Дифференцированные клетки

Стволовые клетки
Клонирование
дифференцировка
Стволовые клетки
Тотипотентные (омнипотентные) → любой тип клеток
Плюропотентные → практически все типы клеток, кроме внешних
эмбриональных тканей
Мультипотентные → родственные
типы клеток
Олигопотентные → несколько
типов клеток
Унипотентные → только один
тип клеток
Дифференцированные клетки –
не делятся
Процесс дедифференцировки
затруднен
Стволовые клетки
• Эмбриональные
• Соматические
• Индуцированные плюрипотентные
Соматические стволовые клетки
•
•
•
•
•
•
Гемопоэтические
Мезенхимальные
Кишечные
Эндотелиальные
Нейрональные
и т.д.
Наиболее активны в быстро обновляющихся тканях
Гемопоэз
Эпидермальные СК
СК кишечника
Деление СК
• Воспроизведение – симметричное
• Дифференцировка – асимметричное
Симметричное деление
Асимметричное деление
Клетки раннего эмбриона
Для получения полюрипотентных клеточных
линий можно использовать:
• Зародышевые (эмбриональные) стволовые клетки
(ES cells)
• Зародышевые (эмбриональные) половые клетки
Бластоциста (6 дней)
ICM – inner cell mass
(источник ES клеток)
Культура ES клеток человека на
питающих клетках мыши
Эмбриональные стволовые клетки
Различные способы получение генетически
модифицированных мышей
Терапия стволовыми клетками
Cell replacement therapy
• Аллогенная трансплантация СК – клетки донора
• Аутогенная трансплантация СК – собственные клетки
• репрограммирование дифференцированной клетки
• активизация существующих СК
Репрограммирование клеток
• Дедифференцировка
• Трансдифференцировка
Методы
• Перенос ядер соматических клеток
• Слияние клеток
• Использование специализированных
транскрипционных факторов и других регуляторных
молекул
Репрограммирование клеток
А – перенос ядра соматической клетки в неоплодотворенную яйцеклетку
В – Дедифференцировка соматических клеток
С – Переключение типа клеток через стадию дедифференцировки
D – Прямое переключение типа клеток
Возможные схемы лечения СК
iPS cells
(induced pluripotent stem cells)
Применение iPS
Перенос ядер соматических клеток →
клонирование животных
First experiment to clone a frog
• 1950’s first experiments done with Frogs.
– When Transplanted nuclei from cells of Tadpoles and Frog
Embryos into egg cells that had their nuclei
removed(Briggs and King) They found that many of the
eggs would develop into tadpoles if the source of the
original nucleus was the early embryo. When they took
Tadpole nuclei they would not.
– Also found that the tadpoles that did arise would not
develop into adults
– Results gave support to the idea that differentiated cells
could not be used to create clones
Gurdon's experiment to clone a frog
1962
Cloning of mammals
• 1980th – 1990th Various mammals were
successfully cloned from embryonic cells.
Heres Dolly!!!
• Wilmut et al. Produced “Dolly” in 1996
• Used Genetic Information Taken from Udder
of Adult Sheep
– In order for differentiated cells to be cultured to
produce an undifferentiated embryo the process
of Cell Differentiation had to be reversed.
Somatic-cell nuclear transfer
Roslin Technique
Nuclear transfer
Проблемы пересадки ядер
• Как правило, проходит неудачно (требуется
много ооцитов)
• Нарушение развития эмбрионов
• Клоны – не 100% генетические копии
Клонирование животных
• Репродуктивное – развитие клонированного
эмбриона с целью получения полноценного
индивида
• Терапевтическое – культивирование клеток для
терапии заболеваний (получение стволовых
клеток)
Клонирование методом разделения
эмбрионов
Therapeutic Cloning
 Uses the process of nuclear somatic transfer to create an embryo.
 However, the embryo is destroyed and harvested for stem cells.
 An embryo must be destroyed, whether it be naturally or artificially
created.
 Stem cells are undifferentiated and retain the ability to develop into
many cell types depending on their potency.
Tetraploid complementation
В 2009 клонирована первая мышь , развившаяся только из iPS
– полная генетическая копия (включая мтДНК)
За и против
клонирования позвоночных и человека
• За
– получение животных с заданными свойствами
– восстановление вымирающих или даже вымерших видов
– исследование и лечение многих заболеваний, трансплантация
органов
– решение проблемы бесплодия
– «омоложение» или «оживление» человека
• Против
–
–
–
–
–
–
снижение генетического разнообразия
низкая эффективность технологии в данный момент
нарушения экспрессии генов
различия в длине теломер
возможные нарушения развития клона
религиозные и моральные проблемы
В большинстве стран
• Разрешены эксперименты с
эмбриональными стволовыми клетками
человека
• Запрещено репродуктивное клонирование
человека
Клонирование
κλών — «веточка, побег, отпрыск»
― точное воспроизведение какого-либо объекта
― (в биологии) получение генетически
идентичных «индивидуумов»
Клон – продукт клонирования
Молекулярное клонирование - наработка
большого количества идентичных ДНК-молекул с
использованием живых организмов.
Молекулярное клонирование
1. Fragmentation - breaking apart a
strand of DNA
2. Ligation - gluing together pieces
of DNA in a desired sequence
3. Transformation- inserting the
newly formed pieces of DNA into
cells
4. Screening/selection - selecting
out the cells that were
successfully transfected with the
new DNA
Клонирование
κλών — «веточка, побег, отпрыск»
― (в биологии) получение генетически
идентичных «индивидуумов»
организм
клетка
Клон – продукт клонирования
Клон
― организм, являющийся генетически точной
копией другого организма
― группа генетически идентичных клеток
Клонирование в природе
• Бесполое размножение
• Партеногенез
• Монозиготные (однояйцевые близнецы)
Бесполое размножение
Diagram of plant cloning through
tissue culture propagation
Партеногенез
― одна из форм полового размножения организмов,
при которой женские половые клетки (яйцеклетки)
развиваются во взрослый организм без
оплодотворения.
Однояйцевые близнецы
Однояйцевые близнецы – клоны друг друга
Sperm cell
Baby
fertilisation
splits
Fertilised egg cell
Baby
Egg cell
СПАСИБО