Дін клеткалары, алу технологиялары және қолдануы

Эмбриональды дін клеткалары

1998 жылы клеткалық терапия саласында бір жетістік болды – американдық ғалымдар Д.Томсон және Д.Беккер адамның ұрықтық дін клеткаларын бөліп алып осы клеткалардың бірінші дақылдарын өсірді. ХХ ғасырда биологияның үш маңызды ашылу енбектерінің бірі бұл адамның ұрықтық дін клеткаларын бөліп алуы. Келесі екі жетістіктер – ДНҚ екі спиральді туралы және адам геномы шешілуі.

Д. Томсон алғаш рет адамның жасанды ұрықтандыру процедурасынан қалған имплантацияға бастауыш ұрықтардың бластоциттерінен ЭДК бірнеше бағыттарын ажыратып алған. Дульбекко-Игла қоректік ортасында микроманипулятор көмегімен 5-10 ұрықты эмбриобласт және трофобластқа бөледі, эмбриобласт клеткаларын жинап алып таңбаланған антиденелер көмегімен визуализация жасайды.

Диспаза-коллагеназа көмегімен эмбриобластты клеткалар суспензиясына айналдырады да үш цитокиндер (LIF, IL-6, SCF) - өсу факторларын қосқан арнайы қоректік ортада дақылдандырады. Жетілген клеткалардан айырмашылығы, ЭДК клон құрып өседі, оларды қайтара пипетирлеумен ажыратады, жаңа клондар 5-7 тәулікте суспензияланған дақылда пайда болады. ЭДК максимальді өсу жылдамдығы 10-15 клеткалар сатысында клондарды қайтара суспензирлеу арқылы іске асады. Әр клонды бөлек микрошұнқырларға ауыстырып 40-50 клеткалы агрегатқа дейін өсіреді. Осындай істерді пассаж жасап көп рет қайталайды, диаметрі 6-см табақшасында 5-10 млн клеткаларға дейін тығыздандыру арқылы дақыл көлемін үлғайтады. Пассаж жасау арқылы адамның ЭДК 10 клоны ажыратылған, 100 пассажда олар өздері теломеразасының жоғары активтілігін, клеткалар бөлінуінің жоғары темпін, минимальды фенотипі және тотальды потентілігін (350 мамандырылған бағытта –эктодерма, мезодерма және энтодерма туындылары - дифференциациялау қабілеті) сақтай алды.

ЭДК дифференциациясы қоректік орта ауыстырылуымен, сарысулар қосуымен және ортадан LIF элиминациялаудан басталады. Осындай үрдіс клеткалардың қалыпқа жабысуымен басталады, себебі клетка ядросына сырттан сигнал жіберу кезінде цитоскелет пен адгезия рецепторлары маңызды роль атқарады. Бірнеше пассажда адамның ЭДК шексіз пролиферациясы барысында кариотипі тұрақты сақталынады. Мамандырылған соматикалық клеткалардан айырмашылығы, ЭДК келесі дифференциациясыз уникалды гендік потенциалын сақтайды. Осы клеткалар қоршаған микроортасымен байланысу үшін минимальды фенотипі және рецепторлар мен бағдарламалардың минимумы бар, себебі транссигнализацияның 500 генінің тек 5% ғана пролиферацияланатын ЭДК экспрессияланған. Осындай тікелей өлшемдер клеткалық бағыттардың мамандандырылу және рестрикция «бағдарламаларын» ажыратып тастауынан ЭДК тотальды гендік потенциалын сақтауын дәлелдейді.

Дақылда ЭДК екінші маңызды сипаттамасы – жетілмеген клеткалар фенотипі ерекшеліктеріне байланысты олардың шексіз пролиферация потенциалы. Дақылда ЭДК шексіз пролиферациясы және екіншілік дифференциация потенциалы донор ағзалары мен феталді тіндер трансплантация орнына жаңа «био шикі зат» өндіру мақсатында қолдануы басталды.

Жаңа био шикі затқа медицинаның сұранысы шексіз: қазіргі уақытта адамдардың 10-20% ғана ағзаларын тиімді ауыстырып салуынан сауығып кетеді. Адамдардың 70-80% операцияны қүту кезінде емдеусіз қайтыс болады. ЭДК донор ағзаларынан жетістігі, оларды пациент клеткаларынан өсіріп алуға болады. Дін клеткалары барлық ағзалар мен тіндерде зақымдануларда жойылған клеткаларды ауыстырып жаңартады. Олардың мақсаты адам организмін туғаннан бастап қалпына келтіріп отыру. Қартаюдан немесе ауыр өтетін аурулар салдарынан босансыған дін клеткалар қоры организмнің өздігімен қалпына келу мүмкіндігінен айырады. Сондықтан кейбір ағзалардың жұмысы тиімді болмайды.

Дифференциация қабілетілігі бойынша дін клеткаларының жіктелуі:
- тотипотентті клеткалар барлық эмбрионның және экстра-эмбрионды клеткалар типтерін құрайды. Оларға ұрықталған ооцит және 2-8 клеткалық сатыдағы бластомерлер жатады;

- плюрипотентті клеткалар эмбрионның барлық типтегі клеткаларын құрайды – эмбрионның дін клеткаларын ( ES- embryonic stem);

- дін клеткаларының басқа типтері ересек организмнің жетілген ағзаларында орналасады (adult stem cells). Олар мульти-ден бастап унипотентті-ге дейін дифференциацияға қабілетті құбылмалығы бар.

Бөліп алу көзі бойынша дін клеткаларының жіктелуі:

1. Эмбрионның дін клеткалары (ЭДК) – жас ұрықтың клеткаішілік массасы (бластоциттер дамуының 4-7 тәуліктік сатысында).

2. Фетальді дін клеткалары– аборталған материалдан алынған 9-12 апталық дамыған ұрық клеткалары.

3. Ересеек организмнің дін клеткаларын сүйек кемігінен, шеткі қанынан, мұрын қуысының кілегей қабатынан, майлы тіндерден, терінің фибробластары мен дермасынан алуға болады. Оларды топтастырады:

- гемопоэтикалық дін клеткалары (ГДК) – мультипотентті дін клеткасы, қанның барлық клеткаларына бастау болады - эритроциттерге, В-лимфоциттерге, Т-лимфоциттерге, нейтрофилдерге, базофилдерге, эозинофилдерге, моноциттерге, макрофагтарға және тромбоциттерге. ГДК сүйек кемігінен басқа жүйелі қанайналымда және қанқа бұлшықеттерінде табылған; ересек дін клеткаларының жалпы саны – сүйек кемігіндегі 10-15 мың. клетканың 1 клеткасы, ал қанның қандай да болмасын клеткасына айналатын ГДК одан да аз (оған 17-19 бөлінулер қажет), – сүйек кемігінің 100 мың клетканың тек біреу;

- мезенхималық дін клеткалары – барлық мезенхималық тіндерде кездесетін мультипотентті региональды дін клеткалары (негізінен сүйек кемігінде), мезенхималық тіндердің әртүрлі типтегі мезенхималық тіндерге және басқа да ұрықтық қабаттар клеткаларына дифференциациялау қабілетті (сур.9);

Сурет 9. Адамның майлы тінінен алынған мультипотентті мезенхималық стромалы клеткалар (ММСК), (http:// www.stemcellr).

- стромалық дін клеткалары – мезенхималық табиғаты бар сүйек кемігі стромасын құрайтын ересек организмнің мультипотентті дін клеткалары (гемопоэзді ұстап тұрады);

- тінге спецификасы бар дін клеткалары - әртүрлі тіндерде орналасады және ең алдымен, олардың клеткалық популяция алмасуына жауап береді, бұзылыстарда бірінші болып белсенеді. Тері және қанқа бұлшықеттер, нерв жүйесі, миокард, асқорыту жолдарының эпителий дін клеткалары, мезенхималық тіндердің (сүйек - остеоциттер, шеміршекті - хондроциттер, майлы - адипоциттер) және дәнекер тіндерінің басқа клеткалар типтерінеде тінге спецификасы бар дін клеткалары табылған.

ЭСК қалыпты кариотипін және дифференциацияланбайтын жағдайын сақтай отырып шектен тыс көбею қабілеттілігімен сипатталады. Олар дененің барлық мамандырылған клеткалар типіне дифференциациясы потенциалы қабілеттілікке ие. Плюрипотенттілік және ерте дамуымен байланысты транскрипциялық профилді білу олардың даму потенциалын және дифференцирленген емес жағдайды ұстап тұруына жақсы түсінуге қажет (сур.10).