Стволовые клеткиКлонирование

Стволовые клетки

Тотипотентные (омнипотентные) → любой тип клетокПлюропотентные → практически все типы клеток, кроме внешних эмбриональных тканейМультипотентные → родственныетипы клетокОлигопотентные → несколькотипов клетокУнипотентные → только одинтип клеток

Дифференцированные клетки –не делятся

ди

фф

ерен

ци

ро

вка

Процесс дедифференцировкизатруднен

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 эмбрионаДля 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 клеткамиCell 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 яйцеклеткуВ – Дедифференцировка соматических клетокС – Переключение типа клеток через стадию дедифференцировкиD – 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 frog1962

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 transferRoslin 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 клонированногоэмбриона с целью получения полноценногоиндивида

• Терапевтическое – культивирование клеток длятерапии заболеваний (получение стволовыхклеток)

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 противклонирования 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

Клонированиеκλών — «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

Клонированиеκλών — «веточка, побег, отпрыск»

― (в биологии) получение генетически идентичных «индивидуумов»

Клон – продукт клонирования

организм клетка

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

fertilisation

Fertilised egg cell

splits

Sperm cell

Egg cell

Baby

Baby

СПАСИБО