Komórki macierzyste i regeneracyjna medycyna plastyczna

Dzisiaj niewielu praktyków jest świadomych rozwoju nowego kierunku leczenia nieuleczalnych chorób tradycyjną i nietradycyjną medycyną. Chodzi o medycynę regeneracyjno-plastyczną, opartą na wykorzystaniu potencjału regeneracyjnego komórek macierzystych. Wokół rozwijającego się kierunku pojawiła się bezprecedensowa dyskusja naukowa i pseudonaukowa hullabaloo, w dużej mierze stworzona przez hiperbolę informacyjną w sieci World Wide Web. W bardzo krótkim czasie badań laboratoryjnych terapeutyczne możliwości komórek macierzystych poszły poza eksperymentalną i aktywnie wprowadzane w praktyce medycznej, która wywołała wiele problemów naukowych, etycznych planie religijnym, prawnym i legislacyjnym. Instytucje państwowe i publiczne wyraźnie nie były gotowe na szybkość przejścia komórek macierzystych z szalek Petriego do systemów do podawania dożylnego, co nie przynosi korzyści zarówno społeczeństwu jako całości, jak i konkretnemu cierpiącemu. W niewyobrażalną ilość i jakość informacji o ilości komórek macierzystych nie jest łatwe do zrozumienia możliwości i specjalistów (którego nie ma w rzeczywistości, bo każdy stara się opanować nowy trend samej nauki), nie wspominając o lekarzy, nie są bezpośrednio zaangażowane w regenerativnoplasticheskoy medycyny.

[1], [2], [3], [4], [5]

Dlaczego potrzebujemy takich eksperymentów i czy w ogóle czegoś potrzebują?

Na pierwszy rzut oka tworzenie komórkowych interspecyficznych chimer jest owocem nieskrępowanej fantazji naukowca-fanatyka, który zapomniał o bioetyce. Jednak takie podejście znacznie rozszerzyć naszą wiedzę o fundamentalnej embriogenezy, jak pozwoliły na zliczanie liczby komórek potrzebnych do organogenezy (tworzenie wątrobie, mózgu, skóry, narządów układu odpornościowego). Także (być może jest to ważne w biologii hESC), genetyka mają do dyspozycji unikalne narzędzie, z którym w chimeryzacja zarodki można ustawić funkcjonalny cel genów. Po pierwsze, specjalną techniką podwójnego nokautu w ESC jest "wyłączenie" pary badanych genów. Następnie takie ESC wstrzykuje się do blastocysty i monitoruje zmiany, które zachodzą w ciele rozwijającego się chimerycznego zarodka. W ten sposób utworzone zostało geny funkcyjne SF-1 (rozwoju narządów i nadnerczy) urt-l (tab nerek) muoD (rozwój mięśni szkieletowych), GATA-l 4 (tab erytro i Limfopoeza). Ponadto, w ESC zwierząt laboratoryjnych, możliwe jest wprowadzenie (transfekowanych) genów ludzkich jeszcze nie zbadanych w celu określenia ich funkcji za pomocą chimerycznego zarodka.

Ale z reguły uzasadnienie eksperymentu poprzez zdobycie nowej podstawowej wiedzy nie jest w stanie zaspokoić potrzeby szerokiego grona odbiorców. Podajmy przykład zastosowanej wartości chimeryzacji za pomocą ESC. Przede wszystkim jest to ksenotransplantacja, czyli przeszczepianie narządów zwierzęcych ludziom. W teorii, tworzenie chimer komórkowych „człowiek-świnia” pozwala uzyskać zwierzę znacznie bliżej właściwości antygenowe RSG dawcy, że różne sytuacje kliniczne (cukrzyca, marskość wątroby) może uratować życie chorego. To prawda, że najpierw musicie nauczyć się zwracać właściwość totipotencji do genomu dojrzałej komórki somatycznej, po czym można ją wprowadzić do rozwijającego się zarodka świń.

Obecnie właściwość ESC, w specjalnych warunkach hodowli dzielić prawie bez końca stosowane do wytwarzania innych wybranych masy komórek z późniejszym ich różnicowania w wyspecjalizowane komórki, na przykład neuronów dopaminergicznych, które są przeszczepiane do pacjenta z chorobą Parkinsona. W tym przypadku transplantacja jest koniecznie poprzedzona ukierunkowanym różnicowaniem uzyskanej masy komórkowej w wyspecjalizowane komórki potrzebne do leczenia i oczyszczania tych ostatnich z niezróżnicowanych elementów komórkowych.

Jak się później okazało, zagrożenie karcynogenezą nie było jedyną przeszkodą na drodze do transplantacji komórek. ESC spontanicznie ciał embrioidalnych zróżnicowane niejednorodny, to jest, w celu utworzenia pochodnych szeroki wybór różnorodnych linii komórkowych (neurony, keratynocyty, fibroblasty, komórki śródbłonka). W polu widzenia mikroskopu, w tym przypadku, wśród komórek o różnych fenotypach rozróżnia się kardiomiocyty, z których każdy kurczy się w swoim rytmie. Jednak w przypadku leczenia pacjenta musi mieć czystą populację komórek: neuronów - udaru mózgu, mięśnia sercowego - zawał mięśnia sercowego, trzustkowe komórki beta - cukrzyca, keratynocyty - oparzenia, etc.

Kolejny etap rozwoju transplantologii komórek wiązał się z rozwojem technologii uzyskiwania wystarczającej liczby (miliony komórek) takich czystych populacji komórek. Czynniki powodujące wyszukiwania skierowaną różnicowanie hESC, nosił empiryczną postać jako sekwencja syntezy pozostaje nieznana podczas embriogenezy. Po pierwsze, stwierdzono, że tworzenie się worka żółtkowego indukuje się przez dodanie cAMP i kwasu retinowego do hodowli. Tworzy krwiotwórczych linii komórkowych, gdy nośnik 1L 3-SCF czynnik wzrostu hodowli fibroblastów (FGH), insulinopodobny czynnik wzrostu (IGF-1), czynnik 1L-6 i stymulujący tworzenie kolonii granulocytów (G-CSF). Komórki układu nerwowego utworzono z ESC po usunięciu LIF i warstwie fibroblastów działających jako podajnik. Po traktowaniu kwasem retinowym w obecności płodowej surowicy cielęcej ESK zaczął różnicowania się neuronów i komórki mięśnia sercowego wytworzono przez dodanie sulfotlenku dimetylu (DMSO), co pozwala na nakierowane na cel dostarczanie hydrofobowych cząsteczek sygnałowych do jądra komórkowego. Tak więc, nagromadzenie w środowisku hodowlanym reaktywnych form tlenu, jak również pobudzanie elektryczne zasadę tworzenia dojrzałych kurczliwości mięśnia sercowego.

Ogromne siły i środki zostały wydane na poszukiwanie warunków dla różnicowania ESC w produkujące insulinę komórki trzustkowe. Jednak szybko stało się jasne, że szereg wyspecjalizowanych liniach komórek beta komórek trzustki, komórki układu odpornościowego i hormonalnego systemów, adipocyty) nie wynikają z RSG w ich stymulacji na zasadzie „jeden czynnik stymulujący. - jednej linii komórkowej” Ta zasada okazała się ważna tylko dla ograniczonej liczby linii komórkowych. W szczególności, kształtowanie można neuronów indukowane przez kwas retinowy linii komórek mięśni - transformującego czynnika wzrostu-p (beta-TCP), erytroidowych linii - 1L-6 monocytów linii szpikowej - 1L-3. A wpływ tych czynników na różnicowanie ESC był ściśle zależny od dawki.

Weszła w fazę kombinacji czynników wzrostu wyszukiwania, promowania ESC w późniejszych etapach embriogenezy, tworząc mezodermy (źródło mięśnia sercowego, mięśnia szkieletowego, nabłonkowe kanalików, mieloeritropoeza i komórki mięśni gładkich), ektodermy (naskórek, neurony siatkówki), a endodermy (nabłonek jelita i wydzielnicze gruczoły, pneumocyty). Charakter, gdyż naukowcy zostali zmuszeni do przodu na drodze embriogenezy, powtarzając swe kroki w szalce Petriego, uniemożliwiając natychmiast i łatwo uzyskać pożądany rezultat. I takie kombinacje czynników wzrostu zostały znalezione. Aktywiny A, w połączeniu z TGF-P okazał się silnym stymulatorem powstawanie z komórek hESC mezodermy, podczas blokowania ento- rozwoju i ektodermy. Kwasu retinowego, jak również kombinacja sygnałów białka morfogenetycznego kości szpiku (BMP-4) i czynnik wzrostu naskórka (EGF), jest aktywowany procesów komórek ekto- i mezodermy, zatrzymanie rozwoju endodermy. Intensywny wzrost komórek wszystkich trzech listków zarodkowych obserwuje się przy równoczesnym narażeniem ESC dwóch czynników - hepatocytowy czynnik wzrostu (NGF) lub czynnik wzrostu nerwu.

Tak więc, w odniesieniu do odpowiednich linii komórkowych musi najpierw przeniesienie zarodkowych komórek macierzystych, w etapie tworzenia żadnych komórek zarodkowych warstw, a następnie wybrać nową kombinację czynników wzrostu zdolny do indukowania różnicowania skierowaną ekto-, mezo- i endodermalny do wyspecjalizowanych komórek potrzebnych do przeszczepu cierpliwy. Liczba kombinacji czynników wzrostu na dziś jest szacowana w tysiącach, większość z nich jest opatentowana, niektóre nie są ujawniane w ogóle przez firmy biotechnologiczne.

Był to przełom etapu oczyszczania otrzymanych komórek od niezróżnicowanych zanieczyszczeń komórkowych. Komórki zróżnicowane w hodowli znakowano markerami dojrzałych linii komórkowych i przepuszczano przez szybki laserowy sorter immunofenotypowy. Promień lasera znalazł je we wspólnym strumieniu komórkowym i skierowano na oddzielną ścieżkę. Uzyskany oczyszczony materiał komórkowy został najpierw uzyskany przez zwierzęta laboratoryjne. Czas ocenić efektywność wykorzystania pochodnych ESK na modele chorób i procesów patologicznych. Jednym z takich modeli była eksperymentalna choroba Parkinsona, dobrze namnażana u zwierząt ze związkami chemicznymi niszczącymi neurony dopaminergiczne. Ponieważ podstawową chorobą u ludzi jest nabyta niedobór neuronów dopaminergicznych, zastosowanie zastępczej terapii komórkowej w tym przypadku było patogenetycznie uzasadnione. U zwierząt z eksperymentalnym hemiparkinsonizmem przeżyła około połowa neuronów dopaminergicznych pochodzących z ESC i wprowadzonych do struktur mózgu. To wystarczyło, aby znacznie zmniejszyć kliniczne objawy choroby. Próby przywrócenia funkcji uszkodzonych struktur OUN podczas udaru eksperymentalnego, urazu, a nawet złamań rdzenia kręgowego zakończyły się powodzeniem.

Należy jednak zauważyć, że prawie wszystkie przypadki pomyślnego zastosowania zróżnicowanych pochodnych ESC w celu poprawienia patologii eksperymentalnej zostały wykonane w ostrym okresie symulowanej sytuacji patologicznej. Długoterminowe wyniki leczenia nie były tak pocieszające: po 8-16 miesiącach pozytywny efekt transplantacji komórek ustąpił lub gwałtownie spadł. Przyczyny tego są całkiem zrozumiałe. Różnicowanie przeszczepionych komórek in vitro lub loco morbi nieuchronnie prowadzi do ekspresji komórkowych markerów genetycznej alienacji, która wywołuje atak immunologiczny z organizmu biorcy. Aby rozwiązać problem niezgodności immunologicznej metoda tradycyjna immunosupresji, która rozpoczęła równoległe badania kliniczne w celu realizacji transdyferencjacja potencjał genetyczny i korekta nie powoduje konfliktów odpornościowy autologicznych krwiotwórczych i mezenchymalnych komórek macierzystych.

Czym jest medycyna regeneracyjno-plastyczna?

Ewolucja zidentyfikował dwie główne opcje zakończenia życia komórki - nekrozy i apoptozy, które na poziomie tkankowym odpowiadają procesy proliferacji i regeneracji. Proliferacja może być traktowane jako rodzaj ofiary podczas napełniania ubytku tkanki uszkodzonej występuje z powodu zastąpienia go przez łącznej elementów: Zachowanie integralności strukturalnej, część ciała traci funkcji dotkniętego narządu, który określa późniejszą rozwój odpowiedzi wyrównawczych przerostu lub rozrostu strukturalnych i funkcjonalnych elementów o pozostały nieuszkodzone. Okres kompensacji długość zależy od liczby zmian strukturalnych spowodowanych przez czynniki wtórne pierwotnego i zmiany, to w większości przypadków występuje dekompensacji, gwałtowne pogorszenie i skracania ludzkiego życia. Regeneracja zapewnia fizjologiczne procesy przebudowy, czyli zastąpienie starzenia się i umierania na mechanizmie naturalnej śmierci komórki (apoptozy) komórek z nowymi, pochodzącymi z rezerw komórek macierzystych ludzkiego ciała. W procesach regeneracji reparacyjnej zaangażowane są również środki komórek macierzystych przestrzenie, które jednak zostaną uruchomione w stanach patologicznych związanych z urazem lub chorobą tkanek, które inicjują mechanizmy śmierci komórki nekrotyczne.

Uwaga naukowców, lekarzy, prasie, telewizji, jak i społeczeństwa do problemu studiując biologię embrionalnych komórek macierzystych (RSG) spowodowane są przede wszystkim wysoki potencjał komórki, lub jak my to nazywamy, regeneracyjne i obróbki plastycznej. Metody formułowania do leczenia ciężkich chorób ludzi (zwyrodnieniowych patologii układu nerwowego, mózgu i uraz rdzenia kręgowego, choroba Alzheimera i choroba Parkinsona, stwardnienie rozsiane, zawału mięśnia sercowego, nadciśnienia tętniczego, cukrzycy, chorób autoimmunologicznych i białaczek, oparzenia chorób i procesów nowotworowych stanowią pory nie jest pełna lista z nich) położył unikalne właściwości komórek macierzystych, co pozwala na tworzenie nowych tkanek, zamiast, jak wcześniej sądzono, nieodwracalnego uszkodzenia tkanek ZO n chore ciało.

Postęp badań teoretycznych biologii komórek macierzystych w ciągu ostatnich 10 lat został zrealizowany spontanicznie pojawiających się tendencji pojawiających medycyny regeneracyjnej i plastiku, który jest nie tylko metodologia jest dość podatny na systematyzacji, ale również musi być taka. Pierwszą i najszybciej rozwijającą się dziedziną praktycznego wykorzystania potencjału regeneracyjnego komórek macierzystych stała się zastępcza terapia regeneracyjno-plastyczna. Jej sposób dość łatwo odnaleźć w literaturze naukowej - od eksperymentów na zwierzętach z martwicą mięśnia sercowego do prac z ostatnich lat, mających na celu przywrócenie niedobór pozawałowej mięśnia sercowego lub uzupełnianie strat z komórek beta trzustki i neuronów dopaminergicznych ośrodkowego układu nerwowego.

Przeszczep komórek

Podstawą zastąpienia medycyny regeneratywno-plastycznej jest przeszczep komórek. Ten ostatni powinien być zdefiniowany jako zespół środków medycznych, w których przez krótki lub długi czas organizm pacjenta ma bezpośredni kontakt z żywotnymi komórkami pochodzenia auto-, allo-, izo- lub ksenogenicznego. Środkiem do przeszczepu komórek jest zawiesina komórek macierzystych lub ich pochodnych, standaryzowana przez liczbę jednostek transplantacyjnych. Jednostka transplantacyjna jest to stosunek liczby jednostek tworzących kolonie do hodowli do całkowitej liczby przeszczepionych komórek. Metody przeprowadzania przeszczepu komórkowego: dożylne, dootrzewnowe, podskórne wstrzyknięcie zawiesiny komórek macierzystych lub ich pochodnych; wstrzyknięcie zawiesiny komórek macierzystych lub ich pochodnych do komór mózgu, naczyń limfatycznych lub płynu mózgowo-rdzeniowego.

W transplantacji komórek allo- i autologicznych stosuje się dwa zasadniczo różne podejścia metodologiczne do realizacji potencjału pluri-, multi- lub pluripotencjalnego komórek macierzystych - in vivo lub in vitro. W pierwszym przypadku wprowadzenie komórek macierzystych do chorego organizmu odbywa się bez ich wstępnego różnicowania, w drugim - po namnożeniu w hodowli, ukierunkowanym różnicowaniu i oczyszczaniu z niezróżnicowanych elementów. Spośród wielu technik metodologicznych zastępowania komórek metodami terapii z trzech grup są odróżnialne wystarczy: Zmiana komórek szpiku kostnego i krwinek narządów zamiennych i wymiana tkanki miękkie elementy twarde i ciało stałe (chrząstki, kości, ścięgna, zastawek serca i naczyń krwionośnych typu pojemnościowego). Ten drugi kierunek powinien być zdefiniowany jako medycyna rekonstrukcyjno-regeneracyjna, ponieważ potencjał różnicowania komórek macierzystych jest realizowany na matrycy - biologicznie obojętnej lub wchłanialnej strukturze, która ma postać wymiennej części ciała.

Innym sposobem, aby zwiększyć intensywność procesów regeneracyjnych i tworzyw sztucznych w tkankach dotkniętych jest mobilizacja zasobów własnego ciała macierzystych pacjenta przez zastosowanie egzogennych czynników wzrostu, takich jak granulocytów i makrofagów i stymulujący kolonie granulocytów czynników. W tym przypadku pęknięcie złączy podścieliska prowadzi do zwiększenia wydajności hematopoetycznych komórek macierzystych do całkowitego strumienia krwi, który w strefie uszkodzenia tkanki zapewnia procesy regeneracji z powodu ich naturalnej plastyczności.

Tak więc metody medycyny regeneracyjnej mają na celu stymulowanie procesów przywracania utraconej funkcji - albo poprzez mobilizację własnych rezerw macierzystych chorego organizmu, albo przez wprowadzenie allogenicznego materiału komórkowego.

Ważnym praktycznym rezultatem otwarcia embrionalnych komórek macierzystych - klonowanie terapeutyczne opiera się na zrozumieniu mechanizmów wyzwala embriogenezy. Jeżeli oryginalny sygnał na początku embriogenezy to zestaw pre-mRNA, który jest w cytoplazmie komórki jajowej, wprowadzenie rdzenia jakichkolwiek komórek somatycznych język wyłuszczono komórki jajowej musi uruchomić program rozwoju zarodka. Dziś już wiemy, że około 15 000 genów bierze udział w realizacji programu embriogenezy. Co dzieje się z nimi później, po urodzeniu, w okresach wzrostu, dojrzałości i starzenia? Odpowiedź na to pytanie została podana przez owce Dolly: one są zachowane. Stosując najbardziej nowoczesne metody badania wykazały, że komórki dorosłych rdzeń jest zapisywanie wszystkich kodu niezbędne do tworzenia embrionalnych komórek macierzystych zarodków listków zarodkowych, organogenezy i restrykcyjnymi dojrzewania (wyjście w różnicowaniu i specjalizacji) Linie komórek mezenchymalnych, ekto-, endo- i mezodermalnego . Klonowanie terapeutyczny jako trend staje się w bardzo wczesnych etapach wzrostu, przeszczep komórek oraz przewiduje totipotency powrotnej własne komórki somatyczne chorego w celu wytworzenia identycznych genetycznie materiału do szczepienia.

Odkrycie komórek macierzystych rozpoczęto „do końca”, jako termin utworzony w biologii i medycynie A. Maximov dodanego do komórek macierzystych szpiku kostnego, które powodują wszystkich elementów dojrzałych komórek krwi obwodowej. Jednak hematopoetyczne komórki macierzyste, podobnie jak komórki wszystkich tkanek organizmu dorosłego, mają również zróżnicowany poprzednik. Powszechnym źródłem absolutnie wszystkich komórek somatycznych jest embrionalna komórka macierzysta. Należy zauważyć, że pojęcia "embrionalnych komórek macierzystych" i "embrionalnych komórek macierzystych" w żadnym wypadku nie są identyczne. Embrionalne komórki macierzyste izolowane J. Thomson od wewnętrznej masy komórek blastocyst i przeniesiono do długotrwałych linii komórkowej. Tylko te komórki mają faksową "ESC". Leroy Stevensa odkryto embrionalne komórki macierzyste myszy opisano je jako „embrionalnych pluripotencjalnych komórek macierzystych”, co odnosi się do zdolności do różnicowania w hESC pochodne wszystkich trzech listków zarodkowych (ekto, mezo- i endodermy). Ale w tym samym czasie wszystkie komórki zarodka późniejsze etapy rozwoju są takie same jak łodygi wywołują ogromną liczbę komórek tworzących ciało dorosłego. Aby je zdefiniować, proponujemy określenie "embrionalne pluripotencjalne komórki progenitorowe".

[6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20]

Rodzaje komórek macierzystych

Szkielet nowoczesnego klasyfikację komórek macierzystych w stosunku do zasady zdolność rozdzielania (potencji) prowadzi do linii komórkowych, które są zdefiniowane jako toti-, plyuri-, multi- poli-, bi- i unipotency. Totipotentny, to znaczy zdolność do rozpuszczenia ciała zaprogramowanego genetycznie, jako całość, ma zygoty komórkowej, blastomery i zarodkowe komórki macierzyste (w wewnętrzną masę komórek blastocysty). Inną grupą komórek totipotencjalne, które są utworzone w późniejszych etapach rozwoju zarodka przedstawiono germenativnymi pierwotne embrionalne komórki genitaliów (brodawek narządów płciowych). Pluripotencja na jakich podimayut zdolność do różnicowania się w komórki dowolnego narządu lub tkanki, charakteryzuje się zarodkowe komórki trzech listków zarodkowych - ekto-, mezo- i endodermalny. Uważa się, że multipotentne, to znaczy zdolność do tworzenia wszystkich komórek w specjalnej linii cechę tylko dwa rodzaje komórek: tak zwane mezenchymalne komórki macierzyste, które są utworzone w grzebienia nerwowego i są prekursorami wszystkich komórek łącznej podstawy korpusu, w tym komórek glejowych jak również hematopoetyczne hematopoetyczne komórki macierzyste, które dają początek wszystkim liniom komórek krwi. Ponadto, izolowane dwu- i unipotentne komórek macierzystych, w szczególności komórek progenitorowych z komórek mieloidalnych, monocytarnych i limfoidalnych, krwiotwórczych megakariocytami zarazków. Istnienie unipotentne komórki macierzyste wyraźnie udowodnione na przykładzie komórek wątrobowych - utrata znacznej części tkanki wątroby jest kompensowane przez intensywne podziału zróżnicowanych poliploidalnych hepatocytów.

W rozwoju wszystkich narządów i tkanek są utworzone w wyniku proliferacji i różnicowania wewnętrznej masy komórkowej blastocysty, które to komórki i są w ścisłym tego słowa znaczeniu, totipotencjalne zarodkowe komórki macierzyste. Pierwsze badania nad izolacją embrionalnych komórek macierzystych przeprowadzono Evans, którzy wykazali, że blastocysty wszczepione w mózgu myszy skutkują potworniak, które to komórki z linii formy klonowania pluripotencjalnych komórek macierzystych (o oryginalnej nazwie komórek - embrionalnych komórkach rakowych lub skrót ECC - w obecnie nie dotyczy). Wyniki te zostały potwierdzone w wielu innych badaniach, w których embrionalne komórki macierzyste uzyskane poprzez hodowanie komórek blastocysty myszy i innych gatunków zwierząt, w tym ludzi.

W nowszej literaturze istnieje więcej raportów plastyczności komórek macierzystych, które są uważane nie tylko jako zdolność tej ostatniej do różnicowania się do różnych typów komórek, na różnych etapach rozwoju, ale również poddać odróżnicowanie (transróżnicowania, retrodifferentiation). To pozostawia się zasadniczo możliwość powrotu zróżnicowane komórki somatyczne w stadium rozwoju z podsumowaniu (powrót) pluripotencjalność i jego stosowania w ponownego różnicowania w celu wytworzenia innych typów komórek. Doniesiono w szczególności, że hematopoetyczne komórki macierzyste są zdolne do transdyferencjacji z utworzeniem hepatocytów, kardiomioblastów i śródbłonka.

Dyskusja naukowe na oddzielenie komórek macierzystych przez ich plastyczności dalej, to jest terminologia i przeszczep komórek słownik są w procesie formowania, ma bezpośredni znaczenie praktyczne, ponieważ znajduje się na wykorzystaniu właściwości plastyczne i zdolność komórek macierzystych do różnicowania się w różnych liniach komórek ustalono większość metod regenerativnoplasticheskoy medycyna.

Liczba publikacji z zakresu podstawowych i stosowanych problemów medycyny regeneracyjnej i plastycznej szybko rośnie. Omówiono już szereg różnych podejść metodologicznych mających na celu jak najbardziej optymalne wykorzystanie potencjału regeneracyjno-plastycznego komórek macierzystych. Strefa swoich żywotnych interesów określona kardiologów i endokrynologów, neurologów i neurochirurgów, chirurgów przeszczepu i hematologów. Możliwości plastikowych komórek macierzystych dążyć do rozwiązania palących problemów okulistów TB lekarzy pulmonologów, nefrolodzy, onkologów, genetyków, pediatrów, gastroenterologów, internistów i pediatrów, chirurgów i położnika-ginekologa - wszyscy przedstawiciele współczesnej medycyny nadzieję uzyskać możliwość wyleczenia jest nadal uważana za śmiertelną chorobą.

Czy transplantacja komórek jest kolejną "panaceum" na wszystkie bolączki?

To pytanie pojawia się całkiem słusznie wśród wszystkich lekarzy i naukowców, którzy rozważają i analizują obecny stan nauk medycznych. Sytuację komplikuje fakt, że z jednej strony pola konfrontacji naukowej są "zdrowi konserwatyści", z drugiej - "chorzy fanatycy" transplantologii komórkowej. Oczywiście, jak zwykle, prawda leży między nimi - na "ziemi niczyjej". Nie poruszając kwestii prawa, etyki, religii i moralności, rozważmy za i przeciw wskazanym obszarom medycyny regeneracyjnej i plastycznej. "Lekka bryza" pierwszych naukowych raportów o terapeutycznych możliwościach ESC już rok po ich odkryciu zmieniła się w "podmuch wiatru", wirujący w 2003 roku w "tornada informacyjnym". Pierwsza seria publikacji dotyczyła hodowli zarodkowych komórek macierzystych, ich namnażania i ukierunkowanego różnicowania in vitro.

Okazało się, że dla nieograniczonej reprodukcji embrionalnych komórek macierzystych w hodowli należy ściśle przestrzegać szeregu warunków. W kondycjonowanym środowisku muszą koniecznie występować trzy czynniki: interleukina 6 (IL-6), czynnik komórek macierzystych (SCF) i czynnik hamujący leukosyncję (LIF). Ponadto embrionalne komórki macierzyste należy hodować na podłożu (warstwa odżywcza komórek) z embrionalnych fibroblastów oraz w obecności płodowej surowicy cielęcej. W tych warunkach ESC w hodowli rosną klony i tworzą ciała embrionalne - agregaty klonów zawiesinowych komórek globularnych. Najważniejszą cechą klonu ESC jest to, że w hodowli organizm zarodkowy przestaje rosnąć, gdy gromadzi się w skupieniu 50-60, maksymalnie 100 komórek. W tym okresie następuje stan równowagi - szybkość podziału komórki w klonie jest równa szybkości apoptozy (zaprogramowanej śmierci komórki) na jej obrzeżach. Po osiągnięciu Taka równowaga dynamiczna embrionalne komórki ciała obwodowe ulegają spontanicznego różnicowania się (zwykle z utworzeniem fragmentów endodermy woreczka żółtkowego, komórki śródbłonka i angioblasty) z utratą totipotency. Dlatego, aby uzyskać wystarczającą ilość totipotencjalne masy ciała komórek zarodkowych należy podziałem co tydzień zespołu przekazującego embrionalnych komórek macierzystych w nowym podłożu hodowlanym - proces bardzo pracochłonnym.

Odkrycie embrionalnych komórek macierzystych nie dało odpowiedzi na pytanie, co dokładnie i jak uruchamia programy embriogenezy kodowane w DNA zygoty. Nie jest jasne, w jaki sposób program genomu rozwija się w procesie ludzkiego życia. Jednocześnie badanie embrionalnych komórek macierzystych umożliwiło opracowanie koncepcji dotyczącej mechanizmów zachowania całości, pluri- i multipotencji komórek macierzystych w procesie ich podziału. Główną cechą wyróżniającą komórki macierzystej jest jej zdolność do reprodukcji własnej. Oznacza to, że komórki macierzyste, w przeciwieństwie do zróżnicowanych podzielone asymetrycznie jedna z komórek potomnych prowadzić do specjalistycznej linii komórkowej, podczas gdy drugi prowadzi toti-, plyuri- i multipotentne genomu. Pozostał jasne, dlaczego iw jaki sposób proces ten odbywa się w najwcześniejszych etapach embriogenezy, gdy dzieląc wewnętrzną bla stotsisty masy komórkowej całe to totipotencjalna i genom ESC jest w dormantnom (sen, zablokowany) stan. Jeśli proces duplikacji koniecznie poprzedza aktywację i ekspresję całego kompleksu genów podczas dzielenia zwykłej komórki, to nie dzieje się to podczas dzielenia ESC. Odpowiedź na pytanie „dlaczego” został przyjęty po odkryciu wcześniej istniejących RSG w mRNA (pre-mRNA), z których część jest utworzona nawet w pęcherzykowych komórek i pozostaje w cytoplazmie komórki jajowej i zygoty. Drugie odkrycie odpowiedziało na pytanie "jak": w ESC znaleziono specjalne enzymy, zwane "editase". Edithazy spełniają trzy główne funkcje. Po pierwsze, zapewniają alternatywny odczyt epigenetyczny (bez udziału genomu) i duplikację pre-mRNA. Po drugie, proces wdrożenia aktywacji wstępnej splicing mRNA (- wycięciu intronów, to jest regiony nieaktywnych RNA, które hamują syntezę białek na mRNA), po czym komórki rozpoczyna się montaż cząsteczki białka. Po trzecie, edytazy sprzyjają tworzeniu się wtórnego mRNA, który jest represorem mechanizmów ekspresji genów, który zachowuje gęste upakowanie chromatyny i nieaktywny stan genów. Produkty białkowe syntetyzowane na takich wtórnych mRNA i nazywane tłumikami białkowymi lub genomowymi strażnikami są obecne w ludzkich jajach.

Tak przedstawia się obecnie mechanizm tworzenia nieśmiertelnych linii komórkowych embrionalnych komórek macierzystych. Mówiąc prosto, sygnał do rozpoczęcia programu embriogenezy, którego początkowe etapy polegają na tworzeniu totipotencjalnej masy komórek, pochodzi z cytoplazmy komórki jajowej. Jeśli na tym etapie wewnętrzna masa komórkowa blastocysty, czyli ESC, jest izolowana od dalszych sygnałów regulatorowych, proces samokreacji komórek zachodzi w zamkniętym cyklu bez udziału genów jądra komórkowego (epigenetycznie). Jeśli dostarczymy takiej komórce materiał odżywczy i wyizolujemy ją z zewnętrznych sygnałów, które przyczynią się do różnicowania masy komórek, będzie się dzielić i reprodukować bez końca.

Pierwsze wyniki prób doświadczalnych jest zastosowanie komórek do transplantacji totipotentny okazało się imponująca, z wprowadzeniem embrionalnych komórek macierzystych w tkance w 100% myszy w osłabiony system odpornościowy przypadków immunodepressorami prowadzi do rozwoju nowotworu. Wśród komórek nowotworowych, które były źródłem zróżnicowanych pochodnych RSG spełnione totipotentny egzogennego materiału komórkowego, zwłaszcza neuronów, jednakże, zmniejszenie wzrostu wartości potworniakiem wyników zero. W tym samym czasie, przez L. Stevens ESK wprowadza się do jamy brzusznej i tworzą duże agregaty, w których fragmenty utworzone embrionalny mięśni, serca, skóry, włosów, kości, mięśnie i tkankę nerwową. (Chirurdzy, którzy otworzyli torbiele dermoidalne, ten obraz powinien być znajomy). Interesujące jest to, że zawieszone mysie komórki zarodkowe zarodkowe zachowują się dokładnie w ten sam sposób: ich wprowadzenie do dorosłych tkanek zwierząt o obniżonej odporności zawsze powoduje tworzenie się potworniaków. Ale jeśli wyizolowana zostanie wyraźna linia ESC od tego guza i wprowadzona do jamy brzusznej, to znowu powstają wyspecjalizowane pochodne somatyczne wszystkich trzech arkuszy embrionalnych bez oznak karcynogenezy.

Zatem następnym problemem, który wymagał rozwiązania, było oczyszczanie materiału komórkowego z zanieczyszczeń niezróżnicowanych komórek. Jednak nawet przy bardzo wysokiej wydajności ukierunkowanego różnicowania komórek, do 20% komórek w hodowli zachowuje swój totipotentny potencjał, który niestety jest realizowany in vivo w rozwoju nowotworu. Kolejna "proca" natury - na wadze skal medycznych ryzyka gwarantuje odzyskanie równowagi pacjenta z gwarancją jego śmierci.

Związek pomiędzy komórkami nowotworowymi a bardziej zaawansowanymi w rozwoju niż zarodkowe pluripotencjalne komórki progenitorowe (EECC) jest bardzo niejednoznaczny. Nasze wyniki pokazały, że EPPK wprowadzenie różnych nowotworów przeszczepiono szczura może prowadzić do rozpadu tkanki guza (T), szybki wzrost masy nowotworu (E) i jego zmniejszenie (E-3) lub nie wpływają na wymiary spontanicznej centralnej ogniskowej martwicy Tkanka nowotworowa (I, K). Jest oczywiste, że wynik interakcji EKPK i komórek nowotworowych jest determinowany przez całkowity zestaw cytokin i czynników wzrostu wytwarzanych przez nie in vivo.

Warto zauważyć, że embrionalna komórka macierzysta, odpowiadająca na karcynogenezę w kontakcie z tkankami dorosłego organizmu, jest idealnie przyswojona masą komórkową zarodka, integrując się z wszystkimi narządami zarodka. Takie chimery, składające się z wewnętrznych komórek embrionalnych i ESC dawców, są nazywane zwierzętami allogenicznymi, chociaż w rzeczywistości nie są chimerami fenotypowymi. Maksymalna chimeryzacja komórek podczas wprowadzania ESC do wczesnego zarodka podlega układowi krwiotwórczemu, skórze, tkance nerwowej, wątrobie i jelicie cienkim. Opisano przypadki chimeryzacji narządów płciowych. Jedyną nietykalną strefą dla ESA były komórki pierwotne.

Oznacza to, że zarodek przechowuje informację genetyczną swoich rodziców, która zachowuje czystość i kontynuację zarówno rodzaju, jak i gatunku.

Podział blokada wczesnych komórek zarodka, przez podawanie tsitoklazina embrionalnych komórek macierzystych do blastocysty prowadzi do rozwoju zarodka, w którym pierwotne komórki płciowe, podobnie jak wszystkie inne, zostały utworzone z dawcy embrionalnych komórek macierzystych. Ale w tym przypadku sam embrion jest całkowicie dawcą, genetycznie obcym organizmowi zastępczej matki. Mechanizmy takiego naturalnego bloku potencjalnej możliwości mieszania własnych i zagranicznych informacji dziedzicznych nie zostały jeszcze wyjaśnione. Można przyjąć, że w tym przypadku realizowany jest program apoptozy, którego wyznaczniki nie są jeszcze znane.

Należy zauważyć, że embriogeneza zwierząt różnych gatunków nie zgodził: realizację programu dawcy organogenezy w organizmie biorcy zarodkowych komórek macierzystych embrionalnych heterologicznych zabija zarodka w macicy i resorpcji. W związku z tym obecność chimery „szczur-mysz”, „świnia krowy”, „szczura Man” należy rozumieć jako komórki, ale nie morfologiczne mozaicyzm. Innymi słowy, wprowadzenie ESC jednego rodzaju ssaków blastocysty drugi rodzaj jest stale ewoluują potomstwo gatunków dominujących w którym wśród własnych komórek prawie wszystkich narządów znajdują się inkluzji, a czasem skupiska strukturalne i funkcjonalne jednostki składające się z genetycznie obcej materii pochodnych ESK. "Termin" humanizowane " świnia naya "jako nazwa pewnego potwora obdarzonego rozumem lub zewnętrznymi oznakami osoby. To tylko zwierzę, część komórek ciała, które pochodzi od świń ludzkich ESC wstrzykniętych do blastocysty.

Perspektywa wykorzystania komórek macierzystych

Od dawna wiadomo, że choroby związane z komórkami układu krwiotwórczego linii limfoidalnej genopatologiey i często eliminuje po allogenicznej transplantacji szpiku kostnego. Zmiana własnej tkanki krwiotwórczej normalnych komórek genetycznie związane dawcy powoduje częściowe, a niekiedy całkowite wyzdrowienie pacjenta. Wśród chorób genetycznych, które są traktowane z allogenicznym przeszczepem szpiku kostnego, należy zauważyć, zespół, złożony niedobór odporności, agammaglobulinemia przewlekła ziarniniak, zespół Wiskotta-Aldricha, choroba Gauchera, Harlera, adrenoleukodystrofia, leukodystrofia metachromatyczna, anemii sierpowatej, talasemii, niedokrwistość Fanconi i AIDS. Głównym problemem w wykorzystaniu allogenicznego przeszczepu szpiku kostnego w leczeniu chorób związanych z doborem HbA kompatybilnym pokrewnego dawcy udanego poszukiwania, które muszą Średnie 100000 Próbki tkanki dawcy wpisane krwiotwórczych.

Terapia genowa pozwala korygować defekt genetyczny bezpośrednio w komórkach hemopoetycznych pacjenta. Teoretycznie, terapia genowa oferuje takie same zalety w leczeniu chorób genetycznych z układu krwiotwórczego i tym allogenicznych przeszczepów szpiku kostnego, lecz nie wszystkie z możliwych powikłań immunologicznych. Wymaga to jednak technikę, która pozwala skutecznie przeprowadzić pełny gen w krwiotwórczych komórek macierzystych oraz utrzymanie niezbędnego poziomu jego ekspresji, co dla niektórych rodzajów chorób dziedzicznych nie może być bardzo wysoka. W tym przypadku nawet nieznaczne uzupełnienie produktu białkowego z niedoborem genu daje pozytywny efekt kliniczny. W szczególności w przypadku hemofilii B 10-20% normalnego poziomu czynnika IX wystarcza do przywrócenia wewnętrznego mechanizmu krzepnięcia krwi. Modyfikacja genetyczna autologicznego materiału komórkowego zakończyła się powodzeniem w doświadczalnym hemiparkinsonizmie (jednostronne zniszczenie neuronów dopaminergicznych). Transfekcja embrionalnych fibroblastów szczura retrowirusowym wektorem zawierającym gen umieszczono syntezę dopaminy hydroksylazy tyrozyny w OUN: podawanie śródmózgowe transfekowane fibroblasty znacznie zmniejszyć intensywność objawów klinicznych eksperymentalnym modelu choroby Parkinsona u zwierząt doświadczalnych.

Jak wykorzystanie komórek macierzystych w terapii genowej chorób ludzkich wprowadziła wiele nowych wyzwań dla klinicystów i eksperymentatorów. Problematyczne aspekty terapii genowej są związane z rozwojem genu bezpiecznego i efektywnego systemu transportu w komórce docelowej. Obecnie wydajność przeniesienia genów w dużych komórkach ssaków jest bardzo niska (1%). Metodycznie ten problem jest rozwiązywany na różne sposoby. W transferu genu in vitro transfekcja materiału genetycznego do komórek pacjenta w hodowli, a następnie ich powrotu do pacjenta. To podejście powinno być uważane za optymalne przy użyciu genów wprowadzanych do komórek macierzystych szpiku kostnego, ponieważ metody transferu komórek krwiotwórczych organizmu w hodowli i tył wystarczająco dobrze rozwinięta. W większości przypadków, transfer genów do komórek krwiotwórczych in vitro stosuje retrovi-warstw. Jednak większość z krwiotwórczych komórek macierzystych jest w stanie spoczynku, co utrudnia transport informację genetyczną przy użyciu retrowirusów i wymaga nowych sposobów wydajnych genów do komórek macierzystych transportu dormantnye. W momencie ich metody transferu genu, transfekcję, bezpośrednią mikroiniekcję DNA do komórek, lipofekcja, elektroporacja „strzelby genowej” mechaniczne połączenie za pomocą szklanych kulek, transfekcja hepatocytów przez receptor związku DNA z asialoglycoproteins i podawanie aerozolu transgenu pęcherzykowego komórce nabłonek płuc. Wydajność transferu DNA za pomocą tych metod wynosi 10,0-0,01%. Słowo inny, w zależności od sposobu podawania informacji genetycznej, sukces można spodziewać się u 10 pacjentów na 100, lub u 1 na 10 pacjentów LLC. Jest oczywiste, że skuteczna i jednocześnie, musi jeszcze zostać opracowane najbezpieczniejszą metodą transferu genów terapeutycznych.

Zasadniczo odmienne rozwiązanie problemu odrzucenia allogenicznych materiału komórkowego w transplantacji komórek jest stosowanie wysokich dawek embrionalnych pluripotencjalnych komórek progenitorowych do uzyskania kontroli efekt zakładanie antygenowe homeostazy u dorosłych (efekt Kukharchuk-Radchenko-Sirman), którego istota polega na indukcji tolerancji immunologicznej przez utworzenie nowego bazowego immunokompetentnego komórki podczas przeprogramowywania antygenowego systemu kontroli domowej zastój. Po podaniu dużych dawek EPPK ostatniego stałego w tkankach grasicy i szpiku kostnego. W EPPK grasicy wpływem specyficznych mikrośrodowisko różnicowania się dendrytycznych interdigitatnye komórek i nabłonka-zrębowego. Podczas różnicowania EPPK w grasicy odbiorcy, oraz z własnych cząsteczek głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) wyrażany pod cząsteczki MHC, które są genetycznie uwarunkowanych komórek dawcy, to znaczy, że jest podwójne standardowe cząsteczek MHC, na którym realizowana jest pozytywny i negatywny wybór T limfocytów.

Zatem odnowienie efektorowego połączenia układu odpornościowego organizmu biorcy następuje zgodnie ze znanymi mechanizmami selekcji pozytywnej i negatywnej limfocytów T, ale poprzez podwójny standard cząsteczek receptora MHC i EDCM dawcy.

Przeprogramowanie układu odpornościowego przez EPPK pozwala nie tylko dla transplantacji komórek bez dalszego długotrwałego stosowania leków immunosupresyjnych, ale również otwiera zupełnie nowe perspektywy w leczeniu chorób autoimmunologicznych, jak również zapewnia oparcie dla rozwoju nowych pomysłów na proces starzenia się człowieka. Dla naszego zrozumienia mechanizmów starzenia zaproponował teorię wyczerpania miejsc macierzystych w organizmie. Zgodnie z pozycji podstawowej teorii, starzenie się jest stałym organizm przestrzenie downsizing trzpienia, przez co rozumie się basen regionalnego ( „dorosły”) komórki macierzyste (mezenchymalnych, zaburzenia neuronalne, krwiotwórcze komórki macierzyste, komórki progenitorowe skóry, przewodu pokarmowego, hormonalnego nabłonka, komórki barwnikowe rzęskowego fałdy i in.), ubytek komórek udzielenia Ci odpowiedni proces przebudowy tkanki w organizmie. Remodeling ciała - ta aktualizacja komórkowej skład tkanek i narządów ze względu na powierzchni komórek macierzystych, który trwa przez całe życie organizmu wielokomórkowego. Liczbę komórek macierzystych w przestrzeni określa się genetycznie, która określa wielkość ograniczenia (zdolności proliferacyjnej) każdej powierzchni pnia. Z kolei rozmiary macierzyste określić szybkość starzenia przestrzeniach poszczególnych narządów, tkanek i narządów. Po wyczerpaniu komórek macierzystych intensywność i szybkość starzenia się organizmu wielokomórkowego określony przez mechanizm starzenia się komórek somatycznych zróżnicowana w granicach Hayflicka przestrzenie rezerwowych.

W konsekwencji, na etapie ontogenezy poporodowej, ekspansja przestrzeni macierzystych może nie tylko znacznie wydłużyć czas trwania, ale także poprawić jakość życia poprzez przywrócenie potencjału przebudowy organizmu. W celu osiągnięcia rozszerzalności przestrzeni macierzyste mogą zostać osiągnięte przy podawaniu dużych dawek allogenicznych pluripotencjalnych prekursorowych komórek zarodkowych przewidzianych jednocześnie zaprogramować układ odpornościowy biorcy, że w tym doświadczeniu znacznie zwiększa trwałość starszych myszy. 

Teoria wyczerpywania przestrzeni łodyg może zmienić istniejące koncepcje nie tylko o mechanizmach starzenia się, ale także o chorobie, a także o konsekwencjach jej leczenia medyczno-cytotoksycznego. W szczególności choroba może rozwijać się w wyniku patologii komórek w przestrzeniach łodyg (onkopatologia). Zmniejszenie rezerw mezenchymalnych komórek macierzystych zakłóca procesy przebudowy tkanki łącznej, co prowadzi do pojawienia się zewnętrznych oznak starości (zmarszczki, wiotkość skóry, cellulit). Zmniejszenie rezerwy łodygi komórek śródbłonka powoduje rozwój nadciśnienia tętniczego i miażdżycy tętnic. Początkowo niewielki rozmiar przestrzeni macierzystej grasicy determinuje wczesną inwolucję wieku. Przedwczesne starzenie się jest konsekwencją początkowej patologicznej redukcji wielkości wszystkich przestrzeni łodygi ciała. Narkotykowa i niefarmakologiczna stymulacja rezerw komórek macierzystych poprawia jakość życia poprzez skrócenie czasu jego trwania, ponieważ zmniejsza wielkość przestrzeni łodygi. Niska efektywność nowoczesnych geroprotektorów wynika z ich ochronnego wpływu na starzejącą się zróżnicowaną komórkę somatyczną, a nie na przestrzenie trzonu ciała.

Podsumowując, po raz kolejny zauważamy, że medycyna regeneracyjno-plastikowa jest nowym kierunkiem w leczeniu chorób ludzkich, opartym na wykorzystaniu potencjału regeneracyjno-plastycznego komórek macierzystych. W tym przypadku plastyczność oznacza możliwość wszczepienia egzogennych lub endogennych komórek macierzystych i powstania nowych wyspecjalizowanych pędów komórek w uszkodzonych obszarach tkanki chorego organizmu. Obiektów leku regeneracyjnie-sztucznego - znacznie nieuleczalną śmiertelną chorobą człowieka, dziedziczna nieprawidłowości, choroby, dla którego lek konwencjonalnych uzyskuje się tylko działanie z objawami, jak i anatomicznych defektów ciała, co ma na celu przywrócenie rekonstruktivnoplasticheskaya operacji regeneracyjnych. Pierwsze próby odtworzenia pełnych, a jednocześnie funkcjonalnie pełnych organów z komórek macierzystych, naszym zdaniem jest za wcześnie, aby stworzyć odrębny obszar praktycznej medycyny. Przedmiotem medycyny regeneracyjnej i plastycznej są komórki macierzyste, które w zależności od źródła ich produkcji mają inny potencjał regeneracyjno-plastyczny. Metodologia medycyny regeneratywno-plastycznej opiera się na transplantacji komórek macierzystych lub ich pochodnych.