Соматические, половые, стволовые клетки, взрослые и эмбриональные стволовые клетки

Перед тем как мы начнем обсуждение стволовых клеток, необходимо остановиться на некоторых основных типах клеток многоклеточного организма. Согласно представлениям классической биологии клетки подразделяются на соматические и половые. Соматические клетки, из которых состоят ткани нашего организма, содержат две копии каждой хромосомы и называются диплоидными, то есть содержат двойной набор хромосом. К половым клеткам относятся яйцеклетки и сперматозоиды (спермин). В них присутствует только одна копия каждой хромосомы, то есть такие клетки являются гаплоидными. В результате слияния половых клеток в процессе оплодотворения восстанавливается двойной набор хромосом, и клетки становятся диплоидными. Соматические клетки обычно высокодифференцированны. Дифференцированные клетки высокоспециализированны и полностью развиты. Они играют определенную роль в процессе жизнедеятельности. Строение этих клеток и проходящие внутри них химические процессы полностью подчинены выполняемой ими функции. Например, мышечные клетки имеют определенное строение, содержат специальные филаменты, которые позволяют им сокращаться. Эти клетки не могут быть заменены никаким другим типом клеток. Недифференцированные клетки более примитивны и не выполняют сложных функций.

Сравнительно недавно исследователи обнаружили, что недифференцированные клетки в органах располагаются среди дифференцированных соматических клеток. Недифференцированные клетки сохраняют способность к специализации. Такие клетки называются стволовыми. Стволовые клетки способны делиться неограниченное число раз. Они также сохраняют способность дифференцироваться в специализированные клетки. Однако стволовые клетки, найденные в данном конкретном органе тела, по-видимому, способны дифференцироваться в клетки только этого органа.

Впервые такие клетки были обнаружены в костном мозге. Их выделили и использовали в терапевтических целях. Стволовые клетки могут стать моноцитами, лимфоцитами, нейтрофилами, базофилами и эритроцитами. Они образуют клетки крови. Клетки, которые дают начало клеткам крови, называются гематопоэтическими клетками. Итак, стволовые клетки, найденные в костном мозге, называются гематопоэтическими стволовыми клетками. При пересадке костного мозга пациенты получают стволовые клетки, которые находятся в трансплантанте и посредством которых восполняется популяция различных типов клеток крови.

Стволовые клетки были также выделены из плодной ткани и умбиликальной крови. Стволовые клетки, находящиеся в тканях, рассматриваются как взрослые (соматические) стволовые клетки, просто потому что они не ведут свое происхождение от развивающегося эмбриона; стволовые клетки, происходящие от эмбрионов, называются эмбриональными стволовыми клетками. Плодные и умбиликальные стволовые клетки экспериментально использовались для лечения некоторых заболеваний. Их применение, по-видимому, может быть более многосторонним, чем в случае взрослых стволовых клеток, так как вероятность возникновения иммунного ответа в первом случае ниже.

Эмбриональные стволовые клетки образуются из оплодотворенных яйцеклеток. Как и взрослые стволовые клетки, эмбриональные стволовые клетки диплоидны. Они имеют полный комплект ДНК. В результате оплодотворения яйцеклетки формируется зигота. Эмбриональные стволовые клетки образуются достаточно рано в жизни зиготы и сохраняют способность давать начало любому типу клеток, необходимых организму. Это происходит вскоре после оплодотворения. В то время как зигота передвигается по фаллопиевой трубе матери и имплантируется в матку, клетки зиготы, все еще имеющие шарообразную форму, уже выбирают свою судьбу и больше не являются эмбриональными стволовыми клетками.

Первичной стволовой клеткой является оплодотворенная яйцеклетка — она может дать начало целому организму и отсюда называется тотипотентной. Эмбриональные стволовые клетки, полученные на ранних стадиях развития, могут дать начало любому типу клеток тела, но их нельзя индуцировать для развития целостного организма, по крайней мере с помощью существующих в настоящее время технологий. Поэтому они называются мультипотентными. Повзрослев, мы тоже имеем стволовые клетки. Однако они более специализированны, чем эмбриональные стволовые клетки, из которых произошли. Например, гематопоэтические стволовые клетки могут стать любой клеткой костного мозга. Кроме того, уже было показано, что они могут дать начало клеткам печени и почек. Эти клетки плюрипотентны. Плюрипотентные стволовые клетки были выделены из мозга, мышц, кожи, желудочно-кишечного тракта, роговицы глаза, сетчатки глаза, печени и поджелудочной железы. По-видимому, существование таких клеток обеспечивает способность органов к частичному самовосстановлению.

Эмбриональные стволовые клетки