторных условиях мышь родилась от двух отцов. То есть ученым из мужской клетки удалось создать яйцеклетку, способную оплодотворяться.

С помощью костного мозга человечество оказалось на пороге репродуктивной эволюции

В 2007 году группа исследователей сообщила о поразительном открытии: они создали подобные сперматозоидам клетки из стволовых клеток, полученных из костного мозга человека. Однако два года спустя исследование было удалено из-за обвинений в плагиате. И вот, тринадцать лет спустя, способность создавать функциональную человеческую сперму из стволовых клеток остается задачей многих ученых во всем мире. Ведь это могло бы раз и навсегда решить проблему людей, у которых не получается зачать ребенка. И получить при этом надежду на дальнейшую эволюцию. И судя по результатам исследований, получить сперматозоиды из стволовых клеток гораздо реальнее, чем попасть в черную дыру.

Можно ли создать половые клетки из стволовых клеток

Ученые пытались выяснить, как создать функционирующие человеческие гаметы яйцеклетки и сперму из стволовых клеток в течение 20 или 30 лет, говорит Витторио Себастьяно, биолог из Стэнфордского университета, чьи исследования сосредоточены на репродуктивной биологии. Это поможет людям, борющимся с бесплодием, иметь детей, а ученые смогут раскрыть секреты человеческого развития. С 2007 года они добились значительного прогресса в этом направлении, создав здоровых детенышей мышей из гамет, генерируемых стволовыми клетками, и даже незрелые яйцеклетки человека. Но впереди еще долгий путь, прежде чем ученые смогут превратить костный мозг в человеческих младенцев.

Мы действительно пытаемся найти способы эффективно и надежно генерировать половые клетки, которые в краткосрочной перспективе можно использовать для зачатия детей, — говорит Себастьяно.

Чем это отличается от ЭКО

Когда в 1978 году родился первый ребенок, зачатый с помощью экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), это стало большим шагом вперед в репродуктивной науке и предвестником исследований стволовых клеток, проводимых сегодня. Но ЭКО не подходит для каждого человека или пары, пытающейся завести ребенка. Например, его нельзя сделать тем, кто родился без гамет или получил агрессивное лечение рака в молодом возрасте. Новый научный метод предоставит этим людям новый шанс на рождение своих детей.

Следующий важный шаг был сделан в 2000-х годах, когда были созданы индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Эти клетки получают из клеток крови или кожи и перепрограммируют, чтобы превратить их в эмбриональные клетки, которые смогут развиваться в организме. С тех пор исследователи пытались выяснить, как превратить эти эмбрионоподобные клетки в функциональные сперматозоиды и яйцеклетки.

Колония индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, используемых для лечения редкого генетического заболевания — анемии Фанкони.

По словам Себастьяно, эта работа отчасти осложнялась тем, что ученые не могли полностью понять, что происходит с человеческим эмбрионом во время нормального развития. Ученые разбирают этот процесс на мышах, потому что грызунов легко изучать в лаборатории. Но этические ограничения и технические факторы (например, доступ к эмбрионам в нужный момент) затрудняют изучение этого явления на людях.

Искусственно выращенные яйцеклетки

Несмотря на препятствия, ученые добились значительного прогресса за последние 10 лет. В 2012 году группа исследователей в Японии создала оплодотворенные яйца мышей из стволовых клеток и использовала эти яйца для выведения здоровых мышей. Таким образом ученые показали, что можно заставить эти клетки стать полностью функциональными яйцеклетками или спермой.

Группа ученых смогла превратить стволовые эмбриональные клетки мыши в клетки, функционирующие как сперматозоиды.

В 2018 году та же группа японских ученых совершила еще один крупный прорыв. Используя клетки крови человека и технику плюрипотентных стволовых клеток, им удалось произвести человеческую яйцеклетку.

По словам ученых, аналогичные попытки предпринимаются и для создания спермы. На протяжении многих лет проводилось несколько экспериментов создать спермоподобные клетки, в том числе во время исследования костного мозга в 2007 году. Вероятно, в ближайшие несколько лет мы сможем генерировать полностью функциональные сперматозоиды и яйцеклетки. Однако вопрос будет в том, как ученые проверят качество этих гамет.

Первый в истории науки эмбрион, созданный без готовых яйцеклеток и сперматозоидов. Достичь этого получилось благодаря выращиванию эмбриона из стволовых клеток прямо в чашке Петри на микроскопическом 3D-каркасе из геля.

Чем опасно выращивание детей из стволовых клеток?

Единственный способ полностью оценить качество и функциональность спермы или яйцеклетки — это использовать их, то есть попытаться оплодотворить другую гамету и произвести на свет ребенка. Вот почему к этой работе нужно подходить с особой осторожностью. Как только ученые разработают методы, которые, по их мнению, производят зрелые человеческие яйцеклетки и сперму, следующим шагом будет тестирование этих наработок на приматах. Таким образом исследователи могут проследить всю жизнь отдельных животных, выращенных с помощью этого метода, чтобы увидеть, не возникнут ли какие-либо неожиданные проблемы, говорит Себастьяно.

Если вам интересны такие исследования, подпишитесь на нас в Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!

Биолог не сомневается, что однажды эти стволовые клетки могут помочь людям, борющимся с бесплодием, произвести на свет здоровых детей. Конечно, есть также важные этические соображения, которые необходимо тщательно учитывать. Он отмечает, что этот метод может повлиять на человеческую жизнь на уровне поколений. И многие люди также обеспокоены другими последствиями в будущем, такими как способность создавать дизайнерских младенцев или производить потомство из волос, украденных у ничего не подозревающих знаменитостей. Необходимо начать прорабатывать медицинские и юридические вопросы, связанные с этим методом, сейчас, прежде чем он станет жизнеспособным.

Очевидно, существует необходимость в создании детей данный способом, но поскольку мы действительно имеем дело с очень уникальным типом клеток нам нужно быть осторожными.

Ученые создали чип, который умеет программировать клетки

Одно из самых важных достижений медицины за последние годы это использование стволовых клеток для лечения человеческих болезней. Этот тип клеток в человеческом организме большом количестве имеется только на стадии эмбриона. Они способны превращаться в клетки разных тканей, поэтому в период развития из них создаются органы человека. С возрастом их становится все меньше, человеческий организм перестает восстанавливаться, стареет и умирает. Но вот уже несколько лет ученые создают стволовые клетки из уже сформировавшихся тканей, используя для этого самые высокие технологии. Этот процесс сложен и опасен тем, что в ходе процесса могут возникнуть раковые клетки. Но недавно американские ученые разработали чип, который программирует живые клетки на выполнение других функций. Стадия стволовой клетки минуется, побочных эффектов нет, но результат оказывается таким же.

Как создаются стволовые клетки?

У человека есть несколько естественных источников стволовых клеток: костный мозг, жировая ткань, а также кровь из пуповины. Сегодня некоторые родители платят деньги за то, чтобы у их детей взяли образцы пуповинной крови для консервации. Таким образом они обеспечивают отпрыскам возможность использовать содержащиеся в этой крови стволовые клетки для лечения возможных заболеваний в будущем. К сожалению, на сегодняшний день это довольно новая технология и сведений об успешном использовании пуповинной крови нет.

Стволовые клетки могут спасти жизнь, но их создание очень дорогая услуга

Зато ученые уже применяют на деле стволовые клетки, созданные в лабораторных условиях. В ходе этого процесса ученые берут образцы уже сформированных клеток из глубоких слоев кожи. Они помещаются в оборудование для программирования клеток при помощи языка Cello. Отличие от обычного программирования в этом случае заключается лишь в том, что вместо числовых данных исследователи работают с входящими в состав ДНК нуклеиновыми кислотами. Внося в них новые данные, ученые подвергают сформированные обратному развитию и превращают в стволовые.

При использовании стволовых клеток могут возникнуть серьезные побочные эффекты

Весь этот процесс занимает довольно много времени и обходится пациентам в круглые суммы. Вдобавок к этому, в процессе изменения генетических данных могут развиться раковые заболевания.

Читайте также: Что такое стволовые клетки и зачем они нужны?

Чип для лечения людей от опасных болезней

Чтобы решить эту проблему, недавно ученые из Медицинской школы Университета Индианы создали чип, который способен самостоятельно перепрограммировать клетки для выполнения других задач. На одной стороне чипа имеются крошечные иглы, а на другой прямоугольный контейнер с генетическими данными. Под воздействием электричества, новая генетическая информация проникает в клетки под чипом и заставляет выполнять другие функции. В общем, из обычных клеток кожи можно сделать кровеносные сосуды, нервные клетки и так далее.

3D-изображение созданного чипа

Автор научной работы Чандан Сен (Chandan Sen) предлагает следующий способ применения новой технологии. Допустим, человек попал в дорожную аварию и получил серьезные травмы. Его кровеносные сосуды были сильно повреждены и к некоторым органам перестала поступать кровь. В этом случае врачи смогут вставить чип, создать из уцелевших клеток кожи кровеносные сосуды и вылечить человека. Такой метод лучше донорства, потому что ткани создаются из родных для человека материалов вероятность отторжения и возникновения последующих проблем минимальна.

Вариант расположения чипа на теле человека

По данным издания New Atlas, технология разрабатывалась на протяжении пяти лет. Сегодня ученые уже готовы вывести созданный чип из стадии прототипа и заняться тестированием финальной версии на людях. Только вот для этого им нужно дождаться разрешения от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Когда устройство можно будет использовать в клинических условиях, ученые надеются при помощи него лечить повреждения головного мозга, повреждения нервов и другие серьезные заболевания.

Видео с описанием технологии

Многие люди очень боятся слова чипирование, но ученые с каждым годом используют чипы для лечения болезней. Относительно недавно я рассказывал о том, как чип на поверхности головного мозга позволит парализованному человеку снова начать говорить. Подробности читайте по этой ссылке.

Последние комментарии