Фибриллы внеклеточного матрикса состоят из белков коллагена (до 30% массы всех белков организма), фибронектина и эластина, а также, в случае кости, из кристаллов фосфата кальция

3.6. Стволовые клетки
Термин «стволовая клетка» (СК) впервые использовал А. Максимов 1 июня 1909 года для обозначения клеток крови, которые дают начало нескольким другим типам клеток.
Самой первой стволовой клеткой многоклеточного организма является зигота, - продукт слияния яйцеклетки и сперматозоида. После зиготы, несколько поколений делящихся клеток в течение первых дней эмбриогенеза называют тотипотентными (омнипотентные), благодаря их способности давать начало любой ткани, органу и организму в целом. С генетической точки зрения все клетки организма (кроме половых) остаются идентичными друг другу. Все разнообразие в строении и функциях (а также способности делиться и дифференцироваться) клеток определяется экспрессией генов, которая различна в клетках разных тканей. Дифференцировка клеток находится под контролем цитокинов — выделяемых другими клетками химических сигналов (молекулами).
Во второй половине ХХ века было показано образование колоний многочисленных дифференцированных клеток из клеток костного мозга, эмбриобласта мыши. Таким образом, были выделены недифференцированные плюрипотентные стволовые клетки, получена первая бессмертная линия эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) человека (М. Эванс, 1981). После расшифровки структуры ДНК и окончания проекта «Геном человека» открытие стволовых клеток признано журналом Science в 1999 году третьим по значимости событием в биологии.

Рис. 1.14. Классификация стволовых клеток по способности к дифференцировке.

Одной из целей тканевой инженерии является замена утраченных клеток, ткани или органы, а также создание условий их регенерации или восстановления нарушенной (потерянной) функции. Решение этой задачи стало возможным благодаря знаниям по биологии стволовых клеток, - недифференцированные эмбриональные или взрослые (постнатальные) клетки. Эти клетки в течение многих клеточных делений могут сохранять свое недифференцированное состояние таким образом, что при необходимости, образуя промежуточные клеточные типы, могут дифференцироваться в различные клетки, создавать полноценные ткани и органы (рис. 1.14).
Потомки тотипотентных клеток, плюрипотентные стволовые клетки, могут давать начало, за исключением экстраэмбриональных тканей, всем тканям и органам. На их основе образуются зародышевые листки эктодерма, мезодерма и энтодерма. В каждом из зародышевых листков стволовые клетки порождают мультипотентные клетки, которые, в свою очередь, способны дифференцироваться лишь в некоторые, близкие по свойствам типы олигопотентных клеток. Унипотентные клетки являются стволовыми условно, - они производят лишь один тип клеток.
Таким образом, в зависимости от степени дифференцировки стволовые клетки делятся на:

• 
  тотипотентные, - способны дифференцироваться в любой тип клеток взрослого организма;
  
• 
  плюрипотентные, - могут продуцировать специализированные клетки трех зародышевых листков (эктодермы, эндодермы и мезодермы), но не целый организм
  
• 
  мультипотентные - продуцируют ограниченный набор типов клеток
  
• 
  унипотентные - способны к дифференцировке только в один вид клеток.
  

В отличие от зрелых клеток, запрограммированы на ограниченное количество циклов деления (после этого умирают, замещаясь новыми поколениями клеток), стволовые клетки способны делиться бесконечно, поддерживая пулы стволовых и дифференцированных клеток. С возрастом популяция стволовых клеток сокращается, - на эмбриональной стадии развитии человека на 10⁴ дифференцированных клеток приходится одна ЭСК, а в возрасте 60–80 лет — одна СК приходится на 5–8*10⁶ клеток.
Характерным признаком стволовых клеток, например, ЭСК млекопитающих, является:

• 
  тотипотентность — способность развиваться в клетку любой из более чем 350 тканей организма;
  
• 
  хоуминг — способность «ощущать» градиенты хемокинов и мигрировать в зону повреждения или активного деления, восстанавливая поражённые участки или принимая участие в развитии;
  
• 
  избыточность экспрессии генов — в цитоплазме одновременно находится более 3000 мРНК, которые могут потребоваться только на более поздних стадиях развития зародыша;
  
• 
  теломеразная активность. При репликации ДНК концы хромосом соматических клеток неконтролируемо укорачиваются, тогда как в стволовых клетках функция фермента теломераза способствует сохранению интактной структуры теломеры, что снимает ограничения по делению.
  

В зависимости от источника получения стволовые клетки делятся на:

• 
  эмбриональные стволовые клетки (ЭСК);
  
• 
  фетальные стволовые клетки;
  
• 
  постнатальные стволовые клетки;