Первые клетки выращенные вне тела доклад

Обновлено: 17.06.2024

Теория предполагала, что все создания были созданы предварительно — то есть их форма уже была готова до начала их роста.Альтернативой преформизму был эпигенез, идея о том, что жизнь возникает в серии процессов. Первым человеком, который выдвинул эту теорию на фоне любви к преформизму, был Каспар Фридрих Вольф. В 1759 году он написал статью, в которой описал развитие эмбриона от нескольких слоев клеток до человека.

Джордж Кювье был первым человеком, который задался таким вопросом. В 1796 году он написал статью о слонах, в которой описал африканские и азиатские разновидности. Также он упомянул о третьем типе слонов, известному науке только по его костям. Кювье отметил ключевые отличия в форме челюсти третьего слона и предположил, что этот вид должен быть совершенно отдельным. Ученый назвал его мастодонтом, но где же тогда живые особи?

Первым обнаруженным ферментом была амилаза, которую также называют диастазей, и она находится у вас во рту прямо сейчас. Она разбивает крахмал на сахар и была обнаружена французским промышленным химиком Ансельмом Пайеном в 1833 году. Он выделил фермент, но смесь оказалась не очень чистой. Долгое время биологи полагали, что извлечение чистого фермента может быть невозможным.

Впервые идею гомеостаза выдвинул Клод Бернар, плодовитый ученый середины 19 века, которому не давала спать слава Луи Пастера (хотя они и были друзьями). Бернар добился серьезных успехов в понимании физиологии, несмотря на то что его любовь к вивисекции уничтожила его первый брак — жена взбунтовалась. Но истинная важность гомеостаза — который он называл milleu interieur — была признана спустя десятилетия после смерти Бернара.

Мартинус Бейеринк в 1898 году взял сок из растений табака, больных так называемой мозаичной болезнью. Затем отфильтровал сок через сито настолько мелкое, что оно должно было отфильтровать все бактерии. Когда Бейеринк помазал соком здоровые растения, они все равно заболели. Он повторил эксперимент — и все равно заболели. Бейеринк пришел к выводу, что есть что-то еще, возможно жидкость, что вызывает проблемы. Заразу он назвал vivum fluidum, или растворимыми живыми бактериями.

В 1907 кто-то вдруг решил вырастить новые клетки в растворе. Росс Харрисон взял ткани эмбриона лягушки и смог вырастить на их основе новые нервные волокна, которые затем сохранял живыми в течение месяца. Сегодня клеточные образцы можно поддерживать живыми почти бесконечно — ученые до сих пор экспериментируют с клеточными тканями женщины, которая умерла 50 лет назад.

До недавней кончины, британский ученый Фредерик Сэнгер был единственным живым человеком, который получил две Нобелевских премии. Именно работа на вторую премию привела к тому, что он попал наш в список. В 1980 он получил главный научный приз вместе с Уолтером Гилбертом, американским биохимиком. В 1977 году они опубликовали метод, который позволяет выяснить последовательность строительных блоков в цепи ДНК.

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс (HEnrietta LAcks), которая вскоре после этого умерла. Но культура клеток убившей ее опухоли оказалась незаменимым инструментом для ученых.

Генриетта Лакс

Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой. Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Виргинии вместе с мужем и пятью детьми. 1 февраля 1951 года Генриетта обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса — ее беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своем нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден — рак шейки матки. Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиотерапию, она умерла. Ей был 31 год.

Пока Генриетта лежала в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил полученные с помощью биопсии клетки опухоли на анализ Джорджу Гею — руководителю лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. В то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была неизбежная гибель клеток — после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.

Невольный вклад Генриетты Лакс в медицину неоценим: клетки, оставшиеся после ее смерти, уже более полувека спасают человеческие жизни

Так получилось, что Генриетта умерла именно в тот день, когда Джордж Гей выступал перед телевизионными камерами, держа в руках пробирку с ее клетками. Он заявил, что началась эпоха новых перспектив в поиске лекарств и медико-биологических исследованиях.

Почему ее клетки так важны?

И он был прав. Линия клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила быстро получать и независимо подтверждать всё новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro. Клетки Генриетты Лакс стали первыми бессмертными человеческими клетками, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. HeLa научили исследователей культивировать сотни других линий раковых клеток. И хотя в последние годы приоритет в этой области смещается в сторону культур клеток нормальных тканей и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (за открытие метода возвращения клеток взрослого организма в эмбриональное состояние японский ученый Синья Яманака получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2012 года), тем не менее раковые клетки остаются общепринятым стандартом в медико-биологических исследованиях. Основное преимущество HeLa — неудержимый рост на простых питательных средах, что позволяет проводить масштабные исследования при минимуме затрат.

Клетки HeLa, сфотографированные с помощью электронного микроскопа (увеличение примерно в тысячу раз)

С момента смерти Генриетты Лакс клетки ее опухоли непрерывно использовались для исследования молекулярных закономерностей развития самых разных заболеваний, в том числе рака и СПИДа, для изучения воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт и огромного количества других научных задач. В мире биомедицины клетки HeLa стали столь же известны, как лабораторные крысы и чашки Петри. В декабре 1960 года клетки HeLa первыми полетели в космос в советском спутнике. Даже сегодня поражает размах экспериментов, проводившихся тогда советскими генетиками в космосе. Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости.

Без клеток линии HeLa стала бы невозможной разработка вакцины против полиомиелита, созданной Джонасом Солком. Кстати, Солк был настолько уверен в безопасности полученной вакцины (ослабленного вируса полиомиелита), что в доказательство надежности своего лекарства вколол вакцину себе, своей жене и троим детям.

С тех пор HeLa использовали и для клонирования (предварительные опыты по пересадке клеточных ядер перед клонированием знаменитой овцы Долли проводились на HeLa), для отработки методов искусственного оплодотворения и тысяч других исследований (некоторые из них приведены в таблице).

Четыре этапа эксперимента

HeLa (или любая другая лабораторная клеточная линия).
Нетрансформированные короткоживущие клеточные линии — клетки кожи, клетки крови и т. п. Работать с ними в разы тяжелее, они быстро гибнут, однако, если эксперимент отработан на HeLa, ученые знают, что и где искать, и не тратят время на широкий поиск.
Модельные организмы — мыши, крысы, обезьяны. Тут уже эксперименты длятся месяцами и стоят на порядки дороже. Однако это обязательный этап перед проверкой потенциальных лекарств или изучением причин человеческих болезней на людях.
Многостадийные клинические исследования на людях.

Помимо науки.

Личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Для доктора Гея, конечно, происхождение клеток HeLa не было тайной, но он полагал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетом, и в течение многих лет семья Лакс не знала, что клетки Генриетты прославились на весь мир. Тайна раскрылась только после смерти доктора Гея в 1970 году.

Напомним, что стандарты стерильности и техники работы с клеточными линиями в то время только зарождались, и некоторые ошибки всплывали лишь спустя годы. Так и в случае с клетками HeLa — через 25 лет ученые выяснили, что множество используемых в исследованиях клеточных культур, происходящих из других типов тканей, включая клетки рака молочной и предстательной желез, оказались зараженными более агрессивными и живучими клетками HeLa. Оказалось, что HeLa могут перемещаться с частицами пыли в воздухе или на недостаточно тщательно вымытых руках и приживаться в культурах других клеток. Это вызвало большой скандал. В надежде решить проблему путем генотипирования (секвенирование — полное прочтение генома — в то время пока еще только планировалось как грандиозный международный проект), одна группа ученых разыскала родственников Генриетты и попросила образцы ДНК семьи, для того чтобы составить карту генов. Таким образом тайное и стало явным.

Кстати, американцы и сейчас переживают больше по поводу того, что семья Генриетты так и не получила компенсацию за использование клеток HeLa без согласия донора. По сей день семья живет в не очень-то хорошем достатке, и материальная помощь была бы очень кстати. Но все запросы упираются в глухую стену — ответчиков давно уж нет, а Медицинская академия и другие научные структуры предсказуемо не желают обсуждать эту тему.

Посмертные подвиги живых клеток

11 марта 2013 года масла в огонь подлила новая публикация, где были представлены результаты полного сиквенса генома клеточной линии HeLa. Опять же, эксперимент был проведен без согласия потомков Генриетты, и после непродолжительных этических споров полный доступ к геномной информации был разрешен только для профессионалов. Тем не менее, полный геномный сиквенс HeLa имеет огромное значение для последующих работ, позволяя использовать клеточную линию в будущих геномных проектах.

Реальное бессмертие?

Клеточные рекордсмены

Тем не менее исследователи всегда помнят об ограничениях, которые необходимо иметь в виду. Во-первых, HeLa, несмотря на все изменения, всё еще остаются человеческими клетками: все их гены и биологические молекулы соответствуют человеческим, а молекулярные взаимодействия в подавляющем большинстве случаев идентичны биохимическим путям здоровых клеток. Во-вторых, полиплоидия делает эту линию более удобной для геномных исследований, так как количество генетического материала в одной клетке увеличено, и результаты получаются более четкими и контрастными. В-третьих, широкое распространение клеточных линий по миру позволяет без проблем повторять опыты коллег и использовать опубликованные данные как фундамент для собственных исследований. Установив основные факты на модели HeLa (а все помнят, что это хоть удобная, но только модель организма), ученые пытаются повторить их на более адекватных модельных системах. Как видно, HeLa и подобные им клетки представляют собой фундамент для всей науки и сегодня. И, несмотря на этические и моральные споры, сегодня хочется почтить память этой женщины, поскольку ее невольный вклад в медицину неоценим: клетки, оставшиеся после нее, спасли и продолжают спасать больше жизней, чем это может сделать любой врач.

Культура клеток HeLa: бессмертное наследие Генриетты Лакс

Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019;37(4): 151-157

Введение

Одним из важнейших достижений экспериментальной биологии нашего века стало создание методов культивирования клеток животных и растений in vitro. С помощью этого метода клетки самых разно-образных тканей человека можно выращивать на специально подобранных питательных средах, подобно бактериям или другим одноклеточным организмам. Множество клеточных культур человека изначально было получено из клеток раковых опухолей. Эти клетки могут делиться в культуре неограниченное число раз, и поэтому их называют бессмертными (immortalitate). Ученые долгое время были уверены, что как in vitro, так и in vivo бесконечно долго могут делиться и нормальные клетки человека.

При разработке новых видов лечения в биомедицинских исследованиях учеными часто используются культуры человеческих клеток, выращенные в лабораторных условиях. Среди множества клеточных линий одной из самых известных является HeLa — культура клеток эндотелия матки Генриетты Лакс (Henrietta Lacks). Эти клетки, адекватно имитирующие упрощенный человеческий организм в лабораторных условиях, представляют собой хороший пример бессмертия раковых клеток [4, 5].

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс (Henrietta Lacks), которая вскоре после этого умерла, однако клеточная популяция убившей ее опухоли осталась жить. Все предыдущие попытки получить культуры клеток из опухолевых тканей вне организма человека заканчивались не-удачей: после определенного количества делений вся клеточная линия погибала [5].

Генриетта Лакс

Красивая чернокожая американка Генриетта Лакс (рис. 1),

В ходе обследования лечащий врач отправил биопсию ее опухоли на анализ Джорджу Гею (George Gey), руководителю лаборатории исследования клеток и тканей при университете Джонса Хопкинса (Балтимор, Штат Мэриленд), который занимался проблемой лечения рака и поиском бессмертной клеточной линии человека для научных исследований (рис. 2).

1 сентября 1951 г. Джордж Гей, держа в руках пробирку с клеточной культурой HeLa, выступал перед телевизионными камерами. Он заявил, что благодаря полученной клеточной линии в медико-биологических научных исследованиях началась новая эпоха, открывающая невиданные перспективы в разработке новых лекарственных препаратов и что не далек тот день, когда будет найдено лекарство от рака. Генриетта Лакс умерла в госпитале Хопкинса 4 октября 1951 г., а популяция ее клеток продолжала свой безудержный рост, значительно опережая развитие биоэтических норм и правил, необходимых для регулирования научного прогресса.

Почему ее клетки так важны?

В отличие от обычной популяции человеческих клеток, которые делятся от 40 до 50 раз, прежде чем умереть, клетки HeLa способны делиться бесконечно.

Даже по сравнению с другими раковыми клетками клетки HeLa растут чрезвычайно быстро. В свое время доктор Дж. Гей был поражен, увидев, что в течение 24 ч культивирования своего первого образца HeLa количество клеток удвоилось. Причиной этой аномалии служит активность фермента теломеразы HeLa. Так, в процессе деления нормальной клетки повторяющиеся короткие последовательности ДНК на концах всех хромосом, известные как теломеры, сокращаются вследствие снижения активности данного фермента [8]. Это приводит к старению и, в конечном счете, к апоптозу и гибели клеток. Нормальные клетки имеют максимальное количество делений прежде, чем эти теломеры истощаются. А в клетках HeLa, за счет высокой активности теломеразы, теломеры удлиняются, достигая при этом неограниченной репликативной возможности [9]. Эта аномалия позволяет клеткам HeLa делиться бесконечно, что делает их сейчас старше возраста Генриетты на момент ее смерти.

Этой клеточной культуре ученый мир обязан многими замечательными достижениями. Например, без клеток HeLa была бы невозможна разработка в 1953 г. вирусологом Национального фонда детского паралича Джонасом Солком (Jonas Salk) вакцины против полиомиелита из инактивированных вирусов [4]. Это был большой и многообещающий научный успех, но прежде чем применять новый препарат на людях, его необходимо было испытать на живых человеческих клетках. Популяция клеток HeLa оказалась совершенным инструментом. Они не только быстро росли, что позволяло своевременно накопить огромное количество клеток, необходимых для исследования, но и, как оказалось, легко заражались вирусом полиомиелита. Менее чем за 1 год вакцина была готова для применения на пациентах [10].

После успешного использования клеток HeLa для получения вакцины вируса полиомиелита линии культур клеток человека стали незаменимыми для выделения и культивирования ряда других вирусов, производства антител, интерферона, противоопухолевых химиопрепаратов. С тех пор список прорывных технологий и достижений с использованием клеток HeLa стал постоянно пополняться. Они повсе-дневно используются для вирусологических исследований, изучения таких заболеваний, как рак, СПИД, для оценки воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт, развития методов клеточной инженерии и решения огромного количества других научных задач [5].

В конце 60-х годов XX века НеLa и другие клеточные культуры дали толчок для возникновения генетической инженерии (условно относят к 1972 г.), когда в США П. Бергом (Paul Naim Berg) и его коллегами из Стэнфордского университета была создана первая рекомбинантная молекула ДНК. Открылась возможность целенаправленно конструировать искусственные генетические программы и многие нужные лекарственные препараты [11].

Благодаря клеткам HeLa была выявлена связь ВПЧ и раком шейки матки, а также роль теломеразы в пред-отвращении деградации хромосом. За это Харальд цур Хаузен в 2008 г. и Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак в 2011 г. были удостоены двух Нобелевских премий [12, 13].

Таким образом, невольный вклад Генриетты Лакс в медицину бесценен, за более чем полувековое служение науке и человечеству клеточная культура HeLa стала неоценимой и неотъемлемой частью биомедицинских исследований (рис. 3).

Рис. 3. История использования клеток в молекулярной биологии и медицине (рисунок авторов).

А тем временем…

А тем временем личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Доктор Гей, конечно, знал о происхождении клеток HeLa, но он считал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетной, и в течение многих лет никто, и в том числе семья Лакс, не знал, что это именно ее клетки прославились на весь мир [5].

Хотелось бы отметить, что некоторыми учеными клетки HeLa были вынесены в отдельный вид, не относящийся к человеческому — Helacyton gartleri (Hela, в честь самих клеток HeLa; cyton, от греческого цитоса, что означает клетка; и gartleri — в честь генетика Стэнли Гартлера, который первым задокументировал поразительные свойства этих клеток). Эволюционный биолог Ли Ван Вален относит клетки HeLa к новому микробному виду из-за их не-ограниченного деления, собственного клонального кариотипа, хромосомной несовместимости с людьми, разной экологической ниши и способности выживания вне человеческого тела. Однако многие с этим не согласны, так как считают выживание клеток HeLa искусственным явлением и утверждают, что эволюция в чашке Петри мало влияет на эволюцию в природе [17]. В парках, скверах и городах, созданных людьми, живет большое количество микро- и макроорганизмов, адаптированных к этим условиям, добавляет Ван Вален. Так, человеком были искусственно созданы новые виды, хотя и не от своей собственной плоти. Если бы HeLa не был получен из человеческой ткани, утверждает Ван Вален, не было бы никаких сомнений в том, что его выделили бы в новый вид [18, 19].

Тем не менее образец раковой опухоли, ради любопытства помещенный в питательную среду, стал быстро размножаться, не стареет, и вот уже 65 лет активно используется в науке. В наше время клеточная культура HeLa — это важный научный инструмент многих исследовательских лабораторий, благодаря ему были проведены тысячи исследований, защищены диссертации, опубликованы более 70 тыс. научных статей и получены более 11 тыс. патентов. На сегодняшний день их настолько много, что если бы Генриетта была жива, то их вес в общем количестве в десятки раз превысил бы вес самой женщины, которая, к сожалению, так и не узнала о том, какой бесценный, хоть и невольный вклад она внесла в науку.

Поэтому хочется почтить память Генриетты Лакс. Ее клетки — оставшееся после нее бессмертное наследие, спасли и продолжают спасать жизней больше, чем в силах сделать любой врач.

Задачи исследовательской работы: 1.Изучить историю зарождения, становления и развития клеточной теории:

2.Определить сущность клеточной теории;3.Выяснить строение клетки.

4. Выявить практическую значимость клеточной теории в медицине.

Методы исследования: обзор литературы, анализ.

Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден, Теодор Шванн и Рудольф Вирхов сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Шлейден и Шванн доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.

Современная клеточная теория включает основные положения:Клетка — элементарная единица живого, основная единица строения, функционирования, размножения и развития всех живых организмов.Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.

Размножение клеток происходит путем их деления. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу.В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот

Основные методы изучения клеток.

А) Использование светового микроскопа.

Б) Использование электронного микроскопа.

В) Использование центрифугирования. .

Для биохимического изучения клеточных компонентов клетки необходимо разрушить - механически, химически или ультразвуком. Высвобожденные компоненты оказываются в жидкости во взвешенном состоянии и могут быть выделены и очищены с помощью центрифугирования.

Хроматография - метод основан на том, что в неподвижной среде, через которую протекает растворитель, каждый из компонентов смеси движется со своей собственной скоростью, независимо от других; смесь веществ при этом разделяется.

Электрофорез применяется для разделения частиц, несущих заряды, широко применяется для выделения и идентификации аминокислот.

Радиоавтография - сравнительно новый метод, обязанный своим возникновением развитию ядерной физики, которое сделало возможным получение радиоактивных изотопов различных элементов. Один из способов обнаружения радиоактивности основан на ее способности действовать на фотопленку подобно свету.

Клеточная теория – это обобщенные представления о строении клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал довольно длительный период накопления наблюдений над строением различных одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных. Этот период был связан с развитием применения и усовершенствования различных оптических методов исследований.

Клеточная теория – основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка из клетки).

Шлейден и Шванн что клетка является основной единицей любого организма.

В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) выявили в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека).

Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.

Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории. Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.

С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки – цитологию.

Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений (Биштюф, Н.А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма: Всякая клетка – из другой клетки

Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:

Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемы Шлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки.

Вирхов направил развитие клеточной теории по пути чисто механистической трактовки организма.

Вирхов возводил клетки в степень самостоятельного существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.

Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение и на сегодняшний день. В настоящее время клеточная теория постулирует

Клетка – элементарная единица живого.

Вне клетки нет жизни.

Клетка – единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование, состоящее из сопряженных функциональных единиц – органелл или органоидов.

Клетки сходны – гомологичны – по строению и по основным свойствам.

Клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки после удвоения ее генетического материала: клетка от клетки.

Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных.

Клетки многоклеточных организмов тотипотентны, т.е. обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию – к дифференцировке.

Вывод:

Клетка - элементарная единица строения и развития всех живых организмов.

Клетки всех живых организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности.

Размножение клеток происходит путем деления исходной материнской клетки.

В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани, из которых построены органы и их системы, связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Значение клеточной теории для медицины

Клетка - единица патологии. Клетку необходимо знать не только как единицу строения организма, но и как единицу патологических изменений. Практически все болезни связанные с нарушением структуры и функции клеток, из которых образуются все ткани и органы. Нарушение структуры и функции одних клеток является первопричиной возникновения и развития болезни, а нарушение других может быть уже следствием неблагоприятных изменений в организме. Например, при инфаркте миокарда нарушается функционирование, а затем наступает гибель кардиомиоцитов через острую недостаток кислорода. Вследствие того, что часть сердечной мышцы не принимает участия в сокращении, нарушается кровоснабжение в организме, что приводит к гипоксии и изменений функции и структуры клеток, в первую очередь нейронов головного мозга.

Практическая значимость клеточной теории в медицине

Австралийские ученые из Детского исследовательского института Мердока успешно вырастили в лаборатории клетки крови из стволовых клеток.

Это настоящий прорыв, который дает надежду на искусственные трансплантаты крови.

Ученые опробовали уникальную технологию с применением стволовых клеток. В итоге они получили тип кровяных клеток, имитирующий предшественника кровяных клеток, который можно найти у эмбрионов.

Чтобы вырастить эти клетки, ушло три недели. Столько же уходит в процессе эмбрионального развития. А еще секрет успеха работы в анализе генов. Ученые выяснили, что есть генетическая разница крови, полученной в лаборатории, и клеток из пуповинной крови. Именно эта разница позволила понять, как заставить клетки расти в нужном направлении.Конечной целью работы является создание клеток крови, пригодных для трансплантации пациентам с лейкемией и с отсутствием совпадений по трансплантату костного мозга. Технологию можно использовать для получения разных типов клеток вроде тромбоцитов, эритроцитов, клеток иммунной системы.

Достижения Современной Цитологии.

Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного центрифугирования, появившиеся после 1940-х годов, позволили достичь огромных успехов в изучении строения клетки. В разработке единой концепции физико-химических аспектов жизни цитология все больше сближается с другими биологическими дисциплинами. При этом ее классические методы, основанные на фиксации, окрашивании и изучении клеток под микроскопом, по-прежнему сохраняют практическое значение.

Цитологические методы используются в селекции растений для определения хромосомного состава растительных клеток. Такие исследования оказывают большую помощь в планировании экспериментальных скрещиваний и оценке полученных результатов. Аналогичный цитологический анализ проводится и на клетках человека: он позволяет выявить некоторые наследственные заболевания, связанные с изменением числа и формы хромосом. Такой анализ в сочетании с биохимическими тестами используют, например, при амниоцентезе для диагностики наследственных дефектов плода.

Самое важное применение цитологических методов в медицине – это диагностика злокачественных новообразований. В раковых клетках, особенно в их ядрах, возникают специфические изменения, распознаваемые опытными патоморфологами

Биология опухолевой клеткиКлетка многоклеточного организма может существовать в двух состояниях: нормальном и трансформированном, т.е. опухолевом.

Наиболее характерным отличительным свойством опухолевой клетки является способность к непрерывному делению, которое не подчиняется регуляторным сигналам организма.

В результате деления из одной клетки образуются две, также способные к бесконтрольному делению, т.е. способность к нерегулируемому делению передается по наследству. Отсюда следует, что из одной опухолевой клетки в организме может возникнуть опухолевой узел.

Два свойства опухолей определяют их опасность для жизни организма: способность к инвазии и метастазированию.Инвазия - явление прорастания опухоли в нормальные ткани, нарушая их питание, функционирование, что приводит их к гибели.

Метастазирование - это способность злокачественной опухоли образовывать опухолевые узлы в отдаленных от первичной опухоли частях организма. Отрываясь от основного узла, одиночные опухолевые клетки током крови или лимфы разносятся по всему организму. В некоторых органах они могут задержаться и начать делиться, что приведет к образованию новых опухолевых узлов, способных к инвазии, таким образом, даже если опухоль поражен не жизненно важный орган, то и в этом случае способность опухоли к метастазированию делает ее опасной для жизни.

Особый интерес представляет вопрос, может ли идти обратный? Дать положительный ответ, разумеется, никто не решится, но в то же время имеются данные, свидетельствующие о теоретической возможности перерождения - нормализации опухолевых клеток.

Было отмечено, что при введении некоторых веществ (масляной кислоты, диметилсульфоксида, витамина А и др.) в клеточную культуру опухоли, клетки по некоторым биохимическим признакам становились похожими на нормальные, однако при удалении этих веществ клетки вновь приобретали опухолевые черты.

Беатриса Минц, одна из исследователей рака, пересаживала клетку тератомы - опухоли семенников черной мыши в полость бластулы (этап развития оплодотворенной яйцеклетки) белой мыши. Через положенный срок рождались мышата, которые отличались от контрольных только тем, что они были пестрыми - на белой шкурке были черные полосы. Следовательно, в окружении нормальных клеток опухолевая клетка включилась в процессы развития организма как нормальная клетка

Каждый из нас слышал о чудесных случаях исчезновения опухолей и выздоровления больных раком. Анализ историй болезней людей, болевших в стадии, когда медицина была бессильна им помочь и никакого лечения не проводилось, показывает, что очень малая доля больных по совершенно непонятным причинам выздоравливала. Погибали ли опухолевые клетки в организме в результате изменений в функционировании всего организма, превращались ли они в нормальные клетки - совершенно неизвестно.

Итак, рак это с одной стороны генетическое заболевание, когда ломается заранее заданная программа клеточного деления и клетка переходит в режим безостановочного самовоспроизводства, а с другой стороны - иммунное заболевание, поскольку происходит нарушение координации в системе надзора за тем, чтобы клетки, нарушившие закон о строгом выполнении программы развития, уничтожались.

Клонирование

Термин "клонирование" стремительно вошел в широкий лексикон около

двух лет назад: тогда специалисты Рослинского института в Шотландии сообщили и существовании овечки Долли, появившейся на свет методом бесполого размножения. Кейт Кемпбелл и его сотрудники брали клетки из грудной железы шестилетней беременной овцы

( в таком случае эти клетки лучше могут делиться), извлекали из полученной культуры ядра и внедряли их в предварительно очищенные от собственных ядер яйцеклетки других овечек. После нескольких сотен опытов одна из подобных манипуляций удалась: таким путем на свет появилась Долли - овечка, генетический код которой тождествен коду овцы-донора.

В воздухе запахло сенсацией: если таким методом удается создать млекопитающую овечку, то почему нельзя тем же путем произвести и не менее млекопитающего человека?Возможно, что споры юристов и политиков вокруг допустимости клонирования человека получат неожиданное завершение. Видные биологи недавно высказали серьезные сомнения в чистоте эксперимента с овцой Долли. Заявления скептиков стали темой горячих дебатов среди генетиков.

Критике подвергнут научный отчет, опубликованный Яном Уилмутом и его коллегами из Рослинского института в Шотландии, где появилась на свет Долли.Оппоненты утверждают, что авторы отчета не сумели доказать, что Долли и ее "мать" обладают одинаковой генетической структурой. А без этого невозможно установить, действительно ли Долли является клоном взрослого животного. В стане скептиков оказался и нобелевский лауреат профессор Уолтер Гилберт из Гарвардского университета США. Его сомнения основываются на том, что клетки, которые использовались для создания Долли, были взяты у овцы, умершей за 3 года до ее рождения. Клетки были заморожены для других целей, поэтому невозможно напрямую сравнить наследственный материал Долли с ее живым клоном.

Профессор Нортон Зиндер, специалист в области молекулярной генетики из университета Рокфеллера в Нью-Йорке, не исключает, что родительницей знаменитой овцы стала "заблудившаяся" клетка зародыша. Известны случаи, когда эмбриональные клетки попадали в кровь беременных животных. "Клонирование Долли было единственной удачей из 400 попыток. Это анекдот, а не результат. Во время эксперимента могли произойти любые вообразимые и невообразимые ошибки", - утверждает Зиндер.

Высказывают сомнения и более основательные. Хотя каждая отдельная клетка несет в себе полную наследственную информацию о нем, большинство генов быстро "отключается". Клетки специализируются, так что, например, из клетки печени не сможет получиться клетка мозга.Доказательство происхождения Долли, считают, профессор Клаус Раевски, директор Института генетики Кельнского университета, и его коллега Вернер Мюллер, не обладает стопроцентной генетической достоверностью. Нельзя исключить и путаницу с исходными клетками. В целом, шотландские создатели Долли в течение нескольких месяцев проделали 834 опыта по клонированию, используя три различных типа клеток, размеры которых составляют всего несколько тысячных долей миллиметра. Возможно и "загрязнение" клеток вымени. В чашке Петри, очевидно, могли плавать и другие вещества, что признает даже сам "автор" Долли Ян Уилмут. Сомнения могла бы устранить только вторая Долли, то есть успешное повторение шотландского эксперимента.

Клонирование - ключ к вечной молодости?

Немало спекуляций и домыслов появилось в последнее время относительно нового способа "изготовления" людей путем клонирования

За всю историю человечество сотворило немало глупостей, но возможный запрет клонирования рискует побить все рекорды. Клонирование, не просто гуманно по своей сути, но способно кардинально решить такие проблемы, как трансплантация органов, возможность иметь детей при самых тяжелых случаях бесплодия и одиноким людям, а также шанс потерявшим ребенка родителям хоть немного смягчить свое горе, воспитывая двойника.

Трансплантация клонируемых органов способна спасти миллионы людей, умирающих по всему свету из-за дефицита органов, который создается из-за всевозможных ограничений, навязанных "моралистами": целостность трупа и его неприкосновенность после смерти.Вторым важным следствием трансплантации клонируемых частей тела может стать пересадка утраченных органов: рук, ног, глаз и т.д. Лишить людей надежды забыть про инвалидность и стать нормальными людьми.

Вывод

Создание клеточной теории явилось крупнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы.

Клеточная теория считается и поныне одним из важнейших открытий естествознания, равным по значению открытию закона сохранения энергии и дарвиновской теории естественного отбора. Открытие клетки и создание клеточной теории способствовали объяснению основных закономерностей живой природы.

Создание клеточной теории стало одним из решающих доказательств единства живой природы и дало мощный толчок для развития живой природы на клеточном уровне. В связи с этим клеточная теория сыграла огромную роль в развитии биологии как науки, а также послужила фундаментом для развития таких дисциплин как эмбриология, гистология, анатомия и физиология. Клеточная теория стала важной вехой в развитии не только биологии, но и медицины.

Читайте также: