Влияние природы на жизнь животных. Реферат по биологии"влияние человека на животный и растительный мир"
Британские и израильские исследователи смогли получить в лабораторных условиях предшественников человеческих яйцеклеток и сперматозоидов, пользуясь при этом клетками кожи, которые они репрограммировали в стволовое состояние. Разработка эта является очередным шагом в направлении излечения бесплодия, невзирая на то, что итоги их могут привести к серьезным законодательным проблемам и противоречиям.
Во время эксперимента ученые сумели на человеческих клетках воспроизвести процедуру, которую ранее разработали на клетках мышей. Во время нее ИПСК, или индуцированные стволовые плюрипотентные клетки, были предварительно репрограммированы в клеточное стволовое состояние. Они были способны дифференцироваться практически во всякий клеточный тип. Их применяли для получения яйцеклеток со сперматозоидами, которые затем можно подвергать операции искусственного оплодотворения в целях рождения ребенка.
Еще в 2012-м году Митинори Саиту
, сотрудник японского Университета Киото и специалист в сфере стволовых клеток, создал вместе с коллегам первые искусственные половые примордиальные клетки, являющиеся предшественниками человеческих половых клеток. Эти специфические клетки возникают на стадии эмбрионального развития. Именно они и дают старт яйцеклеткам или сперматозоидам. Саиту сделал их «в пробирке», пользуясь клетками кожи, которые репрограммировал при помощи технологии ИПСК в состояние, подобное эмбриональному. Исследователи сумели добиться аналогичных результатов, пользуясь эмбриональными стволовыми клетками, или ЭСК.
Клетки, которые получил Саиту, оказались неспособными к делению далее стадии предшественников. Невзирая на это, он выявил, что, если поместить клетки-предшественницы в мышиные семенники, это поспособствует формированию из них сперматозоидов. Помещение же их в яичники приведет к развитию функциональных яйцеклеток. Оба созданные типа половых клеток вполне реально применять для процедуры ЭКО, или экстракорпорального оплодотворения.
Попытки получить подобные функциональные человеческие гаметы привели к созданию подобных ППК клеток. Их эффективность, или уровень создания половых клеток из стволовых, оказалась довольно низкой. Это и явилось препятствием к дальнейшему развитию исследований. Более того, предыдущий подход предполагал внедрение генов, в связи с чем применение клеток в клиниках становилось невозможным.
Теперь же группа, которой руководили Азим Сурани из Великобритании, Университета Кембриджа, и Джакоба Ханна из Израиля, Института Наук Вейцмана, смогли воспроизвести на человеческих клетках «первую половину» (invitro) эксперимента Саиту.
Эффективность - на высоте
Ключом к успеху исследователей стало выявление корректной стартовой точки. Ведущей проблемой в повторении успеха с человеческими клетками были немалые различия между мышиными и человеческими ЭСК. Клетки грызунов достаточно «наивны»: перенаправить их на желаемый путь дифференцировки очень легко. Человеческие же клетки более «подготовлены» и в меньшей степени адаптируемы.
Ханна все же смог понять, что преодолеть данные различия вполне реально, просто «подкорректировав» клетки. Об этом он и его коллеги рассказали в публикации от 2013-го года. Ученые создали методику преобразования человеческих ЭСК в наивные, как у грызунов. Ученый говорит, что, используя данные клетки с протоколом Саиту, они сразу же получили высокоэффективные ППК.
Ханна и Сурани в сотрудничестве применяли женские и мужские ИПСК и ЭСК, чтобы получить клетки, являющиеся предшественницами гамет, с эффективностью от 25 до 40 процентов.
Амандер Кларк , эксперт из Калифорнийского Университета по биологии репродукции, отмечает, что особенно любопытен тот факт, что лаборатории Ханна и Сурани отыскали методику генерации половых прогениторных клеток с максимальной эффективностью.
У полученных ими клеток есть огромное количество меток ППК. Например, у них схожи эпигенетические паттерны. Эти химические хромосомные модификации влияют на экспрессию генов. Группа исследователей сопоставила белковые маркеры искусственных и естественных половых примордиальных клеток (полученных из абортивных плодов). Было выявлено значительное их сходство.
Как говорит Саиту, они предпримут дополнительные попытки к пониманию и контролю процесса получения клеток. Например, вполне вероятно, что в человеческих клетках ключевым является белок SOX17, в то время, как у мышек - белок Sox2.
Очередным этапом работы на грызунах оказалось внедрение в яичники или семенники животных искусственных ППК, чтобы развить их в половые функциональные клетки.
Правда, Ханна отмечает, что ни он, ни его коллеги пока не готовы к таким экспериментам на людях. Прочие ученые согласны, что для внедрения в человечески организм искусственных ППК слишком многое пока неизвестно.
Как полагает Ханна, исследователи думают и о возможности инъецировать искусственные человеческие ППК в яичники или семенники мышей или прочих животных. Вероятно, они попробуют поэкспериментировать и на приматах. По мнению ученого, продолжение экспериментов Саиту и иных коллег над завершением процедуры развития мышиных яйцеклеток и сперматозоидов в культуре способен сформировать подход, подкорректировать который можно будет и для людей.
Ханна говорит, что пока размышляет на эту тему. Он хочет посмотреть на реакцию научного сообщества после публикации материалов.
Кларк полагает, что требуется законодательство, которое касается экспериментов с клетками человека, чтобы продвигать технологию в клиники и дать некую возможность восстановить фертильность части стерильных женщин и мужчин. Скажем, в США на законодательном уровне запрещено федеральное финансирование проектов, создающих в целях проведения исследований человеческих эмбрионов. А ведь именно это может потребоваться для тестирования новой методики. Ограничения, по мнению Кларка, требуется сдвинуть, заменив универсальным руководством по этичности и безопасности исследований.
Можно надеяться, что когда-либо из клеток кожи стерильной женщины можно будет получить яйцеклетки, а также аналогичным способом получить сперматозоиды из организма стерильного мужчины.
Мечты о выращивании яйцеклеток и сперматозоидов за пределами тела человека пока остаются лишь мечтами. Хотя в работе с грызунами прогресс более значительный, нежели с людьми, даже с мышами повторять достигнутые ранее успехи ученым невероятно трудно.
Суть исследований заключается в том, чтобы некогда применять эту методику для людей, не способных иных путем иметь детей. Речь идет об извлечении из их организма клеток, получении из них при помощи терапевтического клонирования стволовых клеток и формировании затем яйцеклеток или сперматозоидов.
Возможность получения яйцеклетки лабораторным методом могла бы решить и иную значительную проблему, появляющуюся при применении терапевтического клонирования. Мы говорим о невероятной потребности в яйцеклетках.
Американские исследователи еще в 2003-ем году получили из мышиных стволовых клеток подобие яйцеклеток. А японские ученые получили клетки спермоподобные. Для этого им не нужны были какие-либо особенные ухищрения. Стволовые клетки можно было легко дифференцировать в разные виды клеток. Некоторые из них развились и в зародышевые гаметы.
Тогда же руководимая Джорджем Дэйли
группа ученых в Бостонской Гарвардской медицинской школе (США) предприняла попытки к введению полученных из стволовых клеток зародышевых клеток в рядовую яйцеклетку мыши. Они смотрели, смогут ли ее оплодотворить. До двуклеточной стадии смогла дойти половина полученных эмбрионов, а до зародышевого пузыря - пятая их часть.
Правда за два года по итогам пересадки самке мыши данного зародышевого пузыря беременность ни разу не развивалась. Сообщил об этом Пол Леру , один из членов данной группы.
Австралийская же группа Орли Лачам-Каплана из университета Монаш на конференции рассказала, что сначала они предприняли попытки к получению яйцеклетки мыши тем же методом, безуспешно применяемым командой Леру в 2003-ем году. Австралийцы смогли преуспеть при помощи полученных от грызуна препубертатного возраста образцов. Лачам-Каплан заверяет, что они пытаются воспроизводить и естественные факторы роста.
Вполне вероятно, что в скором времени попытки получения яйцеклеток и сперматозоидов окажутся в области исключительно академического интереса. Ведь множество препятствий пока еще не преодолели.
не касается это лишь столь оригинальных личностей мира науки, как Северино Антинор . Этот противоречивый персонаж занимается проблематикой оплодотворения и сейчас перебрался в Москву, где его деятельность не находится под запретом. Он уже сообщил журналистам, что именно здесь смог помочь троим мужчинам, не способным к производству сперматозоидов. Он взял из донорских клеток стволовые клетки и затем ввел их пациентам в яичники.
Если это и так, то процедура эта очень опасна стволовые клетки у мышей вызывают тератому, злокачественную опухоль. Как утверждает Антинори, признаков рака биопсия не выявила. Зато некие участки яичек смогли регенерировать, хотя сперма ни у одного из мужчин образовываться не начала. По его словам, далее он планирует получать зародышевые клетки методом Дэйли и Афлатуняна, вводя их вместо стволовых клеток в яички.