Стволовые клетки могут постоянно обновляться и преобразовываться в один или несколько конкретных типов клеток.С учетом способности стволовых клеток изменять все виды клеток в организме взрослого человека они действительно обещают стать бесконечным «классами» для замены тканей и органов человека.
Чтобы понять, почему стволовые клетки обладают такой способностью «измениться», нужно посмотреть на различия между клетками.В человеческом организме существует множество клеток, таких как нервные клетки в мозге, гепатические клетки в печени, сердечные миоциты в сердце, лейкоциты в крови и т. д.Они отличаются не только в функциональном отношении, но и внешней формой.Если вы «пробурите» клетку и «выгляните», вы обнаружите, что в разных клетках разные виды белка.Поскольку вся жизненная деятельность «исполняется» белками, типы белков в каждой клетке определяют не только структуру, но и ее функции.
Если белок сравнить с телеграммой, то ДНК - это шифровой код, определяющий содержание телеграммы.Поскольку различные клетки синтезируют различные белки, то разве их ДНК тоже отличается?Ответ может оказаться неожиданным: ДНК всех типов клеток имеет одинаковую структуру, что означает, что каждая клетка несет полный набор «генетического кода».Если у каждого вида клеток есть генетический код для всех типов белков, почему существует так много клеток с различными типами белков?
Секрет заключается в том, что ни одна клетка не может использовать все пароли, а вы используете одну часть пароля, а я - другую.В зависимости от используемого кода синтезируемые белки отличаются, а клетки, содержащие их, также отличаются.Таким образом, теоретически, если мы сможем переключить код, используемый двумя типами клеток, то одна клетка может превратиться в другую.По сравнению с этими клетками стволовые клетки - это клетки, находящиеся в «загодном» состоянии.Они могут изменяться в определенные типы клеток по мере необходимости.Дифференциация называется дифференциацией, когда однородные клетки превращаются в более чем два вида клеток, например, оплодотворенная яйцеклетка превращается в клетки печени, кардиомиоциты и т. д.
Их взаимосвязь может быть проиллюстрирована с помощью визуальной метафоры: клетки похожи на рестораны, белки в клетках - это блюда, приготовленные в ресторане, а ДНК - это рецепт.В каждой клетке каждого организма есть рецепты для приготовления всех блюд, которые были сделаны только в небольших частях, а большинство из них еще предстоит разработать.Стволовые клетки могут создавать новые блюда в любое время, когда это необходимо.
В человеческом организме стволовые клетки могут заменить поврежденные или умершие клетки только в нормальных условиях, и во многих заболеваниях они «уменьшаются» и не могут полностью выполнять свои функции восстановления.Кроме того, человеческое тело имеет строгие правила разделения работы клеток, каждая клетка может выполнять только задаваемую ей работу, не позволяя «вмешаться» в работу других клеток.В человеческом ухе всего несколько тысяч слуховых клеток.Когда некоторые из них повреждены, несмотря на десятки тысяч других клеток вокруг, они не могут заменить работу слуховых клеток, и слух человека может ухудшиться.Технология стволовых клеток заключается в том, чтобы преодолеть незаменимые ограничения между клетками и превратить стволовые клетки в «всемогущих спортсменов», способных заменить любой тип поврежденных или умерших клеток
Один из способов - извлечь готовые стволовые клетки, размножать их в искусственных условиях культуры, а затем «индуцировать» их в клетки, которые нам нужны, используя различные условия культуры.В настоящее время стволовые клетки человека могут быть получены из ранних эмбрионов, амниотической воды, пуповинной крови, костного мозга, тимозы, кожи, тонкого кишечника, мозга, глаз, поджелудочной железы, печени, жира, мышц и т. д.Однако количество имеющихся стволовых клеток в конечном итоге ограничено, и извлечение из них сложно.
Чтобы преодолеть эти трудности, ученые нашли альтернативный способ «создания» стволовых клеток из уже дифференцированных клетокВ 2005 г. Яманака из Института регенеративной медицины Киотского университета в Японии при помощи ретровирусов вставила четыре гена в клетки кожи мышей, которые, получив чужеродные гены, превратились в полипотентные стволовые клетки.К 2007 году исследователи из лаборатории Яманаки и Джеймса Томсона из Университета Висконсин в США смогли трансформировать клетки кожи человека в стволовые клетки.В 2012 году Яманака вместе с Геденом получила Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.