Как учените могат да отглеждат органи - и какво ги възвръща

Концепцията за регенерация заинтригува обществото от десетилетия. Той е изобразен в вселените Marvel и DCU като суперсила от сортове, даващи на героите способност да оцелеят дори и по-лошите сценарии. С известни герои като Deadpool са способни да отглеждат цели крайници, не е чудно, че учените са достатъчно очаровани да се чудят как да възпроизведат такава способност. Искам да кажа, представете си, че можете да отскачате от загубата на ръка. Вече не би трябвало да се страхуваме от ампутация. Или да можем просто да изрежем частите от телата си, които не работят правилно, знаейки, че то ще възвърне точно така, както преди болестта?

Това вече не е магия и също не е строго секретно. Отговорът се крие в плюрипотентните стволови клетки. Тези клетки са способни да се дублират и да се диференцират в други клетки, всяка клетка в човешкото тяло. Те най-често се срещат в ембрионите. Въпреки това, възрастните имат определен тип стволови клетки, известни като соматични стволови клетки в кожата си. Тези клетки са способни да се дублират, но могат да се превърнат само в кожни клетки, те губят специалната си способност да се трансформират във всичко.

Ето защо плюрипотентните стволови клетки са много търсени от изследователите, тъй като те могат да се диференцират във всеки клетъчен тип в човешкото тяло. Използвайки това, имаме точния инструмент, който може да бъде използван за спасяване на потенциално милиони животи, възстановяване на части от тялото и оправяне на дегенерирани органи, така че защо още не сме го използвали?

Основно се свежда до едно нещо: етиката.

Триизмерен модел на Blastocyst с вътрешна клетъчна маса, видима отдолу

Проблемът

Преди да обсъдим етиката, важно е да разберем откъде произлизат стволовите клетки. Плурипотентните стволови клетки идват главно от дарени ембриони. След като яйцеклетката се оплоди, тя се развива в бластоциста за 5 дни. В рамките на този бластоцист има малък сноп клетки, известен като Вътрешна клетъчна маса, Тази маса се състои от плюрипотентни стволови клетки, клетки, които биха могли да се диференцират във всеки друг вид клетки.

Повечето жени молят лекарите да оплождат множество яйца, в случай че някои ембриони се провалят, като станат мутирали или умират. В крайна сметка учените засаждат само един ембрион в утробата на майката, така че какво се случва с останалите?

Много от тях се изхвърлят. Здравословно или не.

Съществуват и други възможности, при които майките могат да даряват здрави ембриони за употреба от други хора, да ги оставят на склад или да ги дават на изследвания. Въпреки това ембрионите, които не са жизнеспособни за трансплантация, са вариантът, който се счита предимно за науката. Тук идва въпросът. Много хора не искат да даряват ембриони на науката, независимо дали са жизнеспособни или не.

В очите на мнозина даряването на ембрион на науката, независимо дали може да прерасне в живот или не, се разглежда в същата светлина като аборта. Темата за това, когато ембрионът наистина се превърне в живот, е трудно да се измери и за някои отговорът не се крие в науката, но може да се крие в религията, семейните ценности или други области. Това накара много държави и държави да наложат строги правила, свързани с използването на ембриони в научните изследвания. Макар че лично аз вярвам, че това е личен избор на майката за това какво се случва с нейните ембриони и само нейният избор, какво ще стане, ако има начин да се избегне изцяло този проблем? Има ли начин учените да изследват стволови клетки, без да ги набавят от бластоциста?

Има.

Индуцирани Pluripotent стволови клетки

През 2006 г. Shinya Yamanaka намери начин да създаде стволови клетки от клетки, които вече съществуват на вашето тяло в тяхната диференцирана форма.

Той откри, че чрез въвеждане на четири гена на транскрипционен фактор в ДНК на кожни клетки, известни като Oct3 / 4, SOX2, c-Myc и KLF4, той може да създаде клетки, които действат като плюрипотентни стволови клетки, подобно на ембрионалните стволови клетки! Транскрипционните фактори са протеини, които влияят върху това как ДНК се експресира в клетка и определят диференциацията.

Освен това определени хормони и близостта до други видове клетки също влияят на диференцирането на клетките. Д-р Яманака и този екип измислиха термина „индуцирани плюрипотентни стволови клетки“ (iPS Cells), за да се отнасят до клетки, създадени по такъв начин. Учените вече не трябва да разчитат на ембриони за стволови клетки и могат да използват тези клетки за експериментиране и моделиране на заболявания.

Учените са отглеждали органи, като сърцето по-горе от стволови клетки. Тези лица обаче са отхвърлени, когато са имплантирани в нечие тяло, ако клетките не са били собствени.

Още по-добрата част е, че тези клетки съдържат ДНК на човека, от който е добита, което означава, че ако се използват за създаване на органи или регенериране на части от тялото, има много малък шанс тялото да отхвърли частта. Тялото разпознава ДНК като свое, а имунната система на човека няма да атакува и унищожава органа. Но това не е скорошно разбиване. Хората знаят за iPS клетките от 12 години, така че не сме ли започнали да отглеждаме отново крайници и да изтъняваме списъка за трансплантация на органи?

Бариерата

Представянето на тези четири гена се оказа предизвикателство. За да добавите гени към клетка, човек трябва да модифицира ДНК вътре. Първоначално гените на транскрипционния фактор са въведени в клетката с помощта на вирус, тъй като вирусите са чудесни за модифициране на ДНК последователност. Те обаче бяха малко прекалено добри в работата си. В клетките, модифицирани с вирус, имаше висока степен на рак и други мутации, които учените не са предвидили. Случайната и летлива природа на вирусите ги прави рисков избор за модифициране на ДНК в стволови клетки за лечение и трансплантации. Какво става, ако трансплантирате панкреас, създаден от модифицирани от вируса клетки, а органът по-късно разви рак? Това не само ще причини панкреаса отново да се провали, но и би изложило пациента на риск.

Другият начин би бил да използвате CRISPR за редактиране на гените в клетките вместо това, което е много по-малко рисковано от използването на вирус. В момента тази опция се изследва от учени и лаборатории в световен мащаб.

Ключови заведения:

  • Стволовите клетки са голяма работа. Можете да ги използвате за отглеждане на органи, крайници или дори да моделирате заболявания в лаборатория
  • Стволовите клетки са уникални, защото могат да се репликират и да се диференцират във всяка клетка в човешкото тяло
  • Етиката е огромен проблем при изследването на стволови клетки! Хората имат различни виждания дали учените трябва да експериментират с изхвърлени ембриони, което в крайна сметка забавя напредъка
  • Индуцираните плурипотентни стволови клетки могат да бъдат направени от клетки за възрастни и да избегнат проблема с етиката изцяло
  • Трудно е да се въведат гени в стволови клетки, но използвайки технологии като CRISPR, науката е на път да постигне невероятни подвизи в регенеративната медицина