клетка биология

КАК ВЫГЛЯДЯТ И РАБОТАЮТ КЛЕТКИ ЧЕЛОВЕКА

Стартап сделает вашу копию-эмбрион, чтобы вырастить ткани для пересадки

Продолжение этого поста. 

Израильская биотехнологическая компания планирует создавать человеческие эмбрионы для получения тканей для трансплантации.

Чуть ранее Джейкоб Ханна, биолог из Института Вайсманна продемонстрировал, что из стволовых клеток мышей, без яйцеклеток и сперматозоидов, можно создать эмбрионы и вырастить их в механической утробе до стадии, когда у них разовьется бьющееся сердце, кровоток и головная складка.

Теперь компания Renewal Bio собирается сделать то же самое с людьми. В итоге компания рассчитывает получить человеческие эмбрионы, эквивалентные сорока- или пятидесятидневной беременности. На этой стадии уже сформированы органы, а также конечности и пальцы.

"Мы видим эмбрионы как лучший 3Д-принтер", - говорит Ханна. "Мы хотим знать, можем ли мы использовать эти эмбрионы, чтобы получить клетки для трансплантации."

Клетки например крови эмбриона могут быть собраны, размножены и влиты пожилому человеку, чтобы "перезагрузить" его иммунную систему. Еще одним решением может быть выращивание эмбрионов бесплодных, в силу возраста, женщин и дальнейшее использование собранных гонад, из которых потом можно вырастить яйцеклетки - в лаборатории или трансплантировать их женщине.

Но конкретные планы компания пока не озвучивает, чтобы не завышать ожидания и не пугать народ. Омри Амирав-Дрори, директор стартапа, считает, что они обладают самой многообещающей технологией со времен CRISPR. "Возможность создать эмбрион без спермы, яйцеклеток и утробы невероятна! Мы считаем, что эта технология может оказать огромное влияние как на фертильность, так и на долголетие."

Возможным такой прорыв сделала комбинация стволовых клеток и нового типа реакторов в лаборатории Ханны. Год назад исследователи впервые показали "механическую утробу", в которой несколько дней выращивали эмбрионы мышей. Система включала в себя вращающиеся колбы с сывороткой крови, насыщенной кислородом. В новом исследовании Ханна использовал те же механические утробы для выращивания эмбрионов созданных из стволовых клеток.

Когда стволовые клетки выращиваются вместе в контейнерах особой формы, они начинают спонтанно объединяться и создавать структуры, называемые эмбриоиды, бластоиды, грабоиды - синтетические эмбриомодели. Многие ученые, впрочем, настаивали, что не смотря на внешнее сходство, эти структуры неспособны развиться.

Однако, Ханна смог вырастить эти эмбриомодели в своих механических утробах больше, чем когда-либо - до стадии, когда начинает биться сердце, течь кровь и появляются зачатки мозга и хвоста. "Эмбрионы выглядят прекрасно! Анализ клеток разных типов показывает, что они на 95% совпадают с обычными эмбрионами мышей".

Но даже при этом всем, технология выращивания искусственных эмбрионов остается неэффективной. Лишь 1 из 100 попыток была успешной, и даже эти эмбрионы, которые развивались дольше других, в конце концов, начинали страдать от аномалий развития, таких как проблемы с сердцем. Возможно, потому, что чтобы расти дальше, им требуется правильное кровоснабжение.

В будущих экспериментах Ханна собирается использовать собственные клетки крови и кожи (а также клетки нескольких добровольцев) для создания эмбрионов человека. Эта перспектива не пугает Ханну. Сейчас нет способа перейти от жизни в пробирке - к настоящей. Без плаценты, пуповины, соединяющей эмбрион с матерью, ни один искусственный эмбрион не выживет после трансплантации в утробу. "Мы не пытаемся создать копии людей, нельзя назвать 40-дневный эмбрион мини-мной".

Но с развитием подобных технологий могут начаться дебаты о правах эмбрионов и могут ли они использоваться как мясо для науки и медицины. Национальные институты здоровья США порой отказывают в финансировании исследованиям искусственных эмбрионов, когда им кажется, что они будут слишком похожи на настоящих.

И хотя Ханна считает, что искусственные эмбрионы из стволовых клеток, выращенные в лаборатории, никогда не будут приравнены в правах к человеку, у него есть план, как этого наверняка избежать. Возможно, например, генетически модифицировать зародыш так, что эмбрион не разовьет голову. Ханна считает, что подобные ограничения помогут с этическими дилеммами. "Мы думаем, что это важно и вложили много усилий в это", - говорит Ханна. "Генетические изменения могут убрать легкие, сердце или мозг".

Стартап уже нанял нескольких студентов Ханны и лицензировал технологию Института Вайсманна. Теперь он начнет вкладывать деньги в улучшение инкубаторов, разработку сенсоров для отслеживания развития эмбрионов и искать пути продления срока их жизни в лаборатории. Ханна, являющийся сооснователем Renewal, опрашивал ученых и врачей, чтобы узнать, что бы они сделали, имея доступ к множеству синтетических эмбрионов возрастом в дни или даже недели.  "Мы спрашивали людей: представьте, чего мы могли бы добиться, какие перспективы бы открылись? И у них загорались глаза!"

Живые мышиные эмбрионы - из клеток кожи.

Израильские ученые вырастили в инкубаторе эмбрионы мышей с мозгом и бьющимся сердцем без использования яйцеклеток и сперматозоидов.

Исследователи использовали стволовые клетки кожи мышей. Это первый раз, когда развитый эмбрион любого вида был создан с использованием только стволовых клеток. Прошлые попытки доходили только то стадии бластоцисты, сейчас же эмбрионы выросли до более, чем миллиона клеток, за восемь дней.

Ключом к достижению стали специальные инкубаторы, в которых каждый эмбрион содержится в сосуде с жидкостью, которые вращаются так, чтобы эмбрион не касался стенок. Инкубатор создает все необходимые условия, включая концентрацию кислорода, давление и температуру. Жидкость, разработанная в лаборатории, снабжает эмбрионы питательными веществами и гормонами.

Джейкоб Ханна, автор исследования, считает, что однажды технология может быть использована для выращивания человеческих эмбрионоподобных структур, чтобы получать клетки для проведения футуристических медицинских процедур. Вы отдаете клетки кожи или крови, из них выращиваются искусственные эмбрионы, которые производят клетки для выращивания органов, которые потом трансплантируют вам.

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0092-8674%2822%2900981-3

Культура кардиомиоцитов 5-дневных мышей

Cleara Biotech присоединилась к гонке по созданию омолаживающих препаратов.

Все началось в прошлом году, когда Питер де Кайзер с командой в исследовании на мышах смогли обратить вспять признаки старения: улучшили физическую активность, восстановили мех и функцию почек.

И вот теперь Cleara Biotech собрала необходимое финансирование, чтобы продвинуть эти исследования дальше. Следующий год компания проведет оптимизируя препарат Кайзера и ожидая одобрения исследований на людях. Они собираются продвигаться в двух направлениях: хронические заболевания, вроде почечных болезней и остеоартрита; и острых, вроде некоторых устойчивых форм рака. Вероятно, именно второе направление первым доберется до клинических испытаний.

Что все это означает для анона? Больше компаний - больше конкуренции - разнообразие - ниже цены.

соус

Самое детальное изображение клетки человека на сегодняшний день.

Цитоскелет

ссылка на гифку

Т-Лимфоцит сражается с раковой клеткой.

ссылка на гифку

Седьмой элемент

http://www.itogi.ru/paradox/2011/6/161739.html

Источником жизни во Вселенной может являться альтернативная химия. Это доказывают находки, сделанные на Земле

Недавно НАСА предъявило научному сообществу астробиологическое открытие, способное перевернуть наши представления о жизни. Ученые обнаружили и изучили микроорганизмы, которые в своем рационе полагаются на мышьяк, используя его для строительства клеток и нисколько не смущаясь тем фактом, что это яд, смертельный для всего живого. Сие фактически означает, что у нас под боком, возможно, существуют иные, непривычные формы жизни. А что же в таком случае творится на отдаленных планетах? Может, там есть жизнь, но совсем не в том виде, в каком мы ее себе представляем?

Как известно, все живые организмы строятся из шести элементов, которые красиво называют «кирпичиками мирозданья», — углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы (CHNOPS). Именно эта «великолепная шестерка», как до сих пор полагали ученые, является основой жизни. Это казалось настолько очевидным, что рассуждать о возможности существования форм жизни на ином фундаменте считалось уделом фантастов. И все-таки среди ученых находились энтузиасты, которые брали на себя смелость задаваться вопросом: не могут ли на место кого-то из «первой шестерки» претендовать другие химические элементы? Когда пять лет назад профессор университета Аризоны Пол Дэвис объявил, что форму жизни, отличную от той, к которой мы привыкли, следует искать в озерах, богатых мышьяком, его слова пропустили мимо ушей. А зря. «Мы считаем эти озера отравленными, но, быть может, как раз там и развивается жизнь, у которой фосфор заменен на мышьяк», — предположил ученый и назвал в качестве главного претендента озеро Моно, расположенное в Калифорнии. Как выяснилось, Дэвис попал в десятку.

Мышьяк на закуску

Геомикробиолог Фелиса Волф-Саймон из НАСА в течение нескольких лет исследовала «мертвое» озеро и пришла к неожиданному выводу: некоторые микробы действительно чувствуют себя в нем превосходно. Научная группа собирала ил по берегам и на дне водоема, затем образцы помещались в искусственную среду, в которой преобладали арсенаты — соли мышьяковой кислоты и почти отсутствовали фосфаты. Постепенно биологи довели концентрацию соединений фосфора до минимальной, однако даже в таких условиях одна группа бактерий из общей смеси продолжала процветать. Дальнейшие наблюдения показали, что в такой среде культура развивалась даже на 60 процентов быстрее, чем в присутствии фосфора, который считался жизненно необходимым. Когда же колонию бактерий лишили мышьяковой подпитки, она перестала расти. «Подсветив» раствор радиометками, биологи выяснили, что токсичный элемент используется в работе клеточных механизмов так же, как и фосфор. А раз на такое способен данный штамм, то и другие микроорганизмы в ходе эволюции вполне могли использовать подобный «рацион питания».

«Нынешнее открытие — это окно в новый, неизведанный мир и напоминание всем нам: формы жизни могут быть совершенно непредсказуемыми», — считает Фелиса Волф-Саймон. О чем говорит это открытие? В первую очередь о том, что коль скоро неожиданное поведение микроорганизмов пусть и редко, но встречается на Земле, то космос тогда вообще может кишмя кишеть необычными формами жизни. «Мы расширили понятие «жизнь», — заявил по этому поводу доктор Эдвард Вейлер, руководитель одной из научных программ НАСА. — Для того чтобы обнаружить ее во Вселенной, нам необходимо думать шире и разнообразнее». Стоит, вероятно, напомнить, что в прошлом веке немецкий физик Герман Гельмгольц и его советский коллега Петр Лазарев уже думали «широко и разнообразно» и додумались до возможности развития жизни в биологических микроструктурах. Фантаст Айзек Азимов, биохимик по профессии, приводил список из шести «химий жизни», охватывающих диапазон температур от абсолютного нуля до нескольких сот градусов по Цельсию. А академику Андрею Колмогорову вообще принадлежит мысль о возможности развития разумной формы жизни в виде плесени на камнях.

Всюду жизнь

Теоретики во многом оказались правы. Сегодня все чаще появляются сообщения об обнаружении организмов, которых с точки зрения теории о шести «кирпичах мирозданья», казалось бы, не может быть. Например, микробиологи из Национального исследовательского совета Канады и Института SETI, занимающегося изучением жизни во Вселенной, нашли уникальные анаэробные бактерии, потребляющие вместо кислорода метан. Они выживают в экстремальных условиях канадского севера — в источнике, температура воды в котором достигает минусовых значений, но при этом настолько соленая, что не замерзает. Данное открытие, по мнению ученых, поможет в поиске признаков жизни на Марсе — ведь этот источник может быть схож с условиями, существующими на Красной планете. Некоторые исследователи полагают, что науке нисколько не противоречит возможность возникновения биосистем на основе фтора, заменяющего в органических молекулах кислород (фтор, как и кислород, является окислителем, только более сильным), или структур, в которых роль воды будут выполнять соединения азота. Аммиак, например, на других планетах способен образовывать океаны, в то время как вода превратится в лед. Даже ядовитые цианистые соединения при определенном стечении обстоятельств могут стать заменителем H2O. «При высоких температурах возможна жизнь, основанная на сере и фосфоре вместо азота, — говорит Алексей Топунов, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биохимии азотфиксации и метаболизма азота Института биохимии им. А. Н. Баха РАН. — Условия для этого могут быть на планете малой массы — скажем, на Меркурии. Почти не остается сомнений в том, что во Вселенной существуют альтернативные схемы органической химии, отличающиеся от нашей».

Изучением форм жизни, в корне отличных от земных, занимается довольно молодая наука — альтернативная биохимия. Она предполагает широкие, порой почти фантастические возможности для возникновения жизни. Это могут быть не только комбинации различных химических веществ, но и, например, такое явление, как зеркальная биохимия, при которой живые организмы имеют симметричную земной биохимическую основу. Если, скажем, на нашей планете жизнь зиждется на D-углеводах и L-аминокислотах, то в других условиях, наоборот, все основано на L-углеводах и D-аминокислотах. «Такая возможность не противоречит ни одному из известных на сегодня законов природы», — замечает Алексей Топунов.

Рисуя поражающие воображение картины «другой» жизни, ученые предупреждают уже сейчас, что контакт с представителями иных миров, построенных по альтернативным химическим формулам, может окончиться плачевно для обеих сторон. Скажем, британский астробиолог Уильям Бейнс считает возможной жизнь на отдаленном от Солнца Титане, температура поверхности которого составляет минус 180 градусов по Цельсию, а под едкими оранжевыми облаками плещутся целые океаны жидкого метана. «Жизни требуется жидкость, — замечает Бейнс. — И если на Титане есть развитые живые организмы, их кровь должна представлять собой не водный раствор, а раствор метана. Вся их биохимия кардинально отлична от нашей. В целом она должна быть куда более химически активной». Гость с Титана, попав в нашу комнатную температуру, вскипит, выбрасывая в воздух высокореактивные и токсичные соединения фосфора и серы.

Что уж говорить о мирах, которые, возможно, лежат за пределами нашей Вселенной! «Пока что мы фантазируем в рамках таблицы Менделеева, поскольку другой в нашем мире нет и не может быть, — говорит Николай Кардашев, академик РАН, директор Астрокосмического центра ФИАН. — Пытаясь заместить один жизненно важный элемент другим, мы и не предполагаем, что где-то за границами нашего мира могут существовать другие законы природы, иная физика, а значит, и химия совсем не такая, как у нас. Каким-то образом попав в такой мир, мы вряд ли выживем — произойдет мгновенная аннигиляция, и нас просто не будет». Может быть, именно поэтому мы никак не встретимся с братьями по разуму и именно поэтому такой встречи ждать не стоит и в будущем. Слишком мы разные.

Митоз — (реже: кариокинез или непрямое деление) — деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом.