Кіріспе
Плурипотентті бластоцистикалық дің клеткасының түрі. Эмбрионалды дің клеткалары (ЭДК) – бластоцистің ішкі жасушалық массасынан алынған, имплантацияға дейінгі эмбрионның ерте сатысындағы плурипотентті дің клеткалары. Адам эмбриондары ұрықтанғаннан кейін 4-5 күн өткен соң бластоцист сатысына жетеді, олар осы кезде 50-150 жасушадан тұрады. Ішкі жасушалық массаны (эмбриобластты) иммунохирургия арқылы бөліп алу бластоцистің жойылуына әкеледі, бұл процесс этикалық мәселелерді тудырады, соның ішінде имплантацияға дейінгі сатыдағы эмбриондар имплантациядан кейінгі даму сатысындағы эмбриондармен бірдей моральдық құндылыққа ие ме, жоқ па деген сұрақтар туындайды. Қазіргі таңдағы зерттеушілер эмбрионалды дің клеткаларының емдік мүмкіндіктеріне баса назар аударуда, көптеген зертханалар клиникалық қолдануға қол жеткізуді мақсат тұтып отыр.
Embryonic stem cells (ESCs) are pluripotent stem cells derived from the inner cell mass of a blastocyst, an early stage pre implantation embryo. Human embryos reach the blastocyst stage 4–5 days post fertilization, at which time they consist of 50–150 cells. Isolating the inner cell mass (embryoblast) using immunosurgery results in destruction of the blastocyst, a process which raises ethical issues, including whether or not embryos at the pre implantation stage have the same moral considerations as embryos in the post implantation stage of development. Researchers are currently focusing heavily on the therapeutic potential of embryonic stem cells, with clinical use being the goal for many laboratories.
Қасиеттері
Ерте сүтқоректілердің эмбриондық түбір жасушалары (ЭТЖ), дамудың бастапқы кезеңіндегі бластоцист сатысынан алынады, және олар кез келген эмбриондық жасуша түріне айналу қабілетімен және өздігінен жаңару қабілетімен ерекшеленеді. Осы ерекшеліктері ғылыми және медициналық салаларда оларды құнды етеді. ЭТЖ қалыпты кариотипке ие, жоғары теломераза белсенділігін сақтайды және ұзақ мерзімді көбейтуге қабілетті.
Көп қуатты
Ішкі жасуша массасының эмбрионалды дің жасушалары көпқабілетті, яғни олар бастапқы эктодерманы жасау үшін дифференциацияланады, ол гаструляция кезінде ақырында эктодерма, эндодерма және мезодерма – үш негізгі ұрықтық қабаттың барлық туындыларына айналады. Осы ұрықтық қабаттар ересек адам денесіндегі 220-дан астам жасуша түрлерін құрайды. Тиісті сигналдар берілген кезде, ЭДЖ бастапқыда алдын-ала жасушаларды (прекурсорлық жасушаларды) құрайды, содан кейін олар қажетті жасуша түрлеріне дифференциацияланады. Көпқабілеттілік эмбрионалды дің жасушаларын ересектердің дің жасушаларынан ерекшелендіреді, олар шектеулі қабілетті және тек жасуша түрлерінің шектеулі санын ғана жасай алады.
Құрылыстың өзін-өзі жаңартуы және жөндеуі
Белгіленген жағдайларда эмбрионалды дің жасушалары өзін-өзі ерекшеленбеген күйде шексіз жаңарта алады. Өзін-өзі жаңарту жағдайлары жасушалардың бірігіп қалмауын қамтамасыз етуі және ерекшеленбеген күйді қолдайтын ортаны сақтауы керек. Әдетте, бұл зертханада сарысу және лейкемияны тежеуші факторы бар ортамен немесе екі тежегіш препаратты ("2i") қамтитын сарысусыз ортамен – МЕК тежегіші PD03259010 және GSK 3 тежегіші CHIR99021 арқылы жүзеге асырылады.
Өсу
ЭСК жасушалары қысқартылған G1 фазасының нәтижесінде өте жиі бөлінеді. Шапшаң жасуша бөлінуі жасушалардың санының тез өсуіне мүмкіндік береді, бірақ көлемі емес, бұл ерте эмбрионның дамуы үшін маңызды. ЭСК-да G1/S кезегуіне қатысатын циклин А және циклин Е ақуыздары әрқашан жоғары деңгейде экспрессияланады. Жасуша циклын дамытуға көмектесетін CDK2 сияқты циклинге тәуелді киназалар, олардың тежегіштерінің төмендеуіне байланысты, аса белсенді болады. Жасуша S фазасына енуге дайын болғанға дейін транскрипциялық фактор E2F-ті тежейтін ретинобластома ақуыздары ЭСК-да гиперфосфорилирленеді және белсенділігін жояды, бұл көбейіп өсу гендерінің үнемі экспрессиялануына алып келеді. Серадан таза 2i жағдайында өсірілген ЭСК жасушалары гипофосфорильденген белсенді ретинобластома ақуыздарын экспрессиялайды және ұзартылған G1 фазасына ие. Бұл жасуша циклындағы айырмашылыққа қарамастан, бұл жасушалар сарыс бар ортада өсірілген ЭСК-мен салыстырғанда ұқсас көпұрыштылық қасиеттеріне ие. Көпұрыштылық факторлары Oct4 және Nanog эмбриондық дің жасушаларының циклын транскрипциялық түрде реттеуде маңызды рөл атқарады.
Қолданылуы
Эмбриональды түбір жасушалардың пластикалық қасиеттері мен өзін-өзі жаңарту қабілетінің шексіздігіне байланысты, олар регенеративтік медицинада және жарақат немесе ауру салдарынан тіндерді алмастыруда қолданылуы мүмкін. Көпүрлі түбір жасушалар омыртқа миының жарақаттары, жасқа байланысты макулярлық дегенерация, қант диабеті, нейродегенеративтік аурулар (Паркинсон ауруы сияқты), ЖИТС және басқа да көптеген түрлі жағдайларды емдеуде үміт сызды. Регенеративтік медицинадағы мүмкіндіктерінен өзге, эмбриональды түбір жасушалар донорлық тапшылық мәселесіне шешім табуға көмектесетін ұлпалар мен органдардың балама көзі болып табылады. Алайда, бұл мәселе төңірегінде этикалық пікірталас бар (төмендегі "Этикалық талқылау" бөлімін қараңыз). Бұдан басқа, эмбриональды түбір жасушалар ерте адам дамуы, кейбір генетикалық аурулар және *in vitro* токсикологиялық зерттеулер үшін де пайдаланылуы мүмкін.
Тін инженериясы
Тіндік инженерияда дің жасушаларын қолданудың маңызы зор. Тінді табысты инженериялау үшін қолданылатын жасушалар цитокиндерді бөліп шығару, сигнал молекулаларын тарату, жақын жасушалармен өзара әрекеттесу және дұрыс ұйымдастырылған клеткадан тыс матрицаны құру сияқты нақты биологиялық функцияларды орындауға қабілетті болуы керек. Дің жасушалары осы нақты биологиялық функцияларды, сондай-ақ өздігінен жаңару және бір немесе бірнеше арнайы жасуша түрлеріне дифференциалдану қабілетін көрсетеді. Эмбриональды дің жасушалары тіндік инженерияда қолдануға болатын көздердің бірі болып табылады. Адам эмбриональды дің жасушаларын қолдану тіндік инженерия үшін көптеген жаңа мүмкіндіктер ашты, бірақ адам эмбриональды дің жасушаларын пайдалануға дейін көптеген қиындықтарды еңсеру қажет. Егер эмбриональды дің жасушаларын пациентке имплантациялағанда иммундық жауапты тудырмайтын етіп өзгертуге болады, онда бұл тіндік инженерияда революциялық қадам болар деген теория бар. Эмбриональды дің жасушаларының қолданылуы тек тіндерді жасаумен ғана шектелмейді.
Жасушаларды алмастыру терапиясы
Зерттеулер эмбриондық шала дамыған жасушаларды (ESC) клеткаларды ауыстыру терапиясы ретінде қолдану үшін әртүрлі жасуша түрлеріне дифференциалдауға бағытталған. Кардиомиоциттер, нейрондар, гепатоциттер, сүйек миы жасушалары, арал жасушалары және эндотелиялық жасушалар – қазіргі кезде дамытылған немесе дамытылып жатқан жасуша түрлерінің кейбірі. Дегенмен, ESC-ден мұндай жасуша түрлерін алуда қиындықтар бар, сондықтан зерттеулер осы кедергілерді еңсеруге шоғырланған. Мысалы, ESC-ді тіндік ерекшеленген кардиомиоциттерге дифференциалдау және оларды ересек кардиомиоциттерден ажырататын жетілмеген қасиеттерін жою мақсатында зерттеулер жүргізілуде.
Клиникалық әлеует
Зерттеушілер ЭСЖ-ны дофамин өндіретін жасушаларға дифференциалдады, осы нейрондарды Паркинсон ауруын емдеуде пайдалану мүмкіндігіне үміттенеді. ЭСЖ табиғи өлтіруші жасушаларға және сүйек тініне дифференциалдалды. Диабетке баламалы емдеу әдісі табу мақсатында ЭСЖ-ны қолданатын зерттеулер жүріп жатыр. Мысалы, ЭСЖ инсулин өндіретін жасушаларға дифференциалдалды, ал Гарвард университетінің зерттеушілері ЭСЖ-дан көп мөлшерде бүйрек безінің бета жасушаларын өндіре алды. European Heart Journal журналында жарияланған мақалада, жүрек жеткіліксіздігі ауыр науқастармен клиникалық сынақтар жүргізу үшін эмбриондық түбір жасушаларынан алынған жүрек алғашқы жасушаларын жасаудың трансляциялық процесі сипатталған.
Дәрі-дәрмектерді ашу
Органдарды трансплантациялаудың маңызды баламасы болумен қатар, эмбриондық салмақтық жасушалар (ЭСЖ) токсикология саласында және жаңа химиялық бірлестіктерді анықтау үшін ұяшықтық скринингтер ретінде қолданылады, олар шағын молекулалы дәрілерге дамытылуы мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, ЭСЖ-ден туындаған кардиомиоциттер дәрілік заттарға реакцияны тексеру және уыттылық профильдерін болжау үшін in vitro модельдер ретінде жарамды. ЭСЖ-ден алынған гепатоциттер дәрі-дәрмектерді ашудың клиникалық алдындағы кезеңдерінде пайдалануға болатын пайдалы модельдер болып табылады. Дегенмен, ЭСЖ-ден гепатоциттерді дамыту қиындық тудырады, бұл дәрі-дәрмектердің метаболизмін тексеру мүмкіндігін шектеуде. Сондықтан, зерттеулер толыққанды функционалды ЭСЖ-ден туындаған гепатоциттерді, I және II фаза ферменттерінің тұрақты белсенділігімен құруға бағытталған.
Генетикалық бұзылу үлгілері
Бірнеше жаңа зерттеулер эмбриондық дің жасушаларын пайдаланып генетикалық ауруларды модельдеу концепциясын қарастыруға кірісті. Жасушаларды генетикалық түрде өзгерту арқылы немесе, жақында, пренатальдық генетикалық диагностика (PGD) арқылы анықталған ауру жасушаларын алу арқылы генетикалық ауруларды модельдеу дің жасушаларымен жүзеге асырылды. Бұл тәсіл Фрагильдік Х синдромы, кістік фиброз және басқа да сенімді модельдеу жүйесі жоқ генетикалық сырқаттарды зерттеуде өте құнды болып көрінеді. Эмбриологиялық және жасушалық генетика (генетикалық цитология) саласында маманданған орыс-американдық медициналық зерттеуші Юрий Верлинский, стандартты амниоцентезден бір жарым ай бұрын генетикалық және хромосомалық бұзылыстарды анықтау үшін пренатальдық диагностикалау әдістерін жасады. Бұл техникалар қазір көптеген жүкті әйелдер мен болашақ ата-аналар, әсіресе генетикалық аномалиялары бар жұбайлар немесе әйелдің жасы 35-тен асқан (генетикалық байланысты аурулардың қаупі жоғарылаған кезде) қолданып жүр. Бұдан өзге, ата-аналарға генетикалық бұзылыстары жоқ эмбрионды таңдауға мүмкіндік беру арқылы, олар аурудан таза ұрпақтың жасушаларын пайдаланып, осыған ұқсас бұзылыстары мен аурулары бар туындарының өмірін сақтау мүмкіндігіне ие болады.
ДНҚ зақымдануын қалпына келтіру
Дифференциацияланған соматикалық жасушалар мен ЭС жасушалар ДНК зақымдануымен күресу үшін әртүрлі стратегияларды қолданады. Мысалы, адамның жамбас фибробластары, соматикалық жасушалардың бір түрі, жасуша циклінің барлық кезеңдерінде қос жіпті үзілістерді (DSB) жөндеудің басты жолы ретінде қатеге бейім ДНК жөндеу процесін (NHEJ) пайдаланады. Қатеге бейімдігіне байланысты, NHEJ жасушаның клоналдық ұрпақтарында мутациялар тудыруға бейім. ЭС жасушалары DSB-мен күресу үшін басқа стратегия қолданады. ЭС жасушалары организмнің барлық жасуша түрлерін, соның ішінде герм жасушаларын да құрайтындықтан, ЭС жасушаларында ДНК-ның бұрыс жөнделуінен туындайтын мутациялар дифференциацияланған соматикалық жасушаларға қарағанда ауыр проблеманы құрайды. Сондықтан ЭС жасушаларында ДНК зақымдануын дәл жөндеу үшін, ал жөндеу сәтсіз болған жағдайда, жөнделмеген ДНК зақымдануы бар жасушаларды жою үшін берік механизмдер қажет. Осыған байланысты, егешкінің ЭС жасушалары DSB-ны жөндеу үшін негізінен жоғары дәлдікті гомологты рекомбинациялық жөндеуді (HRR) пайдаланады. Керісінше, олар ДНК зақымдануына жауап ретінде программаланған жасуша өліміне (апоптозға) ұшырайды. Апоптозды мутацияның алдын алу және қатерлі ісікке қарай дамудың жолын тоқтату үшін, жөнделмеген ДНК зақымдануы бар жасушаларды жоюдың қауіпсіздік механизмі ретінде қолдануға болады. Бұл стратегияға сәйкес, егешкінің ЭС жасушалары изогенді егешкінің соматикалық жасушаларына қарағанда шамамен 100 есе төмен мутация жиілігіне ие.
Клиникалық сынақ
2009 жылдың 23 қаңтарында олигодендроциттердің (ми және жұлынның жасуша типі) адамдардың жұлын зақымдануына трансплантациялаудың І фазалық клиникалық сынақтары АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) тарапынан мақұлдау алды, бұл әлемдегі алғашқы адам эмбриондық сатыдағы жасушаларға (ESC) қатысты сынақ. Осы ғылыми жетістікке әкелген зерттеуді Калифорния университетінің Ирвин қаласындағы Ханс Кирстед және әріптестері жүргізді, ал қолдауды Майкл Д. Вест, PhD құрған Менло Парк, Калифорниядағы Geron Corporation көрсетті. Бұрынғы тәжірибеде олигодендроциттік бағытқа итерілген адам эмбриондық сатыдағы жасушаларын 7 күн кешіктіріп трансплантациялаудан кейін жұлын зақымдалған егешқұйрықтардың қозғалыс қабілеті жақсарған. І фазалық клиникалық зерттеуге сынақ басталғанға дейін екі аптадан аспаған уақыттан бері зақым алған сегіз-он параличпен ауыратын адамдарды қабылдау жоспарланған, себебі жасушаларды жаралы тіндер пайда болғанға дейін енгізу қажет. Зерттеушілер инъекциялардың науқастарды толыққанды емдеп, барлық қозғалыс қабілетін қалпына келтіре алмайтынын атап өтті. Кеміргіштердегі сынақтардың нәтижелеріне сүйене отырып, зерттеушілер миелин қабығының қалпына келуі және қозғалыс қабілетінің артуы мүмкін екенін болжады. Бұл алғашқы сынақ негізінен осы процедуралардың қауіпсіздігін тексеруге бағытталған, және егер барлығы жақсы болса, бұл ауыр мүгедектермен қоса болашақ зерттеулерге жол ашады деп үміттенілді. 2009 жылдың тамызында сынақ бірнеше емделген егешқұйрықтарда табылған шағын микроскоптық кисталарға байланысты FDA-ның алаңдаушылығына байланысты тоқтатылды, бірақ 2010 жылдың 30 шілдесінде тоқтату алынып тасталды. 2010 жылдың қазан айында зерттеушілер Атлантадағы Shepherd Center-де алғашқы науқасқа ESC енгізді. Стенциалдық жасушалар терапиясын жасаған Geron Corporation компаниясы, жасушалардың көбейіп, GRNOPC1 терапиясының сәттілігін немесе сәтсіздігін бағалауға бірнеше ай қажет екенін естіпті. 2011 жылдың қарашасында Geron қаржылық себептермен сынақты тоқтатып, дің жасушаларды зерттеуден бас тартқанын мәлімдеді, бірақ қазіргі пациенттерді бақылауды жалғастырады және зерттеуді жалғастыра алатын серіктес іздеуде. 2013 жылы бас директор доктор Майкл Д. Вест басқарған BioTime компаниясы Geron-ның барлық дің жасуша активтерін сатып алды, мақсаты Geron-ның жұлын зақымдануын зерттеуге арналған эмбриондық дің жасушаларға негізделген клиникалық сынағын қайта бастау еді. BioTime компаниясы Asterias Biotherapeutics (NYSE MKT: AST) Калифорнияның регенеративтік медицина институты (CIRM) тарапынан жұлын зақымдануы үшін әлемдегі алғашқы эмбриондық дің жасушаларға негізделген адам клиникалық сынағын қайта бастау үшін 14,3 миллион долларлық стратегиялық серіктестік сыйлығын алды. Калифорнияның мемлекеттік қаражатымен қолдау көрсетілетін CIRM – дің жасушаларға байланысты зерттеулер мен дамуды қаржыландырудағы әлемдегі ең ірі ұйым. Сыйлық Asterias компаниясына жұлын зақымдануы бар пациенттерде AST OPC1 клиникалық зерттеуін қайта бастауға және болашақ маңызды сынақтар үшін мақсатты топта дозаны арттыру бойынша клиникалық сынақтарды кеңейтуге қаржы бөледі. Қауіпсіздік мәселелері FDA-ны бірінші ESC клиникалық сынағын тоқтатуға мәжбүр етті, бірақ ісіктер байқалған жоқ. ESC-нің клиникалық қолданылуындағы қауіпсіздікті арттырудың негізгі стратегиясы – ESC-ні ісік тудыру қабілетін азайтылған немесе жойылған нақты жасуша түрлеріне (мысалы, нейрондар, бұлшық еттер, бауыр жасушалары) дифференциациялау болып табылады. Дифференциациядан кейін жасушалар ағыс цитометриясы арқылы тазартылады. ESC генетикалық интеграцияланған вирустық векторлармен жасалған iPS жасушаларына қарағанда табиғи түрде қауіпсіз деп есептеледі, себебі олар ракқа байланысты c Myc сияқты гендермен генетикалық түрде өзгертілмейді. Дегенмен, ESC iPS-ті тудыратын гендердің өте жоғары деңгейін білдіреді және Myc-ті қоса алғанда, бұл гендер ESC-нің өзін-өзі жаңартуы мен көпүрлілігі үшін маңызды, ал Myc экспрессиясын жою арқылы қауіпсіздікті жақсартуға бағытталған стратегиялар жасушалардың "көшкен тамыры" сақтамайды. Алайда, N myc және L myc c myc-ты ұқсас тиімділікпен iPS жасушаларын тудыру үшін анықталды. Көпүрлілікті тудырудың кейінгі протоколдары бұл мәселелерді толыққанды айналып өтеді, сендай вирусы немесе мРНК трансфекциясы сияқты интеграцияланбайтын РНК вирустық векторларын қолданады.
Этикалық пікірталас
Эмбриональды дің жасушаларын зерттеудің ерекшелігіне байланысты, осы мәселе бойынша көптеген даулы пікірлер бар. Мұндай жасушаларды алу үшін, көбінесе олардан алынған ұрықты жою қажет болатындықтан, ұрықтың моральдық мәртебесі сұрақ тудырады. Кейбір адамдар бес күндік жасушалар тобының жеке тұлға ретінде қалыптасуы үшін тым ерте деп, немесе егер ұрық ЭКО клиникасынан (зертханалар әдетте ұрықтарды алады) берілсе, онда оның медициналық қалдыққа айналуы мүмкін екенін айтады. Эмбриональды дің жасушаларын зерттеуге қарсылар ұрықтың – адам өмірі екенін, демек оны жою – адам өлтіруге тең, ал ұрықтың құқықтары адам ретінде қорғалуы керек деп санайды.
Тарих
1964 жылы Льюис Клейнсмит пен Г. Барри Пирс-младший терратокарциномадан – қазір гермдік клеткадан белгілі ісіктен – бір ғана клетка түрін оқшаулады. Бұл жасушалар терратокарциномадан бөлініп алынып, клеткалық культурада өсіріліп, тамыр жасуша ретінде дамыды және қазір эмбрионалды карцинома (ЭК) жасушалары деп аталады. ЭК жасушаларының морфологиясы мен дифференциациялық әлеуетінің (плюрипотенттілік) ұқсастығы оларды егеуқұйрық дамуының in vitro моделі ретінде пайдалануға мүмкіндік берді. Алайда, ЭК жасушаларында генетикалық мутациялар және тератокарциноманың даму барысында жинақталған аномальді кариотиптер кездеседі. Бұл генетикалық өзгерістер ішкі жасуша массасынан тікелей плюрипотентті жасушаларды өсіру қажеттілігін одан әрі күшейтті. 1981 жылы эмбрионалды дің жасушалары (ЭД жасушалары) екі тәуелсіз топтың күшімен тышқан эмбриондарынан алғаш рет оқшауланды. Кембридж университетінің генетика кафедрасынан Мартин Эванс пен Мэтью Кауфман жасушалар санын арттыруға мүмкіндік беретін тышқан эмбриондарын аналық жасушада өсірудің жаңа әдісін жариялады. Сан-Францискодағы Калифорния университетінің анатомия кафедрасының профессоры Гейл Р. Мартин желтоқсан айында өз зерттеуін жариялап, «Эмбрионалды дің жасуша» терминін енгізді. Ол эмбриондарды in vitro жағдайында өсіруге және осы эмбриондардан ЭД жасушаларын алуға болатынын көрсетті. 1989 жылы Марио Р. Каппечи, Мартин Дж. Эванс және Оливер Смитхис эмбрионалды дің жасушаларын оқшаулау және генетикалық модификациялау жөніндегі зерттемелерін жариялады, соның нәтижесінде алғашқы «нокаут тышқандары» жасалды. Бұл жарияланым ғалымдарға ауруларды зерттеудің жаңа әдісін ұсынды. 1996 жылы Долли – Эдинбург университетінің Рослин институтында ересек клеткадан клондалған алғашқы сүтқоректі. Бұл тәжірибе ересек жасушалардың арнайы генетикалық жиынтығын белгілі бір міндетті орындау үшін алатынын көрсетті, бұл түрлі клондау техникалары бойынша одан әрі зерттеулер үшін негіз болды. Долли тәжірибесі қойдың (Долли) сүт безі жасушаларын алып, оларды бөліну аяқталғанға дейін дифференциациялау арқылы жүргізілді. Содан кейін басқа қойдан жұмыртқа жасушасы алынып, оның ядросы жойылды. Сүт безі жасушасы жұмыртқа жасушасының жанына орналастырылып, электр тогы арқылы байланыстырылды, нәтижесінде ДНК бөлісілді. Бұл жұмыртқа жасушасы эмбрионға дифференциацияланды, ал эмбрион үшінші қойдың жатырына енгізіліп, Доллинің клоны дүниеге келді. 1998 жылы Висконсин университетінің Мэдисон қаласындағы (Джеймс А. Томсон, Джозеф Ицковиц Элдор, Сандер С. Шапиро, Мишель А. Вакниц, Дженнифер Дж. Свайергель, Вивьен С. Маршалл және Джеффри М. Джонс) командасы «Адам бластоцистерінен алынған эмбрионалды дің жасушалары» атты мақала жариялады. Бұл зерттеудің авторлары алғашқы эмбрионалды дің жасушаларын жасап қана қоймай, олардың плюрипотенттілігін және өзін-өзі жаңарту қабілетін де анықтады. Мақаланың тұжырымында бұл жаңалықтың даму биологиясы және дәрі-дәрмектерді табу саласындағы маңызы атап көрсетілді. 2001 жылы президент Джордж Буш эмбрионалды дің жасушаларының шамамен 60 желісі бойынша зерттеулерді қолдауға федералдық қаржыландыруға рұқсат берді. Буш зерттеулерге рұқсат берген шектеулі желілер бұрыннан қалыптасқандықтан, бұл заң эмбрионалды дің жасушаларын зерттеуді қолдады, бірақ федералдық бюджет аясында жаңа желілер құру кезінде туындауы мүмкін этикалық мәселелерді болдырмады. 2006 жылы жапон ғалымдары Шиня Яманака мен Казутоси Такаси ересек тышқанның фибробластарындан алынған плюрипотентті дің жасушаларын индукциялауды сипаттайтын мақала жариялады. Индукцияланған плюрипотентті дің жасушалары (iPSC) – бұл маңызды жаңалық, өйткені олар эмбрионалды дің жасушаларына ұқсас және оларды бірдей моральдық дау туғызбай-ақ қолдануға болады. 2009 жылдың қаңтарында АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) Geron Corporation компаниясының омыртқа миының зақымдануына емдеу үшін жасалған адам эмбрионалды дің жасушаларынан алынған емдік препараттарының I фазалық сынағына рұқсат берді. Бұл жаңалық ғылыми қауымдастықты қуанышқа бөледі, бірақ дің жасушаларына қарсы шығушылар сақтық танытты. Алайда, емдеу жасушалары Джордж Буштың ЭСК саясаты бойынша бекітілген жасушалық желілерден алынған. 2009 жылдың наурызында президент Барак Обама 13505 жарлығына қол қойып, бұрынғы президенттік әкімшіліктің адам дің жасушаларын қаржыландыруға қатысты шектеулерін алып тастады. Бұл Ұлттық денсаулық сақтау институтына (NIH) hESC зерттеулерін қаржыландыруға мүмкіндік берді. Құжатта сондай-ақ NIH жарлыққа қол қойылған күнінен бастап 120 күн ішінде федералдық қаржыландыру жөніндегі жаңартылған нұсқаулықтарды ұсынуы керек екені де көрсетілген.
Адамнан алынған
ЭКО әдісі арқылы бірнеше ұрық пайда болады. Пациентке имплантациялауға жарамсыз немесе клиникалық тұрғыдан қолданылмаған артық эмбриондар донордың келісімімен донорлыққа берілуі мүмкін. Адамның эмбрионалдық сабақ жасушалары осы донорлық эмбриондардан немесе науқастың жасушасы мен донорлық жұмыртқаны пайдалана отырып, соматикалық жасуша ядросын ауыстыру арқылы жасалған клондалған эмбриондардан да алынуы мүмкін. Эмбрионың бластоцист сатысындағы ішкі жасуша массасы (керекті жасушалар) трофектодермадан – яғни, қосымша ұрықтық тіндерге дифференциацияланатын жасушалардан – бөлінеді. Иммунохирургия, яғни антиденелердің трофектодермаға байланысып, одан кейін басқа ерітіндімен алынып тасталатын процесі және механикалық дисекция осы бөлінуді жүзеге асыру үшін қолданылады. Нәтижесінде алынған ішкі жасуша массасы жасушалары тірек жасушаларына жабысады. Ішкі жасуша массасы жасушалары одан әрі көбейіп, дифференциацияланбаған адам эмбрионалдық жасушалар желісін құрайды. Бұл жасушалар күнделікті қоректендіріледі және ферменттік немесе механикалық әдіспен әр төрт-жеті күнде бөлінеді. Дифференциация процесін іске қосу үшін адам эмбрионалдық сабақ жасушалар желісі тірек жасушаларынан алынып, эмбриоидты денелер құрайды, қажетті сигналдарды қамтитын сарысумен бірге өсіріледі немесе үш өлшемді мүжілгішке (скаффолдқа) имплантацияланады.
Басқа жануарлардан алынған
Эмбрионалды дің жасушалары ерте эмбрионның ішкі жасушалық массасынан алынады, олар донор ана жануарынан жиналады. Мартин Эванс пен Мэтью Кауфман эмбрионның жатырға енуін кешіктіретін және ішкі жасушалық массаның өсуіне мүмкіндік беретін әдіс туралы хабарлады. Бұл процеске донор ананың жұмыртқалықтарын алып тастау және оған прогестерон енгізу кіреді, бұл гормондық ортаны өзгертеді, нәтижесінде эмбриондар жатырда еркін қалады. Осы жатырішілік культивацияның 4–6 күнінен кейін эмбриондар жиналып, ішкі жасушалық массасы "жұмыртқа цилиндріне ұқсас құрылымдарды" құрайтынша ин витрода өсіріледі, содан кейін олар жеке жасушаларға бөлініп, митомицин C-мен өңделген фибробластарға (фибробластардың митозын тоқтату үшін) жабыстырылады. Бір жасушадан өсіру арқылы клоналды жасушалар жасалады. Эванс пен Кауфман осы культуралардан өскен жасушалар тератомалар мен эмбриоидты денелерді құрайтынын және ин витрода дифференциалданатынын көрсетті, бұл жасушалардың плюрипотентті екенін көрсетеді. Бұл факторлар ЭС жасушаларын алудың тиімділігі үшін өте маңызды. Сонымен қатар, әртүрлі егежейлі тышқан штаммдарының ЭС жасушаларын оқшаулау тиімділігі әртүрлі екені көрсетілді. Тышқанның ЭС жасушаларының қазіргі қолданылуы трансгенді тышқандарды, соның ішінде нокаут тышқандарды жасауды қамтиды. Адамдарды емдеу үшін пациентке тән плюрипотентті жасушалар қажет. Адамның ЭС жасушаларын жасау қиын және этикалық мәселелерге байланысты. Сондықтан, адамның ЭС жасушаларын зерттеуден басқа, көптеген топтар индуцирленген плюрипотентті дің жасушаларын (iPS жасушаларын) жасауға бағытталған.
Жаңа жасушалық желілерді алудың ықтимал әдістері
2006 жылдың 23 тамызында Nature ғылыми журналының онлайн нұсқасында доктор Роберт Ланзаның (Вустер қаласындағы Advanced Cell Technology компаниясының медициналық директоры) тобы эмбрионды жоймай-ақ эмбрионалдық шешек жасушаларын алудың жолын тапқанын мәлімдеген хаты жарияланды. Бұл техникалық жетістік ғалымдарға АҚШ-та мемлекеттік қаржыландырумен алынған эмбрионалдық шешек жасушаларының жаңа топтарымен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін еді, себебі сол кездегі федералдық қаржыландыру 2001 жылдың тамызына дейін алынған эмбрионалдық шешек жасушаларының топтарын пайдалана отырып жүргізілген зерттеулермен ғана шектелген. 2009 жылдың наурыз айында бұл шектеу алынып тасталды. Адамның эмбрионалдық шешек жасушалары соматикалық жасуша ядролық трансфері (СЖЯТ) арқылы да алынуы мүмкін. Бұл әдіс кейде "терапиялық клондау" деп те аталады, өйткені СЖЯТ ядроларды соматикалық жасушадан ядросы алынып тасталған зиготаға көшіру арқылы жүзеге асырылатын клондаудың басқа түрлеріне ұқсас. Дегенмен, бұл жағдайда СЖЯТ жүктілік арқылы тірі организмдерді емес, зертханада эмбрионалдық шешек жасушаларының топтарын өндіру үшін қолданылды. Атаудың "терапиялық" бөлігі СЖЯТ арқылы алынған эмбрионалдық шешек жасушаларының клиникалық тұрғыдан пайдалы болуы мүмкін деген үмітпен қосылған.
Индуцированды плюрипотентті дің жасушалары
iPS жасушалық технологиясын Жапонияның Киото қаласындағы Синя Яманака зертханасы дамытты. 2006 жылы ол транскрипция факторларын кодтайтын төрт генді енгізудің ересек жасушаларды плюрипотентті дің жасушаларына айналдыра алатынын көрсетті. 2012 жылы ол сэр Джон Гурдонмен бірге "жетілген жасушаларды плюрипотентті жасушаларға қайта бағдарламалау мүмкіндігін ашқаны үшін" Нобель сыйлығымен марапатталды. 2007 жылы эмбрионалды дің жасушаларына өте ұқсас плюрипотентті дің жасушаларын дифференциацияланған жасушаларға төрт факторды (Oct3/4, Sox2, c Myc және Klf4) жеткізу арқылы индукциялауға болатыны көрсетілді. Бұрын аталған төрт генді пайдалана отырып, дифференциацияланған жасушалар плюрипотентті дің жасушаларына "қайта бағдарламаланады", бұл эмбрион қажет болмайтын плюрипотентті/эмбрионалды дің жасушаларын жасауға мүмкіндік береді. Осы зертханада индукцияланған плюрипотентті жасушалардың морфологиясы мен өсу факторлары эмбрионалды дің жасушаларымен тең, сондықтан бұл жасушалар индукцияланған плюрипотентті дің жасушалары (iPS жасушалары) деп аталады. Бұл байқау бастапқыда егешқұйрықтың плюрипотентті дің жасушаларында байқалды, бірақ қазір оны дәл сол төрт генді пайдалана отырып, адамның ересек фибробластарында да жасауға болады. Эмбрионалды дің жасушаларына қатысты этикалық алаңдаушылықтар көбінесе олардың жойылған эмбриондардан алынуымен байланысты болғандықтан, iPS жасушаларына қайта бағдарламалау одан аз дау тудыруы мүмкін деп саналады. Бұл пациентке тән ES жасушалық желілерін жасауға мүмкіндік береді, оларды жасушаларды алмастыру терапиясында қолдануға болады. Сонымен қатар, бұл әртүрлі генетикалық аурулары бар пациенттерден ES жасушалық желілерін алуға және осы ауруларды зерттеу үшін құнды модельдерді ұсынуға мүмкіндік береді. Алайда, iPS жасушалық технологиясы жаңа емдеулерді жылдам табуға мүмкіндік беретінінің алғашқы көрсеткіші ретінде, Кембридж (Массачусетс штаты) қаласындағы Уайтхед биомедициналық зерттеу институтының Рудольф Яниш басқаратын зерттеу тобы оны серпалы жасушалы анемиядан егешқұйрықтарды емдеу үшін қолданды, бұл туралы 2007 жылдың 6 желтоқсанында Science журналының онлайн нұсқасында хабарланды. 2008 жылдың 16 қаңтарында Калифорниядағы Stemagen компаниясы ересектерден алынған бір тері жасушасынан алғашқы клондалған адам эмбрионын жасағанын мәлімдеді. Бұл эмбриондарды пациентке сәйкес келетін эмбрионалды дің жасушаларын алу үшін пайдалануға болады.
Ұяшық мәдениетінде қолданылатын реагенттермен ластану
Nature Medicine журналының онлайн нұсқасында 2005 жылдың 24 қаңтарында жарияланған зерттеуде, федералды қаржыландырылатын зерттеулерге қолжетімді адам эмбрионалды дің жасушалары, жасушаларды өсіру үшін қолданылатын ортадан адам емес молекулалармен ластанғаны айтылды. Белсенді бөлінетін дің жасушаларының көпұрықтылығын сақтау үшін тышқан жасушалары мен басқа да жануар жасушаларын пайдалану – бұл кең таралған тәсіл. Сан-Диегодағы Калифорния университетінің ғалымдары, өсу ортасындағы адам емес сиалик қышқылы эмбрионалды дің жасушаларының адамдарда қолданылу мүмкіндігіне кедергі келтіретінін анықтағанда бұл мәселе анықталды. Дегенмен, 2005 жылдың 8 наурызында Lancet Medical журналының онлайн нұсқасында жарияланған зерттеуде, адам жасушалары мен сарысуынан толығымен таза жағдайда алынған жаңа дің жасушалар туралы толық мәлімет берілді. 6 айдан астам дифференциацияланбаған көбеюден кейін, бұл жасушалар in vitro жағдайында да, терратомаларда да барлық үш эмбрионалдық қабаттың туындыларын қалыптастыру қабілетін көрсетті. Бұл қасиеттер белгілі дің жасуша желілерінде де (30-дан астам өтімде) сәтті сақталды.
Муза жасушалары
Муза жасушалары (көп қатарлы дифференциацияланатын, стресске төзімді жасушалар) – ересектерде табиғатта кездесетін, қатерлі емес, көпұрықты түбір жасушалар. Оларды 2010 жылы Мари Дезава және оның зерттеу тобы ашқан. Муза жасушаларын адам фибробластары, сүйек миының мезенхималық түбір жасушалары және майдан алынған түбір жасушалар сияқты коммерциялық түрде қолжетімді мезенхималық жасушалардан жинауға болады. Муза жасушалары бір жасушадан цитокинмен стимуляциялау арқылы да, спонтанды түрде де үш қабаттың барлығын құрайтын жасушаларды жасай алады. Көпұрықтылық гендерінің экспрессиясы және триплобластикалық дифференциация ұрпақтан ұрпаққа өздігінен жаңарып отырады. Муза жасушаларын тірі организмге трансплантациялағанда терратома пайда болмайды, бұл бақыланбаған жасуша көбеюі арқылы ісік пайда болу қаупін жояды.