Сучасні цитотехнології та лікування захворювань людини




Скачати 129.51 Kb.
Дата конвертації19.04.2016
Розмір129.51 Kb.
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Департамент освіти і науки, молоді та спорту Луганської облдержадміністрації

Луганський обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді.

Відділ освіти Кремінської РДА

Красноріченська ЗОШ

Урок-відкриття 10 клас
Тема: Сучасні цитотехнології та лікування захворювань людини.

Робота вчителя біології

вищої категорії

вчителя методиста

Рибалко Лариси Степанівни

Красноріченської ЗОСШ

Кремінського р-н

Луганскьї обл..


Красноріченське 2015 р.



Тема: Сучасні цитотехнології та лікування захворювань людини.
Цілі: визначити поняття «стовбурові клітини», розширити знання учнів про цей тип клітин, їх функціональні можливості та властивості; розвивати вміння робити висновки про значення відкриття стовбурових клітин для існування людства, оцінювати ситуації з точки зору етичних норм, отримати інформацію про професію трансплантолога.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу, з елементами гри та практичної роботи.

Обладнання: мультимедійна дошка, проектор, презентація у форматі PowerPoint.

Методи та прийоми: інформаційно-рецептивний, розповідь учителя, складання опорного конспекту, оглядово-аналітичний, метод висновків, метод випереджальних завдань, евристично-пошуковий метод.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЯ КЛАСУ.

ЕМОЦІЙНЕ НАЛАШТУВАННЯ

Учитель. Добридень, дорогі діти! На минулому уроці ми з вами почали вивчення нової для вас теми «Сучасна клітинна теорія». Як ви вже знаєте, будова багатоклітинних організмів може мати справжні тканини, а може бути й без них. Про це ми з вами говорили на минулому уроці, а сьогодні мені хотілося б розповісти про одне поняття, яке ми все частіше чуємо з екранів телевізорів, читаємо в пресі та Інтернеті. Цей термін знайомий багатьом, але лише одиниці можуть дати йому чітке визначення. Я хочу, щоби після сьогоднішнього уроку ви приєдналися до цих знавців.

ІІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Учитель. Основою еволюції, продовження життя є процес розмноження організмів, тобто здатність відтворювати подібних до себе.

Усі ми розвинулися із заплідненої яйцеклітини. Впродовж перших днів після зачаття ембріон складається з неспеціалізованих клітин, кожна з яких здатна розвиватися в усі типи клітин, які формують дорослий організм. Під час подальшого розвитку ембріона ці клітини дадуть початок нервовим, м’язовим клітинам, клітинам печінки й усім іншим типам клітин, кожен із яких спеціалізується на виконанні певної функції в дорослому організмі. Тобто ці неспеціалізовані клітини містять усю інформацію про розвиток представників того чи іншого виду.



Повідомлення теми уроку

Учитель. Наш сьогоднішній урок буде присвячено вивченню стовбурових клітин, їх класифікації, функціональним можливостям, властивостям і біологічному значенню як завжди, ви самостійно складатимете конспект нашого уроку.



ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Учитель. Перш ніж ми приступимо до вивчення нового матеріалу, давайте згадаємо, що таке клітина і познайомимось з інформацією, яку підготували учні у завданні «Випереджальна інформація».

Випереджальні завдання.

1 учень. Клітина – це елементарна біологічна система, основна структурна, функціональна й генетична одиниця живого, головними властивостями якої є відкритість, цілісність, обмін речовин, саморегуляція, самооновлення й самовідновлення.

2 учень. Клітина – відкрита біологічна система, здатна бути самосійним організмом. Клітини різних організмів гомологічні за будовою, хімічним складом і процесами життєдіяльності. Розмноження клітин здійснюється шляхом поділу материнської клітини. Клітини здатні до розвитку, еволюції та спеціалізації.

3 учень. Клітина – одиниця розмноження і розвитку організмів. Будь-яка клітина походить від іншої.

4 учень. Розмноження – це здатність відтворювати нове покоління особин того самого виду. Процес статевого розмноження характеризується розвитком нового організму в результаті злиття двох статевих клітин, утворених різними батьками.

Учитель. Добре. Спасибі. А тепер згадайте, будь ласка, що ви чули й що ви знаєте про стовбурові клітини із засобів масової інформації.

5 учень. Нобелівську премію з фізіології й медицини 2012 року присуджено англійському вченому Джону Гердону та японському вченому Шін'ї Яманаці за відкриття нового типу стовбурових клітин.

6 учень. Стовбурові клітини використовують у косметології та медицині для омолоджування шкіри й тимчасового припинення процесу старіння організму в цілому.

7 учень. Стовбурові клітини – панацея від усіх хвороб. Вони можуть вилікувати будь-який орган, оскільки містять інформацію про те, що таке здоровий орган. Частина стовбурових клітин існує в законсервованому вигляді, поки в тілі не виникнуть які-небудь порушення, травми або захворювання.

За сучасного способу життя їх кількість помітно зменшується вже до 20 років, а після 40 років мікроскопічних ремонтників іноді не залишається зовсім.



Учитель. Добре! А тепер, щоби ваші знання про стовбурові клітини були повноцінними, приступимо до вивчення теми сьогоднішнього уроку.

ІV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Учитель. Прологом нашого сьогоднішнього уроку я обрала слова Еліан Глюкман, відомого американського хірурга, яка 1988 року провела першу успішну трансплантацію стовбурових клітин пуповинної крові. У своїй статті вона написала: «Відкриття стовбурової клітини стоїть в одному ряді з такими великими досягненнями людства, як відкриття двоспірального ланцюжка ДНК або розшифровка генома людини».

Як ви вважаєте, чому лікар Глюкман висловила таку точку зору? Відповідь на це питання я чекатиму під час підбиття підсумків нашого уроку.



Отже, що є стовбуровими клітинами? Стовбурові клітини є тією основою («стовбуром»), з якої розвивається «дерево» всього організму. Стовбурові клітини – недиференційовані (незрілі) клітини, наявні в усіх багатоклітинних організмах.

Стовбурові клітини здатні самооновлюватися, утворюючи нові стовбурові клітини. Тобто перетворюватися на клітини різних органів і клітин. Головна відмінність стовбурових клітин полягає в тому, що вони можуть ділитися необмежено, а зрілі клітини зазвичай мають обмежену кількість циклів поділу.



Учитель. Розвиток багатоклітинних організмів розпочинається з однієї стовбурової клітини – зиготи. У людському організмі таких видів клітин більше 220. Стовбурові клітини зберігаються і функціонують і в дорослому організмі, завдяки їм може здійснюватися оновлення та відновлення тканин і органів. У процесі старіння організму їх кількість зменшується. (Слайдова презентація).

Історія відкриття стовбурових клітин налічує вже понад 100 років.



1 учень. Термін «стовбурова клітина» було запропоновано для широкого використання 1908 року російським гістологом Олександром Максимовим (1874-1928), який описав і довів методами свого часу гемо поетичні стовбурові клітини. (Демонстрація «Гістології-книги про будову тканин»)

2 учень. 1968 року доведено можливість відновлення кровотворення у пацієнта після трансплантації кісткового мозку.

3 учень. 1978 року в пуповинній крові виявлено гемо поетичні стовбурові клітини.

(Учні повідомляють роки і клеять на дошку і читають повідомлення).

4 учень. 1988 року Е. Глюкман довела, що застосування пуповинної крові ефективне й безпечне. Відтоді пуповинну кров широко використовують у трансплантології.

5 учень. 2003 року журнал Національної Академії Наук США опублікував повідомлення про те, що через 15 років зберігання в рідкому азоті стовбурові клітини пуповинної крові повністю зберігають свої біологічні властивості. З цієї миті кріогенне зберігання стовбурових клітин почали розглядати як «біологічну страховку».

6 учень. У січні 2007 року дослідники з Університету Уейк Форест (Північна Кароліна, США) під керівництвом доктора Ентоні Атала з Гарварду повідомили про відкриття а амніотичній рідині (навколоплідних водах).

7 учень. 2011 року група ізраїльських учених вивела перші стовбурові клітини вимираючих видів тварин. Завдяки цьому можна врятувати види, яким загрожує зникнення.

Як ви вже знаєте, 2012 року Нобелівську премію з фізіології й медицини було присуджено Серу Джону Бертрану Гердону (Англія) та Шін'ї Яманаці (Японія) за відкриття індукованих плюрипотентних стовбурових клітин. У ході своїх експериментів Джон Гердон видалив ядро яйцеклітини жаби й замінив його ядром спеціалізованої клітини кишки пуголовка. З модифікованої таким чином яйцеклітини розвинувся нормальний пуголовок. У ході подальших експериментів були клоновані ссавці.



8 Учень. Шін'я Яманака вивчав гени, вадливі для функціонування стовбурових клітин. Коли він переніс ці гени в клітини шкіри миші, вони перетворилися на плюрипотентними стовбуровими (іПС) клітинами. Сьогодні їх можна отримати з клітин пацієнтів з різними захворюваннями. Зрілі клітини можна отримати з іПС-клітин, що дозволяє вивчити механізми розвитку захворювань – прорив у сучасній медицині. (Демонстрація слайдів, фрагменти фільму)

Учитель. А зараз давайте ознайомимося з властивостями, класифікацією й термінологією різноманітних типів стовбурових клітин.

Усі стовбурові клітини мають два невід’ємні властивості:



  1. Самооновлення, тобто здатність зберігати незмінний фенотип після поділу (без диференціювання).

  2. Потентність (диференціюючий потенціал), або здатність давати потомство у вигляді спеціалізованих типів клітин.

Існують два механізми самооновлення, які підтримують популяцію стовбурових клітин у організмі:

  1. Асиметричний поділ, під час якого продукується одна й та сама пара клітин (одна стовбурова клітини й одна диференційована клітина).

  2. Стохастичний поділ – одна стовбурова клітина ділиться на дві більш спеціалізованих.

Диференціюючий потенціал, або потентність, стовбурових клітин – це здатність виробляти певну кількість різних типів клітин. Відповідно до потентності, стовбурові клітини розподіляють на декілька груп:

Учитель: До першої групи належать тотипотентні (омніпотентні) стовбурові клітини, які можуть диференціюватися в клітини ембріональних тканин, організовані у вигляді пов’язаних структур (тканин, органів, систем органів, організму). Такі клітини можуть діти початок повноцінному життєздатному організму. До них належить запліднена яйцеклітина, або зигота.

До другої групи належать плюрипотентні стовбурові клітини, які є нащадками тотипотентних і можуть давати початок майже всім тканинам і органам, за винятком екстра ембріональних тканин (наприклад, плаценти). З цих стовбурових клітин розвиваються три зародкові листки: ектодерма, мезодерма й ендодерма. (Демонстрація слайда).

Із курсу анатомії й фізіології людини ви вже знаєте, що всі органи й системи органів людини розвиваються з трьох зародкових листків. Давайте згадаємо, яким органам та їхнім системам дає початок кожен із зародкових листків?

9 Учень. Ектодерма дає початок нервовій системі, органам чуття, передньому й задньому епітелію. З мезодерми формуються хрящовий і кістковий скелети, кровоносні судини, нирки та м’язи. З ендодерми – залежно від біологічного виду – утворюються різні органи, відповідальні за дихання і травлення. У людини це слизова оболонка кишечнику, а також печінка, підшлункова залоза й легені.

Учитель. А зараз ми з вами ознайомимося з іншою класифікацією стовбурових клітин – залежно від джерела їх отримання. Саме питання отримання цих чудодійних клітин викликає найгучніші суперечки щодо етичності використання подібних джерел. (Демонстрація слайда).

Отже, перша група включає ембріональні стовбурові клітини. Вони утворюють внутрішню клітинну масу, або ембріобласт, на ранній стадії розвитку ембріона. Вони є плюрипотентними. Важливий плюс ембріональних стовбурових клітин полягає в тому, що вони не виробляють антигени тканинної сумісності. Кожна людина має унікальний набір цих антигенів, і їх невідповідність у донора й реципієнта є найважливішою причиною несумісності під час трансплантації. Відповідно, імовірність того, що донорські ембріональні клітини будуть відторгнуті організмом реципієнта, дуже мала.

Але для отримання ембріональних стовбурових клітин у лабораторних умовах доводиться руйнувати ембріон. Таким чином, стає зрозуміло, що виділення ембріональних стовбурових клітин з ембріона несумісне з його подальшим розвитком. Клінічні дослідження з використанням ембріональних стовбурових клітин піддаються особливій етичній експертизі. У багатьох країнах дослідження ембріональних стовбурових клітин обмежені законодавством.

Наступна група включає фетальні стовбурові клітини. Їх отримують із плідного матеріалу після аборту – зазвичай термін гестації, тобто внутрішньоутробного розвитку плоду, становить 9-12 тижнів. Природно, вивчення і використання такого біоматеріалу також породжує етичні проблеми. У деяких країнах, наприклад, у Великобританії, тривають роботи щодо їх вивчення та клінічного застосування. А як ви ставитесь до цього? (Маски-емоційна оцінка інформації).

До третьої групи належать постнатальні стовбурові клітини – тобто клітини, які можуть бути виділені після народження самої людини.

Іноді в окрему групу виділяють клітини пуповинної крові, оскільки вони є найменш диференційованими з усіх клітин зрілого організму, тобто володіють найбільшою потентністю. Пуповинна кров, в основному, містить гемопоетичні стовбурові клітини, а також мультипотентні мезенхімальні, але в ній містяться й інші унікальні різновиди стовбурових клітин, за певних умов здатні диференціюватися в клітини різних органів і тканин.



Учитель. У сучасній медицині стовбурові клітини людини трансплантують, тобто пересаджують, із лікувальною метою. Наприклад, трансплантацію гемопоетичних стовбурових клітин здійснюють для відновлення процесу кровотворення під час лікування лейкозу.

(На дошку приклеїти листівки з переліком професій: лікар, лікар-прансплантолог, хірург-трансплантолог, гістолог).

Гемопоетичні стовбурові клітини (ГСК) – мультипотентні стовбурові клітини, які дають початок усім клітинам крові мієлоїдного (моноцити, макрофаги, нейтрофіли, базофіли, еозинофіли, еритроцити, мегакаріоцити та тромбоцити, дендритні клітини) і лімфоїдного рядів (Т-лімфоцити, В-лімфоцити і природні кілери). Після народження в нас у кістковому мозку на 10 тис. кровотворних клітин припадає одна стовбурова клітина. У зростаючих підлітків стовбурових клітин уже в 10 раз менше. До 50-ти років на 0,5 млн звичайних клітин припадає 1 стовбурова, у 70 років – 1 стовбурова клітина на мільйон.

Сьогодні вчені активно досліджують властивості різних груп ГСК, і результати показують, що ГСК здатні до тривалого самовідтворення. Крім того, експерименти з трансплантації показали, що кожна група ГСК відтворює свій тип клітин крові. Це дозволяє припустити, що в майбутньому будь-яке захворювання крові, кісткового мозку або печінки можна буде легко вилікувати!

Друга важлива перевага – сумісність. Використання власної пуповинної крові гарантує 100%-ву сумісність. Сумісність з братами й сестрами становить до 25% , як правило, можливо також використання пуповинної крові дитини для лікування інших близьких родичів. Для порівняння: вірогідність знаходження відповідного донора стовбурових клітин – від 1:1000 до 1:1000 000.

Терапія власними стовбуровими клітинами – але й найбільш безпечніший і грамотний, але й найбільш наукомісткий метод, здійснюваний тільки на базі найбільших медичних клінік.

Будь-яка терапія стовбуровими клітинами ґрунтується на ще одній дивовижній властивості стовбурових клітин – хоумінгу – здатності стовбурових клітин під час уведення їх у організм знаходити зону ушкодження і фіксуватися там, виконуючи втрачену функцію. Саме на цій здатності ґрунтується новий вид медичних послуг – косметична трансплантологія, про яку ви вже говорили сьогодні.

Останнім часом на Заході, де релігійні організації виступають проти використання клітин людського ембріона, починають застосовувати стовбурові клітини тварин, найчастіше акули й чорної вівці. Зовсім нещодавно американські вчені зробили підсадку стовбурових клітин вівці у хворе серце пацієнта, після чого він почав швидко видужувати – динаміка заміщення пошкоджених здоровими просто вражала! Так само американські учені навчилися лікувати стовбуровими клітинами м’язову дистрофію.



V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Учитель. А зараз давайте поміркуємо. У курсі зоології безхребетних ви вивчали один із типів багатоклітинних тварин, у тілі яких містяться клітини, що в разі ушкодження тіла тварини можуть швидко ділитися і рости, утворюючи всі інші типи клітин та сприяючи швидкій регенерації. Як називають ці клітини та якому типу тварин вони належать?

1 Учень. Ці клітини називають проміжними, і належать вони представникам типу Кишковопорожнинні, наприклад гідрі прісноводній. (демонстрація слайда).

Учитель. Правильно! А тепер поміркуйте, чи можна вважати ці клітини стовбуровими, і якщо можна, то до якого типу стовбурових клітин належать?

2 Учень. Так, можна. Ці клітини можна віднеси до мультипотентних стовбурових клітин, оскільки вони породжують клітини різних тканин і функціональних груп.

Учитель. Молодці! Наступне питання. Чому уніпотентні клітини(клітини-попередниці, бластні клітини) не повною мірою належать до стовбурових?

3 Учень. Уніпотентні клітини можуть виробляти лише один тип клітин. Вони здатні до багатократного самовідтворення, що робить їх довготривалим джерелом клітин одного конкретного типу й відрізняє від не стовбурових.

Учитель. Молодець! Сьогодні ми говорили про особливості клітин пуповинної крові. Які саме типи стовбурових клітин в ній містяться?

4 Учень. Пуповинна кров, в основному, містить гемо поетичні стовбурові клітини, а також мультипотентні, але в ній присутні й інші унікальні різновиди стовбурових клітин, за певних умов здатні диференціюватися в клітини різних органів і тканин.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Учитель. Добре! А зараз мені хотілося би почути вашу відповідь на проблемне питання, поставлене на початку уроку: як ви вважаєте, чому доктор Еліан Глюкман висловила таку точку зору: «Відкриття стовбурової клітини стоїть в одному ряді з такими великими досягненнями людства, як відкриття двоспірального ланцюжка ДНК або розшифровка генома людини»?

5 Учень. Відкриття стовбурових клітин – це дійсно видатне досягнення, безсмертний потенціал людства. Стовбурові клітини здатні самооновлюватися, утворюючи нові стовбурові клітини. Стовбурові клітини зберігаються і функціонують також у дорослому організмі, завдяки їм може здійснюватися оновлення і відновлення тканин і органів.

2 учень. Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини, які було відкрито Джоном Гердоном і Шинья Яманакою, дозволяють вивчити механізми розвитку захворювань і відкривати нові варіанти їх лікування. Плюрипотентні стовбурові клітини можуть давати початок майже всім тканинам і органам.

3 учень. Що стосується трансплантології, ембріональні стовбурові клітини не виробляють антигени тканинної сумісності, тому донорські ембріональні клітини не будуть відторгнуті організмом реципієнта.

4 учень. Пуповинна кров містить гемо поетичні стовбурові клітини, а також мультипотентні, але в ній є й інші унікальні різновиди стовбурових клітин. Саме на цьому ґрунтується створення банків пуповинної крові, яка надалі може зберегти життя як дитини, так і її близьким родичам.

5 учень. Також було виведено перші стовбурові клітини вимираючих видів тварин, завдяки чому можна врятувати види, яким загрожує зникнення.

Учитель. Правильно! Спасибі. На сьогоднішньому уроці ми недостатньо глибоко розглянули етичні проблеми, пов’язані з отриманням стовбурових клітин людини, тому вашим домашнім завданням буде письмова робота на цю тему.

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Вивчити конспект, зробити письмову роботу на тему «Етичні проблеми отримання стовбурових клітин людини». Підібрати матеріал про сучасні медичні професії.


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка