Стволовые клетки проблемы клонирование Лекция 10

Стволовые клетки, проблемы клонирование Лекция № 10

ВОПРОСЫ • Что такое стволовые клетки? • Какие известны типы стволовые клетки? • Что такое клонирование? • Какие существуют виды клонирования? • В чем опасность репродуктивного клонирования? • Где могут быть использованы СК? • Какие перспективы клонирования?

КЛОН- clone, twig - веточка, побег ТИПЫ КЛОНИРОВАНИЯ 1. Эмбриональное -близнецы, броненосцы, Ганс Шпеман, 1938; Вилладсен, 1953; Келли , 1970 -1975; Мак. Ларен , 1978 2. Клоны из ядер соматических клеток Г. В. Лопашев, 1945; Бриггс, Кинг, 1952 -1954, Дж. Гёрден, 1960; Давид Рорвик «Мальчики Бразилии» , 1978; Хоппе, Иллменси, 1979

Новая эра в клонировании • 1997 - Ян Вильмунт (Эдинбург, Шотландия)Долли • 1997 -1998 - Руизо Янагимачи ( США)-мыши • 1997 - Менг и др. (США)-клонирование макаки из 2 х клеток ( 2004 -724 попытки безуспешны ) • 1998 Юкио Тсунода ( США) 8 телят • 2000 Фирма- Therapeutic Plc - 5 поросят • 2001 - клонированы овцы, мыши, крысы, свиньи, коровы, кролики, обезъяны • «The Second Creation” I. Wilmut, K. Campbell. C. Tudge 2000

Факторы успеха клонирования • Ядро соматической клетки на стадии G 0 или G 1 • Голодание репрограммирует геном, стирает импринтинг, открывает хроматин для факторов транскрипции) • Трансплантация в ооцит, а не в зиготу • (Фактор Дозревания Ооцита -MPF) • Cпособы введения соматического ядра • (слияние клеток, инъекция 2 х канальной пипеткой) • Способы активации яйцеклетки (электрический импульс, соли стронция)

Опыты Дж. Гердона по трансплантации ядер лягушки

Cхема опытов Яна Вильмута по получению овечки Долли

Удаление ядра яйцеклетки, трансплантация соматической клетки

2000 - клонированы 5 поросят, мутантных по гену α 1 -3 гал трансфераза 2004 «Переворот в науке или шаг в пропасть? »

Факторы риска при клонировании млекопитающих. Различные клонированные гены человека были интегрированы в геном сельскохозяйственных животных с целью получения биологически активных лекарственных веществ

Осложнения при клонировании животных • Высокая эмбриональная смертность (98 -99%) • Перенашивание, гигантизм • Аномалии плаценты, гидроаллантоис • Нарушение иммунных взаимоотношений между матерью и плодом • Повышенная антенатальная смертность, анемия, атрофия тимуса • Аномалии почек, сердца

Do not clone humans! R. Jaenisch, Ian Wilmut Science 2001, v. 291, p, 2552

Варианты клонирования человека I. Репродуктивное клонирование путем пересадки соматических ядер в энуклеированные яйцеклетки «Клонирование человека невозможно, но оно неизбежно» II. Терапевтическое клонирование -клеточная терапия: - эмбриональные стволовые клетки - соматические стволовые клетки (клетки пуповинной крови, клетки костного мозга, пр. )

История стволовых клеток • Начало ХХ века А. В. Максимов • 70 е годы ХХ века Александр Фриденштейн • 1970 – первая трансплантация СК • 1988 - первая трансплантация СК пуповинной крови (ПК) • 1992 –первая коллекция СК ПК • 1993 – первый банк-регистр СК ПКобразцов >10 000 • 1998 – первая линия ЭСК • Общая мировая коллекция СК ПК > 300 000 образцов Ежегодно > 500 трансплантаций СК ПК Создаются « именные» банки СК ПК Источники СК : пуповинная кровь, вартониев студень , стромальные клетки костного мозга, клетки жировой ткани, амниоциты

Эмбриона после ЭКО могут быть использованы для получения устойчивых линий эмбриональных стволовых клеток путем культивирования ВКМ бластоцисты Клетки биоптатов больного культивируются вне организма, используются как доноры ядер, которые трансплантируются в зиготы и используются для получения клонов эмбриональных стволовых клеток конкретного пациента

Лечение наследственной болезни ( анемии Фанкони) трансплантацией стволовых клеток пуповинной крови HLA+ пуповинная кровь здоровые HLA- больные JAMA Verlinsky et al, 2001, V. 285, N 24, p. 3130 -3133

HAPPY 2003

Сложности клонирования • Индивидуальные эмбриональные стволовые клетки – 2004 , Южная Корея. Клоны ЭСК из 19 бластоцист из 66 яйцеклеток женщиндобровольцев - сенсация профессора. Хван (Южная Корея) • Декабрь 2005 –фальсификация проф. Хвана (не проверил, подменил, выдал желаемое за действительное и пр. ) • Клонирование человека невозможно, но оно неизбежно 1. клонирование во имя будущего 2. Н. Занос, С. Антониори, Б. Буаселье – клонирование человека вопрос месяцев, дней 3. клонирование слишком опасно ( 10 000 генов плаценты мышей 250 генов экспрессируются неправильно • Верховный Суд UK – клонированный организм не является эмбрионом и не будет признан человеком • Вирусные болезни свиней опасны для человека в случае донорства органов

GENOTHON, Evry, France Терапия стволовыми клетками 1. Хорея Гентингтона –клинические испытания трансплантации клеток эмбрионов человека 6 -7 н. развития , ЭСК – на мышах – биол. моделях ХГ 2 Миодистрофия Дюшенна– ЭСК в сердце эмбриона крысы как модель, клинические испытания -2009 г. 3. . Миотоническая дистрофия – мутантные СК, терапия с помощью и. РНК 4. Трансфекция ЭСК –для лечения мышечных дистрофий, кардиомипатий Июль 2006 г.

Какие заболевания пытались лечить стволовыми клетками в 2007 г. ? • Острые лейкозы у детей • Рассеянный склероз • Красная волчанка • Ревматоидный артрит • Склеродермия • Болезнь Паркинсона • Инфаркты миокарда • Ожоги • Диабет Европа 1000 115 54 119 37 ? ? Россия 100 10 4 2 0 ? 53 6 2

НОВОСТИ О СК и ЭСК -2007 год • Успешное лечение диабета 1 (иммунносупрессия СК) • ЭСК из неоплодотворенных яйцеклеток человека • ЭСК (СК? ) из амниоцитов • Восстановление сердечных клапанов • Лечение инфаркта миокарда ( в эксперименте) • Мыши клонированы из гранулоцитов • Клонированы обезьяны Maca Rhesus • Найдены гены регуляции плюрипотентности и пролиферативной активности ЭСК –Nanog. Oct-4, FOXD 3, SOX-2 • Обнаружена высокая мутабельность ЭСК

Новости ЭСК 2008 г 1. Компания Stemagen (США) – клонирование человека до стадии бластоцисты из ядер эпидермиса кожи 2. ЭСК предварительно активировали в стволовых клетках ген Pax 3 и успешно лечили МДМ у мышей 3. Впервые получено потомство от клонированной собаки Snappy 4. В Австралии выдана первая в мире лицензия на клонирование человека ( цель – получение ЭСК) 5. Одной стволовой клетки достаточно для восстановления целой мышцы (Стэнфорд, США) 6. СК вызывали опухоль мозга у ребенка в России

ИНДУЦИРОВАННЫЕ ПРЛЮРИПОТЕНТНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ (i. PSC) -2009 2006 экспрессия 4 х генов -- c-Myc, Sox 2, Oct 4, и Klf 4 - превращает фибробласты кожи в индуцированные плюрипотентые стволовые клетки –i. PSC (доставка с помощью вирусного вектора) Hans Scholer 2008 – для получения i. PSC достаточно 2 х генов: Oct 4, и Klf 4; в 2009 – для индукции i. PSC достаточно одного гена - Oct 4 2009 - для получения i. PSC достаточно ввести в клетки белковые продукты этих генов Shinya Yamanaka

БОЛЕЗНИ – КАНДИДАТЫ ДЛЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕРАПИИ - 2009 г. AIDS/HIV В США- 510 – компаний ALS -боковой амиотрофический склероз вовлечены в клеточную Alzheimer's Disease Anemia терапию; 138 – в терапию Anti-Aging Treatment стволовыми клетками и 60 Arterial Hypertension Cancer академических институтов Diabetes Treatment Duchenne Muscular Dystrophy and Other Types of Myopathy Idiopathic Encephalopathy FDA одобрила 2 проекта ЭСК: Liver Diseases Multiple Sclerosis Treatment Лечение повреждений спинного мозга Parkinson Treatment ( фирма Gedeon) Rheumatoid Arthritis SMA Advanced Cell Technology (АСТ) Ulcerative Colitis. Crohn’s Disease Лечение дегенерации сетчатки

ВЫВОДЫ • Терапевтическое клонирование и технологии стволовых клеток стремительно развиваются и заслуживают всемерной поддержки • Клонирование человека официально запрещено в США(1997) , в странах Европы -1999(кроме UK) и России (2002) • 75% сотрудников частных ЦВРТ поддерживают идею клонирования. «Клонирование человека невозможно, но оно неизбежно» • Иллюзия клонирования человека порождает множество трудных медицинских, юридических и социальных проблем

АРГУМЕНТЫ ПРОТИВ КЛОНИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА • • • Зачем Клон? В мире вполне достаточно Меня Одного Если Клон - все равно не Я , так зачем же Он? Две категории людей мечтают о клонировании - законченные эгоисты и отчаявшиеся неудачники • Вегетативное размножение эволюционно несовершенно, эмоционально менее яркое и привлекательное, чем половое. Даже микробы это поняли… • Повторно навязывать свой геном Природе безответственно, безнравственно и глупо • Повторенье - мать ученья" к клонированию не относится • Не пытайся обмануть Естественный Отбор: добром это никогда не кончалось В. Баранов 30. 12. 02