Cilvēka audu un orgānu klonēšana. Kloni transplantācijai jau ir realitāte Atsevišķu orgānu un audu klonēšana

Jūs dzīvojat pasaulē, kurā varat klonēt dzīvniekus, flirtēt ar virtuālām meitenēm un spēlēties ar robotlelles, kuras ir arvien grūtāk atšķirt no cilvēka. Kādu dienu atgriežoties mājās ar dāvanu savai meitai, jūs atradīsit sevis kopiju. Tavs klons, kurš ieņēma tavu vietu un atņēma tev dzīvību. Ja pirmais teikums diezgan atbilst realitātei, tad nākamie ir filmas "6. diena" sižets ar Arnoldu Švarcenegeru. Vai jūtat, kā šī robeža starp realitāti un fantāziju izplūst?

Īss. Par ko tas ir

Šā gada janvārī Ķīnas Zinātņu akadēmijas zinātnieki ziņoja par veiksmīga klonēšana primāti, izmantojot to pašu kodolpārstādīšanas metodi, kas klonēja leģendāro aitu Dolliju. Viņa nomira tālajā 2003. gadā, un daudzi mani vienaudži ar neslēptu pārsteigumu, sajūsmu un nelielām bailēm skatījās ziņu izlaidumus par šo notikumu.

Klonētas aitas. Vai tas ir joks! Pusaudžu apziņā viņa pārvērtās par kaut ko salīdzināmu ar citplanētiešu kiborgu, astoto pasaules brīnumu organiskā apvalkā. Galu galā internets tajos gados tika izdots ārkārtīgi ierobežotās un dārgās porcijās, un tāpēc nebija viegli atrast informāciju par dzīvnieku, taču televīzijā viņi runāja diezgan vispārīgi un neskaidri ...

Kopumā kopš tā laika zinātne nav stāvējusi uz vietas par pasaules slavenību kļuvušās klonētas aitas līķi. Cilvēce ir progresējusi no eksperimentiem ar kurkuļiem līdz primātiem un cilvēku embrijiem. Bet vispirms vispirms.

Kas ir kloni?

Kloni ir klonēšanas rezultāts, lai cik pārsteidzoši tas neizklausītos. Iesākumā pat identiskos dvīņus var droši saukt par kloniem, jo ​​tie attīstījās no vienas un tās pašas apaugļotas olšūnas. Daudzšūnu organismu šūnas ir arī kloni un pat augi, kas iegūti veģetatīvās (bezdzimuma) vairošanās rezultātā: spraudeņi, bumbuļi, sīpoli, sakneņi utt. Šis ir diezgan sens augu selekcijas līdzeklis, pateicoties kuram mēs ēdam paciešamus dārzeņus. un augļi.

Bet, ja ar augiem viss ir skaidrs, tad cilvēku vai govi nevar pavairot ar sīpoli. No saviem vecākiem mēs iegūstam gēnu komplektu, šie komplekti ir atšķirīgi, jo mums ir dažādas mammas un tēti. Tāpēc mēs neesam tas pats, kas vienkārši tētis vai vienkārši mamma. Katrs no mums ir unikāls! No ģenētiskā viedokļa, protams. Un tas ir brīnišķīgi: jo vairāk dažādi cilvēki, jo plašāka ir sugas daudzveidība un jo spēcīgāka tā ir aizsargāta no jebkāda veida vides satricinājumiem.

Kā izveidot klonu, kā piemēru izmantojot aitu Dolliju

Dollija dzimusi 1996. gada 5. jūlijā Skotijā. Tas notika Jana Vilmuta un Kīta Kempbela laboratorijā Roslinas institūtā. Viņa piedzima kā visparastākā aita. Bet viņas māte dzimšanas brīdī jau sen bija mirusi. Dollija ir iegūta no somatiskās šūnas kodola viņas ģenētiskās mātes tesmenī. Šīs šūnas tika iesaldētas šķidrais slāpeklis. Kopumā tika izmantotas 227 olas, no kurām 10% galu galā izauga līdz embriju stāvoklim. Bet tikai vienam izdevās izdzīvot.

Viņš uzauga savas surogātmātes ķermenī, kurā viņš iekļuva, pārstādot donora šūnas kodolu sava nākamā nesēja olšūnas citoplazmā, kas atbrīvota no kodola. Subjekts saņēma dubultu hromosomu komplektu tikai no savas mātes, kuras ģenētiskā kopija viņa bija.

Dollija dzīvoja kā parasta aita. Tiesa, viņa lielāko daļu laika pavadīja ieslēgta un prom no radiniekiem. Tā joprojām ir laboratorija. Līdz sešu gadu vecumam aitām bija attīstījies artrīts un vēlāk retrovīrusu plaušu slimība. Parasti šie dzīvnieki dzīvo līdz 10-12 gadiem, taču Dollija pusceļā nolēma tikt eitanāzijai, kas izraisīja daudz tenku medijos.

Daži zinātnieki, kā arī plašsaziņas līdzekļi ir minējuši, ka iemesls agrīna nāve aitas varētu kļūt par klonēšanu. Fakts ir tāds, ka par Dollijas pamatmateriālu tika izvēlēta pieauguša indivīda šūna ar jau saīsinātiem telomēriem. Tie ir hromosomu gali, kas tiek saīsināti ar katru dalījumu. Šo procesu sauc par vienu no galvenajiem novecošanas cēloņiem.

Bet labi, lai zinātnieki gūst panākumus uz dažām Zemēm daudzos paralēlos visumos. Ko tālāk? Kā ar olu? Kur jūs varat atrast radniecīgu sugu, kas ir pietiekami tuvu struktūrai, kas var izturēt nākotnes dinozaurus? Un vai tie vispār var pastāvēt mūsdienu vidē? Daži cilvēki nevar izturēt telpu pārkārtošanu, un nabaga dinozauriem būs jāelpo gaiss, kas ir piesātināts ar skābekli par 21%, nevis parastajiem 10-15% pirms miljoniem gadu.

Tāpēc ir vērts aplūkot skatus, kas mums ir tuvāki laika joslā. Piemēram, pēdējais brīnišķīgais dodo putns atstāja šo nežēlīgo pasauli tālajā 17. gadsimtā, taču pat skolēni par to zina (nav pārliecināti, vai šodien). Tas viss, pateicoties kariķētam Lūisa Kerola pašportretam no Alises Brīnumzemē.

Vairāki šī putna eksemplāri izbāztu dzīvnieku veidā ir saglabājušies dažādos muzejos. Viņi arī saglabājās mīkstie audi, un starp radiniekiem ir Nikobāra balodis, kas varētu iznēsāt dodo pēcnācējus. Tiesa, pagaidām tas viss ir tikai runas.

Starp labi zināmajiem, bet diemžēl neveiksmīgajiem mēģinājumiem reanimēt mirušās sugas ir Pireneju mežāzis, kas izzuda salīdzinoši nesen - 2000. gadā. 2009. gadā piedzima viņa klons, kurš dzīvoja tikai septiņas minūtes.

Kāpēc man vajadzīgs klons?

Teorētiski, bet ne vienmēr praksē, tiek apspriesti divi cilvēku klonēšanas veidi: terapeitiskā un reproduktīvā. Pirmais ir saistīts ar noteiktu audu (nevis orgānu) šūnu klonēšanu transplantācijas nolūkos. Šādi iegūtos audus pacienta ķermenis neatraidīs, jo tie būtībā ir viņa paša. Noderīga lieta.

Kā tas strādā? Tiek ņemta pacienta šūna, kuras kodols tiek pārstādīts jau kodolu zaudējušās olšūnas citoplazmā (iekšējā vidē). Šī olšūna vairojas, attīstās par agru, piecas dienas vecu embriju. Pēc tam Petri trauciņos iegūtās cilmes šūnas tiek pārveidotas par audiem, kas nepieciešami zinātniekiem un ārstiem.

Kam varētu būt vajadzīgs reproduktīvais klons? Cilvēki, kuri ir zaudējuši savus tuviniekus un vēlas tos šādā veidā atgriezt? Bet kloni nepiedzimst īstajā vecumā. Tas notiek tikai zinātniskajā fantastikā.

Ētika

Klonēšanai joprojām ir pārāk daudz neatrisinātu ētikas jautājumiem. Un darbs ar embrijiem, kaut arī ļoti agrīnā to attīstības stadijā, izraisa kritikas viļņus pret ģenētiķiem. Jo īpaši no reliģiskām organizācijām. Tomēr viņi nevar atbalstīt mākslīgu dzīvības radīšanu un dievu asimilāciju.

Turklāt cilvēka reproduktīvā klonēšana daudzās pasaules valstīs ir tieši aizliegta un par to draud kriminālatbildība. Jā, uz dzīvniekiem izstrādātas metodes pastāv, un zinātnieki neredz nekādus šķēršļus cilvēku klonēšanai, izņemot morālos. Tomēr problēma ir tā, ka dzīvnieki nav indivīdi. Nē, es mīlu un cienu dzīvniekus (ne visus), bet fakts paliek fakts: tie ir iebūvēti mūsu gremošanas ķēdē. Un neviens nejautā govju klonam viedokli par to, kā pagatavot steiku.

Cilvēka reproduktīvā klonēšana paredz, ka viņš nebūs vienkāršs orgānu kopums, bet ar gadiem veidosies par personību, kas var radikāli atšķirties no oriģināla (to īpaši pierāda dvīņi). Un klona juridiskais statuss būs nenoteikts: kādām tiesībām un pienākumiem viņam vispār vajadzētu būt? Kā tam vajadzētu mijiedarboties ar oriģinālu? Kam viņš būs mazdēls vai mantinieks?

Kas attiecas uz terapeitisko klonēšanu, tā ir aizliegta arī daudzās pasaules valstīs. Lai gan zinātniskos nolūkos viņi vienmēr var izdarīt izņēmumu.

Viņa runāja par cilvēku klonēšanu un ANO. Negatīvs. 2005. gada Deklarācijā par cilvēka klonēšanu organizācija norādīja, ka bioloģijas zinātņu sasniegumu pielietošanai jākalpo, lai atvieglotu ciešanas un uzlabotu indivīda un visas cilvēces veselību. Dokuments aicina aizliegt visa veida cilvēku klonēšanu, ciktāl tie nav savienojami ar cilvēka cieņu un cilvēka dzīvības aizsardzību.

Neskatoties uz to, kautrīgi, nekaunīgi, bet nepielūdzami arvien vairāk pētniecības institūtu uzsāk terapeitiskās klonēšanas izpēti. Kad pienāks laiks, cilvēcei joprojām būs jāizsver plusi un mīnusi, jānovērš ētiskie jautājumi un jāatrisina morālās dilemmas. Jo progresu var aizkavēt, bet ne mainīt.

Plašsaziņas līdzekļos izskanējušie ziņojumi par cilvēka orgānu klonēšanas darbu atļaušanu izklausās intriģējoši fantastiski. Šķiet, ka visi ir pieraduši pie klonētām vardēm un aitām. Vai tiešām štancēšana aknās, nierēs, sirdī un plaušās ir ceļā? Izdomāsim.

Lai laboratorijā izaudzētu, piemēram, cilvēka nieri un veiksmīgi to pārstādītu pacientam, jāatrisina divas problēmas. Pirmā ir svešu šūnu un audu noraidīšanas problēma. Kāpēc taisīt mākslīgo orgānu, ja var paņemt dabisku. Augstais, diemžēl, mirstības līmenis pasaulē no visa veida negadījumiem nodrošina materiālu šādām transplantācijām. Problēma ir tā, ka recipienta (tas ir, orgāna transplantācijas personas) imūnsistēma reaģēs uz svešām šūnām tāpat kā reaģē uz gripas vai masaliņu vīrusiem – tā šīs šūnas nogalinās. Mēs tagad neiedziļināsimies smalkumos, kāpēc tas notiek. Par šo tēmu ir daudz rakstīts. populāri raksti un grāmatas. Ir trīs veidi, kā apiet noraidījuma problēmu.

Ir iespējams nomākt saņēmēja imūnsistēmu īpašas zāles- imūnsupresanti. Nav slikti noraidīšanas profilaksei, taču šajā gadījumā pacients cietīs no nevēlama blakus efekti. Jo īpaši, ja imūnsistēma ir “izslēgta”, tiek aktivizēti visa veida patogēnie mikroorganismi, ar kuriem pietiek jebkura cilvēka organismā. Katrs no mums ir īsts pastaigu zoodārzs, kur šūnās sēž dažādas baktērijas, vīrusi, visādas sēnītes. Tos pastāvīgi kontrolē imūnsistēma.

Otra iespēja ir izvēlēties orgānu no donora, kura šūnas vairākos veidos atgādinās saņēmēja šūnas. Citiem vārdiem sakot, jums ir jāatrod dvīņu orgāns. Šim nolūkam iekšā attīstītas valstis visā pasaulē tiek izveidotas veselas datu bankas. Izredzes gūt panākumus joprojām ir mazas. Biologiem ir desmitiem parametru, pēc kuriem imūnsistēma var atšķirt "mūs" no "viņiem". Sarkanajās asins šūnās ir tikai divi proteīni, kuru klātbūtne vai neesamība veido četras galvenās asins grupas. Tikai daži nespeciālisti zina, ka patiesībā uz šūnu virsmas jau ir atrasti vairāki desmiti šādu proteīnu, un to individuālās kombinācijas nejauša sakritība ir maz ticama. Tāpēc rindā pēc transplantācijai nepieciešamās nieres var stāvēt gadiem ilgi.

Visbeidzot, trešais veids, visdaudzsološākais un vismazāk attīstītais, ir izveidot orgānu no šūnām, kuras imūnsistēma neatraida. Šādas šūnas pastāv. Tās ir dažas augļa šūnas. Viņiem vēl nav bijis laika iegūt konkrētas zīmes, pēc kurām viņus varētu atpazīt gan sava, gan kāda cita imūnsistēma. Ja mēs zīmējam ļoti tālu analoģiju, tad tās ir mazuļu šūnas, kuras uzņem jebkura pieauguša imūnsistēma. Par iespēju audzēt šādas šūnas, ņemts ne vairāk kā agrīnās stadijas embrija attīstību, un galvenokārt tika veikta gadā pēdējie laiki diskusija zinātniskās un tuvākās zinātnes aprindās. Tomēr starp šādu šūnu audzēšanu masā un orgāna iegūšanu no tām attālums ir aptuveni tāds pats kā no pirmajām kausēšanas krāsnīm līdz kosmosa kuģim.

Starp citu, pieauguša cilvēka ķermenī ir imūnsistēmai “neredzamas” šūnas. Piemēram, dziļās ādas šūnas. Tos var izolēt un audzēt uzturvielu barotnēs. Rezultātā tiek iegūti plāni "mākslīgās" ādas plankumi, kurus veiksmīgi izmanto pretapdegumu terapijā pie mums un ārzemēs.

Ideja, ka, ja orgānu transplantācijai nevar iegūt, tad tas ir jāizgatavo, izskanēja jau 80. gadu beigās. Bostonas Bērnu slimnīcas aknu transplantācijas programmas direktors Dr. Čārlzs Vakanti. Tomēr orgāns ir ļoti sarežģīta sistēma: tajā ir daudz dažādu audu, to caurstrāvo asinsvadi un nervi. Kā atjaunot šo sistēmu un kā laboratorijā atveidot vēlamo orgāna formu? Šī ir otrā un līdz šim praktiski neatrisinātā problēma orgānu radīšanas (klonēšanas) ceļā transplantācijai.

Tomēr ir izklāstītas dažas pieejas tās risinājumam. Ņemiet, piemēram, degunu un ausis. To formu veido skrimšļi, un skrimšļi ir diezgan vienkārši. Tam nav asinsvadu vai nervu galu. Lai iegūtu mākslīgo ausi, rīkojieties šādi. Vēlamā forma tiek izlieta no poraina polimēra un "apdzīvota" ar hondrocītiem - šūnām, kas veido dabisko skrimsli. Paši par sevi hondrocīti var izaudzēt ārpus ķermeņa, bet ausis un deguns neaug plastmasas krūzēs. Hondrocīti paši par sevi nevar radīt tik sarežģītas telpiskas formas. Taču viņiem var palīdzēt, izkārtojot tos telpā pēc vajadzības. Pēc kāda laika polimēra šķiedras, no kurām tika izgatavota veidne, izšķīst, un tiek iegūts vajadzīgās formas “dzīvs” skrimslis.

Piekrītu, tas jau ir kaut kas, lai gan tas joprojām ir tālu no nierēm vai aknām. Tie sastāv no dažādiem audiem, un maz ticams, ka no tiem šos orgānus izdosies “salikt”, tāpat kā automašīnu no atsevišķām daļām saliek uz konveijera. Šeit atšķiras cilvēka un bioloģiskās tehnoloģijas. Cilvēka tehnoloģija ir balstīta uz sarežģītu agregātu montāžu no blokiem, kas tiek izveidoti iepriekš un atsevišķi. Bioloģiskā tehnoloģija ir balstīta uz pakāpenisku, pakāpenisku struktūru "pieaugšanu" no pirmdzimtības attīstības. Nav iepriekš izveidotu daļu. Tie visi veidojas attīstības procesā. Ja zinātniekiem izdosies panākt, lai izolētas šūnas darbotos tāpat, tad būs iespēja, kaut arī tālu, iegūt sarežģītus mākslīgos orgānus, piemēram, aknas vai nieres.

Visbeidzot, ir vēl viens veids, kā attīstīt transplantoloģiju. Jūs esat pamanījuši, ka cilvēce ir iemācījusies lidot, taču tā dara to pavisam savādāk nekā putni. Lidmašīnas ar spārniem neplēš. Tas ir iespējams arī medicīnā. Turklāt tas jau tiek pakāpeniski ieviests. Ierīce ir izveidota un darbojas mākslīgā niere". Kamēr tajā nav dzīvo šūnu. Bet, iespējams, nākotnē izdosies izveidot tādu kā "kentauru" - ar elektroniku pildītu orgānu, kurā būs arī dzīvi audi. Tā nebūs dabiskas nieres kopija, taču savas funkcijas pildīs lieliski.

Pagaidām viss teiktais ir tikai tāla perspektīva, ko tomēr var ieskicēt ar piesardzīgu optimismu. Pirms "klonēšanas", t.i. līdz tādu sarežģītu orgānu masveida ražošanai kā nieres, aknas vai liesa vēl ir tālu. Tāpēc rūpējies par savu veselību!

Katru gadu tūkstošiem dzīvību visā pasaulē tiek izglābtas ar orgānu transplantāciju. Bet desmitiem tūkstošu pacientu mirst tāpēc, ka viņi nesaņēma donoru orgānus. Transplantoloģija pēdējā desmitgadē ir attīstījusies ļoti strauji, bet galvenais jautājums joprojām nav izlemts: kur dabūt orgānus transplantācijai?

Ir vairākas iespējas:
- paņemt orgānu no donora un nomākt imunitāti gandrīz uz visu pacienta dzīvi, lai pārvarētu orgāna atgrūšanu;
- aizstāt ar mākslīgu analogu (gadījumos, kad tas ir iespējams);
- izaudzēt jaunu "orgānu mēģenē".
Protams, orgāns no mēģenes atrisinās daudzas problēmas: organisms to pieņems kā savējo, kas nozīmē, ka nebūs atgrūšanas, bet tas būs pilnīgi funkcionāls orgāns, nevis "protēze", kas tikai daļēji papildina funkcijas. Tas nozīmē, ka pacientam, kurš saņēmis šādu orgānu, būs lielāka iespēja atgriezties pilnvērtīgā dzīvē.
Lielisks risinājums, bet kā izaudzēt šādu orgānu un kādus orgānus vispār var izaudzēt “mēģenē”? Un mūsdienu zinātne Es jau daudzus gadus cīnos ar šīm problēmām.
Orgānu klonēšana
Droši vien daudzi atceras aitu Dolliju, kas tika klonēta Roslinas institūtā Skotijā, netālu no Edinburgas 1996. gadā. Tad prese daudz runāja par orgānu klonēšanas iespēju. Taču zinātnieku aprindas steidzās atspēkot atsevišķu cilvēka orgānu klonēšanas iespēju, jo visa organisma somatiskajām (nevis dzimumšūnām) ir vienāds ģenētiskais kopums.
Protams, jūs varat izveidot klonu - to pašu pilntiesīgu cilvēku, kurš turklāt vispirms ir jāizaudzē, un tikai tāpēc viņam var atņemt orgānus. Bet tas būtu vismaz neētiski. Vienīgais daudzsološais veids ir iegūt orgānus in vitro (ārpus dzīva organisma).
šūnu kultūras palīdzība meklēšanā Jau ilgu laiku zinātnieki ir izmantojuši šūnu kultūras savā ikdienas darbā pētniecības nolūkos. Šūnu kultūras ir cilvēka vai dzīvnieku šūnas, kas aug uz īpašām barotnēm. Sākotnēji kā barotne tika izmantota plazma vai alantoiskais šķidrums, bet laika gaitā tika izgudrotas nemainīga sastāva barotnes. Galvenās prasības barotnēm ir noteikta skābuma līmeņa uzturēšana (parasti Ph6 - 7,5), osmotiskais spiediens un nepieciešamo uzturvielu pieejamība.
Barotnei var būt dažāds sastāvs. Uz barotnes kultūras šūnas sāk aktīvi dalīties. Laika gaitā šūnas pārklāj visu kultūras plāksnes virsmu. Pēc tam pētnieki savāc šūnas, sadala tās daļās un ievieto jaunās plāksnēs. Šūnu pārvietošanas procesu jaunās plāksnēs sauc par subkultūru, un to var atkārtot daudzas reizes daudzu mēnešu laikā.
Šūnu caurlaidības ciklu sauc par pāreju. Taču šāda šūnu uzturēšana kultūrā ir raksturīga transformētajām (izmainītajām) šūnām, kuras bieži vien vairs neatgādina tās, no kurām tās iegūtas. Pieauguša cilvēka parasto somatisko šūnu spēja vairoties ir ļoti ierobežota, un jo specializētāka ir šūna, jo mazāk šūnu paaudžu tā var dot. Citiem vārdiem sakot, ir praktiski neiespējami izņemt parastās šūnas un izaudzēt no tām kaut ko (pat ne veselu orgānu).
Un tomēr mūsu ķermenī ir šūnas, kas var dot daudzas pēcnācēju paaudzes: tās ir cilmes šūnas (kaulu smadzenēs, taukaudos, smadzenēs utt.). Milzīgs sasniegums bija cilmes šūnu atklāšana pieauguša cilvēka organismā.
Līdz šim ir zināmas daudzas cilmes šūnas cilvēka ķermenis. Ar viņu palīdzību viņi cer arī drīzumā izārstēt daudzas cilvēku slimības, tomēr, tāpat kā citviet fizioloģijā un medicīnā, arī šajā perspektīvā ir daudz slazdu, piemēram, viena no tām ir audzēju veidošanās briesmas. Bet, ja šīs šūnas izmanto, lai izveidotu bioinženierijas orgānus, "orgānus no mēģenes", tad no šī riska var izvairīties.
Orgāni ir veselas dažāda veida šūnu sistēmas, kas mijiedarbojas viena ar otru, kurām ir noteikta telpiskā struktūra un kas veic noteiktu funkciju. Tāpēc nepietiek tikai ar iespēju audzēt šūnas uz barības vielu barotnes, ir arī nepieciešams “piespiest” tās mijiedarboties, izveidot struktūru.
Un "orgānu kultūras" metode mēģina atrisināt šos jautājumus. Atrodoties uz barības vielu barotnēm, vairākus šūnu veidus jau var kopīgi kultivēt kopā, kas mijiedarbojas un veido noteiktas struktūras. Un tomēr orgānu kultūras nav orgāni, bet tikai šūnu sistēmas.Zinātne meklējumos Šobrīd daudzi zinātnieki visā pasaulē meklē iespējas izaudzēt ja ne veselus orgānus, tad vismaz "organellus", kas spēj pildīt daļu no funkcijām. orgāns. Tās ir nākotnes tehnoloģijas, jo to pamatā ir tehnoloģiju izmantošana cilvēkam nepieciešamo audu kultivēšanai no cilmes šūnām, kas šobrīd ir problēma, kas ir arī zinātniskās izpētes un izstrādes stadijā.
Vienu no pielietojumam tuvām metodēm, iespējams, var uzskatīt par patentētu 1999. gadā. metode locītavu hialīna skrimšļa integritātes atjaunošanai, locītavā ievadot in vitro audzētu autologu kaulu smadzeņu stromas prekursoru šūnu suspensiju. (Izgudrojuma patents Nr.: 2142285 Autors: Chailakhyan R. K.) Šajā gadījumā tiek izmantots nevis viss orgāns, šajā gadījumā skrimslis, bet tikai skrimšļa prekursoru šūnu kultivēšana, kuras pēc tam tiek ievadītas locītavā.
Pašlaik klīniskajos pētījumos jau tiek veikta osteoartrīta ārstēšanas metode ar šūnu transplantāciju. Šī metode sastāv no pacienta nobriedušu skrimšļa šūnu (hondrocītu) noņemšanas un to kultivēšanas īpašos apstākļos in vitro. Kad šūnu skaits palielinās, pacientam tiek ievadīts ķirurģiska operācijašūnu implantācijai ceļa locītava. Implantētie hondrocīti vēlāk palīdzēs veidot veselīgu skrimšļu. Atšķirībā no iepriekšējās metodes, šajā gadījumā šūnas tiek ievadītas nevis suspensijas veidā, bet gan uz substrāta, kas prasa ķirurģiska iejaukšanās tomēr nodrošina labāku šūnu izdzīvošanu.
2005.-2006.gadā parādījās informācija par iespēju izaudzēt kaulu-zobu ekvivalentu, tas ir, zobu. Eksperimenti tika veikti ar žurkām un cūkām (kad žurku audos tika audzēts cūkas kaulu-zobu ekvivalents). Molāru pamati iegūti no 6 mēnešu vecuma cūkām. No tām tika izolētas šūnas un stādītas uz īpašām sintētisko polimēru matricām. Iegūtās konstrukcijas tika ievietotas žurkām ar aizkrūts mazspēju (atimiskās žurkas ir dzīvnieki ar samazinātu imunitāti, lai samazinātu ievietotās konstrukcijas noraidīšanas iespējamību), tas ir, žurkas tika izmantotas kā barotne.
Vienlaikus tika izveidots ekvivalents kaulu audi. Šim nolūkam osteoblasti (šūnas, no kurām attīstās kaulu šūnas) no tiem pašiem dzīvniekiem. Kaulu audu ekvivalents tika kultivēts rotācijas bioreaktorā 10 dienas. Pēc 4 nedēļām zoba ekvivalents tika izņemts no omentuma un apvienots ar kaulaudu ekvivalentu. Iegūtā konstrukcija atkal tika ievietota kailām žurkām uz 8 nedēļām.
Rezultātā līdzvērtīgs zobam, kas ievietots žurku omentumā histoloģiskā izmeklēšana pēc 4 mēnešiem bija normālam zobam raksturīga struktūra. Kaulu audu sastāvam ar zoba ekvivalentu histoloģiskajā izmeklēšanā bija poraina kaula struktūra, un tajā integrētais zobs sastāvēja no dentīna, emaljas un pulpas ar traukiem kā pilnvērtīgu orgānu. Tomēr līdzīgi pētījumi ar cilvēka audiem vēl nav veikti.
Turklāt tagad daudz darba parādās jaunā virzienā: tā ir sava veida donora orgāna un recipienta šūnu sintēze. Lai to izdarītu, ir nepieciešams noņemt visas šūnas no donora orgāna, izmantojot īpašus ķīmiskos līdzekļus. Tajā pašā laikā tiek saglabātas visas ārpusšūnu struktūras. Pēc tam atlikušo orgāna "skeletu" apdzīvo saņēmēja šūnas. Šādi tiek risināts jautājums gan ar ērģeļu arhitektonikas saglabāšanu, gan ar donora orgāna imūnās atgrūšanas pārvarēšanu.
Saskaņā ar šo principu tādi orgāni kā aknas un plaušas jau ir iegūti, bet visi testi joprojām tiek veikti ar dzīvniekiem. Parādījās amerikāņu pētnieku publikācija, kurā viņi aprakstīja bioinženierijas aknu izveidi. Šī ir orgāniem līdzīga struktūra, kas var veikt aknu funkcijas. Tomēr vēl ir pāragri runāt par pilnvērtīgu aknu radīšanu kultūrā, lai gan, neapšaubāmi, tas jau ir liels solisšajā virzienā.
Pavisam nesen iznāca jauns raksts, kurā autori stāsta par bioinženierijas plaušu izveidi, simulācija tika veikta žurkām, izmantojot cilvēka šūnas. Iegūtais orgāns tika pārstādīts žurkai, un tas pildīja plaušu funkcijas. Tomēr pētījumi par primātiem un vēl jo vairāk par cilvēkiem vēl nav veikti.
Tādējādi “orgāni no mēģenes” neapšaubāmi ir nākotnes tehnoloģijas, kas jau šodien var kļūt par realitāti. Tomēr, tāpat kā jebkura jauna attīstība, ja vien tie ir atsevišķi modeļi, tie maksā lielus un fiziskus, un finanšu izmaksas(tāpat kā, teiksim, unikālas ar rokām būvētas automašīnas), tomēr kādreiz tās kļūs par konveijera tehnoloģiju.

Īpaša interese bioētiskajā kontekstā ir klonēšanas problēma.

Klonēšanas metodes

manipulācijas ar cilmes šūnām;

šūnu kodola transplantācija.

Cilmes šūnu unikalitāte slēpjas tajā, ka tad, kad tās nonāk bojātajās vietās dažādi orgāni, tad tās spēj pārvērsties tieši par tāda veida šūnām, kas nepieciešamas audu remontam (muskuļos, kaulos, nervos, aknās u.c.). Tas ir, izmantojot klonēšanas tehnoloģiju, ir iespējams “pēc pasūtījuma” izaudzēt nepieciešamos cilvēka orgānus. Tomēr patiesā fantāzija ir, kur iegūt cilmes šūnas?

Biomateriāla avoti klonēšanai

abortīvs materiāls dabiskās un mākslīgās apsēklošanas laikā;

cilmes šūnu ekstrakcija no pieauguša organisma smadzeņu, kaulu smadzeņu un matu folikulu kaktiņiem un citiem audiem;

asinis no nabassaites;

sūknēti tauki;

zaudēti piena zobi.

Pieaugušo cilmes šūnu izpēte noteikti ir iepriecinoša un nerada ētiskas problēmas, atšķirībā no embriju cilmes šūnām. Ir vispāratzīts, ka labākais cilmes šūnu avots terapeitiskai klonēšanai (ti, embrionālo cilmes šūnu iegūšanai) ir embriji. Tomēr šajā sakarā nevajadzētu pievērt acis uz iespējamām briesmām. Eiropas Ētikas grupa ir uzsvērusi sieviešu tiesību jautājumu, kas var tikt pakļauts lielam spiedienam. Turklāt eksperti atzīmē brīvprātīgas un informētas piekrišanas problēmu donoram (kā arī anonimitātei) un šūnu saņēmējam. Pieņemamā riska jautājumi, ētikas standartu piemērošana cilvēku pētījumos, šūnu banku drošība, ģenētiskās informācijas konfidencialitāte un privātuma aizsardzība, komercializācijas problēma, informācijas un ģenētiskā materiāla aizsardzība, pārvietojoties robeža utt paliek diskutējama.

Lielākajā daļā pasaules valstu ir pilnīgs vai īslaicīgs cilvēku reproduktīvās klonēšanas aizliegums.

UNESCO Vispārējā deklarācija par cilvēka genomu un cilvēktiesībām (1997) aizliedz klonēšanu cilvēka reproducēšanas nolūkos.

Vēl viena klonēšanas metode ir kodola pārnešana. Ieslēgts Šis brīdis tādā veidā iegūti daudzi dažādu dzīvnieku sugu kloni: zirgi, kaķi, peles, aitas, kazas, cūkas, buļļi u.c. Zinātnieki norāda, ka klonētās peles dzīvo mazāk un ir vairāk pakļautas dažādām slimībām. Turpinās dzīvu būtņu klonēšanas pētījumi.

Gēnu inženierijas tehnoloģiju bioētiskās problēmas

Ilgu laiku biotehnoloģijas tika saprastas kā mikrobioloģiskie procesi. Plašā nozīmē termins « biotehnoloģija» attiecas uz dzīvo organismu izmantošanu pārtikas un enerģijas ražošanai. Pēdējie gadi Divdesmitais gadsimts iezīmējās ar lieliem sasniegumiem molekulārajā bioloģijā un ģenētikā. Ir izstrādātas metodes iedzimtā materiāla (DNS) izolēšanai, jaunu tā kombināciju veidošanai, izmantojot manipulācijas, kas veiktas ārpus šūnas, un jaunu ģenētisko konstrukciju pārnesei uz dzīviem organismiem. Tādējādi radās iespēja iegūt jaunas dzīvnieku šķirnes, augu šķirnes, mikroorganismu celmus ar pazīmēm, kuras nevar atlasīt, izmantojot tradicionālo audzēšanu.

Ģenētiski modificēto organismu (ĢMO) izmantošanas vēsture praksē ir neliela. Šajā sakarā pastāv nenoteiktības elements attiecībā uz ĢMO nekaitīgumu cilvēku veselībai un videi. Tāpēc gēnu inženierijas darba un transgēno produktu drošības nodrošināšana ir viena no neatliekamām problēmām šajā jomā.

Gēnu inženierijas darbību drošība, jeb biodrošība, paredz pasākumu sistēmu, kuras mērķis ir novērst vai līdz drošam līmenim samazināt ģenētiski modificētu organismu kaitīgo ietekmi uz cilvēku veselību un vidi veicot gēnu inženierijas darbības. Biodrošība kā jauna zināšanu joma ietver divas jomas: metožu izstrādi, pielietošanu transgēno organismu nelabvēlīgās ietekmes riska novērtēšanai un novēršanai un gēnu inženierijas darbību drošības valsts regulēšanas sistēmu.

gēnu inženierija ir tehnoloģija jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju iegūšanai, manipulējot ar nukleīnskābju molekulām ārpus šūnas un pārnesot izveidotās gēnu konstrukcijas dzīvā organismā. Ģenētiski modificētu organismu iegūšanas tehnoloģija paplašina tradicionālās audzēšanas iespējas.

Ražošanatransgēnsmedicīniskie preparāti- daudzsološs gēnu inženierijas darbības virziens. Ja agrāk, piemēram, bieža donoru asiņu pārliešana (riskanta un dārga procedūra) tika uzskatīta par efektīvu metodi anēmijas ārstēšanā, tad mūsdienās transgēno zāļu ražošanai izmanto modificētus mikroorganismus un dzīvnieku šūnu kultūras. Transgēno organismu izmantošanas efektivitāti medicīnā var redzēt vairākos cilvēka veselības problēmu risināšanas piemēros. Saskaņā ar PVO datiem pasaulē ir aptuveni 220 miljoni cilvēku ar cukura diabētu. 10% pacientu ir indicēta insulīnterapija. Visus, kam tas nepieciešams, nav iespējams nodrošināt ar dzīvnieku insulīnu (varbūtība pārnēsāt vīrusus no dzīvniekiem uz cilvēkiem; dārgas zāles). Tieši tāpēc tehnoloģiju izstrāde hormona bioloģiskajai sintēzei mikroorganismu šūnās ir optimāls problēmas risinājums. Mikrobioloģiskajā rūpnīcā iegūtais insulīns ir identisks dabiskajam cilvēka insulīnam, lētāks par dzīvnieku insulīna preparātiem un neizraisa komplikācijas.

Izteikta bērnu augšanas palēnināšanās, kā rezultātā parādās liāri, punduri, ir vēl viena cilvēka veselības problēma, kas saistīta ar endokrīno dziedzeru darbības traucējumiem (augšanas hormona somatotropīna trūkums, ko ražo hipofīze). Iepriekš šī slimība tika ārstēta, injicējot pacientu asinīs augšanas hormona preparātus, kas izolēti no mirušo cilvēku hipofīzes. Tomēr šeit radās vairākas tehniskas, medicīniskas, finansiālas un ētiskas problēmas. Šodien šī problēma ir atrisināta. Gēns, kas kodē cilvēka augšanas hormona veidošanos, tiek sintezēts un integrēts E. coli ģenētiskajā materiālā.