6 лекций биолога Сергея Киселева о современных исследованиях в области клеточных технологий
Интенсивное развитие биологических наук привело за последние несколько лет к возникновению новых технологий, призванных стать основой медицины XXI века. В первую очередь к ним относятся генные и клеточные технологии, которые сегодня практически неотделимы друг от друга. Введение работающих генов в клетку заставляет ее изменить свою функцию, например стимулировать иммунную систему организма. На основе этого принципа сегодня разрабатываются противоопухолевые вакцины. С помощью генов можно изменить судьбу клетки и перевести ее в эмбриональное состояние, когда она обретает свойство плюрипотентности — возможность опять создать целый организм. Эта простая технология дает возможность получать для каждого индивидуальные стволовые клетки. Однако далеко не всегда мы можем точно повторить условия специализации стволовых клеток, которые существуют в организме, наряду с генетикой существенное влияние на конечную функцию клеток начинает оказывать эпигенетика. Оказывается, что еще очень много остается неизученным, но это не мешает с осторожностью использовать генную и клеточную терапию в клинических испытаниях достаточно большого спектра заболеваний.
Способы получения плюрипотентных клеток
Биолог Сергей Киселев о выращивании плюрипотентных клеток, генетическом репрограммировании и «магическом коктейле Яманаки»
В природе эти плюрипотентные клетки существуют во время индивидуального развития, но они существуют очень короткий период времени. У человека эти клетки существуют на стадии эмбрионального развития, которая называется бластоциста, и существуют часов двенадцать. После этого они начинают специализироваться — до этого они еще не плюрипотентные, а после этого они уже теряют плюрипотентность, становятся мультипотентными, и происходит развитие организма.
Эпигенетика и стволовые клетки
Биолог Сергей Киселев об эпигенетическом наследовании, специализации плюрипотентных стволовых клеток и невозможности клонирования иммунной системы
Эпигенетика находится повсюду и начиная с нашего рождения. Например, мы возникаем из одной-единственной клетки или из группы плюрипотентных стволовых клеток, потом они специализируются в тот или иной тип тканей. И эти клетки должны запомнить, в какой тип ткани они специализировались, чтобы на протяжении всей жизни формировать именно тот тип ткани. То есть они должны попасть в определенные окружающие условия, которые зафиксируют их эпигенетическое состояние, определенную работу их генома.
Новые технологии в лечении болезней зрения
Биолог Сергей Киселев об амаврозе Лебера, возрастных заболеваниях глаз и трансплантации эмбриональных стволовых клеток
В 2009 году в Соединенных Штатах было одобрено начало клинического испытания клеток пигментированного эпителия ретины, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека, для восстановления зрения. Первая фаза клинических испытаний завершилась в конце 2014 года. Очень небольшое количество пациентов было взято в исследование — всего 18 человек, если мне не изменяет память, и более чем у половины остановилась дегенерация и произошло улучшение зрения.
Новые возможности в лечении нейродегенеративных заболеваний
Биолог Сергей Киселев о репрограммировании клеток, моторных нейронах и новом подходе к разработке лекарств
Сегодня очень хорошо развиваются исследования в области изучения такого нейродегенеративного заболевания, как Паркинсон. В недавно проведенном исследовании — оно было проведено в 2012 году — было выявлено несколько лекарственных субстанций, которые могут быть потенциально использованы, и уже идут подобные клинические испытания для лечения больных паркинсонизмом, но с определенными генетическими мутациями. Что нам дали новые клеточные технологии? Они, по сути, дали нам возможность перенести часть мозга из организма в лабораторию исследователя.
Выращивание органоидов
Биолог Сергей Киселев о плоских и трехмерных культурах, методах создания искусственных органов и проблемах биопечати
Великим достижением самого начала XX века было то, что люди научились культивировать клетки человеческого организма, млекопитающих вне организма. Для этого они использовали чашки Петри, то есть плоские поверхности, куда высаживали эти клетки. Вообще вначале это культивирование происходило даже в висячей капле, без поверхности, то есть капля свешивалась, и в этой капле, ни к чему не прикрепленной, отдельно плавали клеточки. Потом техника стала совершенствоваться, и мы научились растить клетки на поверхности так, что нам стало удобно смотреть на них в микроскоп, наблюдать, что происходит.
Возможности стволовых клеток взрослого организма
Биолог Сергей Киселев об истории открытия стволовых клеток, трансплантации фибробластов кожи и культивации стволовых клеток кишечника
Открытие стволовых клеток взрослого организма и, в частности, клеток крови тотчас же было подхвачено медиками-экспериментаторами. И если первые эксперименты по обнаружению стволовой клетки крови на мышах были проведены в 1961 году, то уже в конце 60-х годов начали трансплантировать костный мозг, который как раз и содержал стволовые клетки крови. Причем начали трансплантировать очень успешно, и практически с самого начала подобные трансплантации стали помогать людям, которые либо были облучены, либо имели онкогематологические заболевания.
Диалоги: Природа стволовых клеток
Беседа биологов Евгения Шеваля и Марии Шутовой об истории изучения стволовых клеток, их роли в лечении онкологических заболеваний и репрограммировании
Сергей Киселев
доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией эпигенетики Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
