Kmeňové bunky a regeneratívna plastická medicína

Dnes je málo praktizujúcich vedomých vývoja nového smeru v liečbe nevyliečiteľných chorôb tradičnou a netradičnou medicínou. Ide o regeneratívny plastový liek založený na využití regeneračného potenciálu kmeňových buniek. Okolo rozvojové trendy sa objavili nebývalej vedeckej diskusie a pseudo-vedecký humbuk, z veľkej časti vytvorené informácie nadsázka Internet World Wide Web. Vo veľmi krátkom čase, laboratórne testy liečebné možnosti kmeňových buniek prekročili experimentálne a boli aktívne zavedené v lekárskej praxi, ktoré boli získané mnoho vedeckých problémov, etické, náboženské, právne a legislatívny plán. Štátne a verejné inštitúcie boli zjavne nie je pripravená na rýchlosť prechodu kmeňových buniek z Petriho misiek v systéme na intravenózne podanie, ktoré nevyužívajú i spoločnosti ako celku, a betónovým utrpenie človeka. V nepredstaviteľné množstvo a kvalitu informácií o množstve kmeňových buniek nie je ľahké pochopiť príležitosti a odborníkmi (ktorý tam sú vlastne nie, pretože každý sa snaží zvládnuť nový trend samotnej vedy), nehovoriac o lekárovi, ktoré nie sú priamo zapojené do regenerativnoplasticheskoy medicíne.

[1], [2], [3]

Prečo potrebujeme takéto experimenty a potrebujeme niečo vôbec?

Na prvý pohľad sa tvorba bunkových medzidruhové chimér je výsledkom neobmedzené predstavivosti zabudnutého pre bioetiku fanatickou vedcov. Tento prístup však veľmi rozšíril naše znalosti základnej embryogenézy, ako to umožňuje pre počítanie počtu buniek potrebných pre organogenézy (tvorba pečene, mozgu, kože, orgánov imunitného systému). Tiež (možno to je dôležité pre biológiu hESCs), genetika majú k dispozícii unikátny nástroj, s ktorým možno v chimerization embryá nastavení funkčné účel génov. Po prvé, špeciálna technika dvojitého knock-out v ESC je "vypnutá" pár génov, ktoré sú predmetom vyšetrovania. Potom sa tieto ESC injikujú do blastocystu a monitorujú zmeny, ktoré sa vyskytujú v tele vyvíjajúceho sa chimérneho embrya. Tak bola stanovená funkčná gény SF-1 (vývoj genitálií a nadobličiek), Urt-l (karta obličky) muoD (vývoj kostrových svalov), gata-l-4 (tab erythro- a lymfopoéze). Okrem toho, u laboratórnych zvierat HSR môžu zaviesť (transfekciu) doteraz študovaná ľudské gény, či je ich funkcie pomocou chimerická embryo.

Optovanie experimentu získaním nových základných poznatkov však spravidla nespĺňa podporu širokej verejnosti. Uveďme príklad použitej hodnoty chimerizácie pomocou ESC. Najskôr ide o xenotransplantáciu, tj transplantáciu orgánov zvieraťa na človeka. V teórii, tvorba bunkových chimér "man-prasa" vám umožní získať nejaké zviera oveľa bližšie antigénne vlastnosti darcovského HSR, že rôzne klinické situácie (diabetes, cirhóza pečene) môže zachrániť život chorého človeka. Je pravda, že na to sa musíte najprv naučiť vrátiť vlastnosť totipotencie do genómu zrelej somatickej bunky, po ktorej môže byť zavedená do vyvíjajúceho sa embrya ošípaných.

Dnes vlastnosť ESC v špeciálnych kultivačných podmienok zdieľať takmer neobmedzene používať na výrobu totipotentné bunkovej hmoty s následnou diferenciáciu do špecializované bunky, napríklad dopaminergných neurónov, ktoré sú potom transplantované pacientovi s Parkinsonovou chorobou. V tomto prípade nevyhnutne pred transplantáciou predchádza riadená diferenciácia výslednej bunkovej hmoty do špecializovaných buniek potrebných na liečbu a purifikáciu výslednej bunky z nediferencovaných bunkových prvkov.

Ako sa ukázalo neskôr, hrozba karcinogenézy nebola jedinou prekážkou v spôsobe transplantácie buniek. ESC spontánne embryoidních teliesok diferencované heterogénne, to znamená, že na vytvorenie derivátov širokú škálu bunkových línií (neuróny, keratinocyty, fibroblasty, endoteliálne bunky). V zornom poli mikroskopu v tomto prípade sa kardiomyocytov sú rozdelené medzi rôznymi fenotypy buniek, z ktorých každá je znížená v jeho rytme. Avšak, pre liečenie pacienta, musia mať čistý populáciu buniek: neuróny - mŕtvica, kardiomyocytov - infarkt myokardu, pankreatické beta-bunky - cukrovka, keratinocyty - popáleniny, atď

V ďalšej fáze vo vývoji transplantácia buniek bolo spojené s vývojom technológií, ktoré produkujú dostatočné množstvo (miliónov buniek) populácií čistých buniek. Hľadanie faktory spôsobujúce smerujúce diferenciáciu hESCs, mal empirický charakter ako sekvencie syntézy zostáva neznámy počas embryogenézy. Najprv bolo zistené, že tvorba žĺtkového vaku je indukovaná pridaním do kultúry hESCs cAMP a kyselina retinová. Hematopoetické bunkové línie vytvorená, keď sa médium 1L-3, SCF rastový faktor fibroblastov kultivácia (FGH), inzulínu podobný rastový faktor (IGF-1), 1L-6, a faktor stimulujúci kolónie granulocytov (G-CSF). Bunky nervového systému sa vytvorili z ESC po odstránení LIF a vrstvy fibroblastov pôsobiacich ako podávač. Po ošetrení kyselinou retinovou v prítomnosti fetálneho teľacieho séra ESK začal diferencovať do neurónov a kardiomyocytov boli pripravené pridaním dimetylsulfoxidu (DMSO), ktorý umožňuje cielené dodávanie hydrofóbnych signálnych molekúl do bunkového jadra. Tak akumulácia v živnej pôde reaktívnych foriem kyslíka, ako aj elektrická stimulácia podporovaná tvorba zrelých kontraktilných kardiomyocytov.

Obrovské sily a prostriedky boli vynaložené na hľadanie podmienok diferenciácie ESC na bunky pankreasu produkujúce inzulín. Avšak, čoskoro sa ukázalo, že niekoľko špecializovaných línie beta-buniek pankreatických buniek, buniek imunitného a endokrinného systému, adipocyty) nevyplývajú zo HSR v ich stimulácie na princípe "jeden faktor stimulujúci -. Jednej bunkovej línii" Tento princíp sa ukázal byť platný len pre obmedzený počet bunkových línií. Najmä tvorba neurónov možno indukovať svalových buniek línie retinovej kyseliny - transformačného rastového faktora-p (TCP-P), erytroidné línia - 1L-6, monocytov myeloidnou línia - 1L-3. A účinky týchto faktorov na diferenciáciu ESC boli prísne závislé od dávky.

Vstúpila do fázy kombináciou rastových hľadanie faktorov taký, že podporuje ESC v neskorších štádiách embryogenézy tvoriť mezoderm (zdroj kardiomyocytov, kostrového svalu, epiteliálne tubulu, mieloeritropoeza a bunky hladkého svalstva), ectodermální (epidermis, neurónov, sietnice) a endoderm (epitelu tenkého čreva a sekrečnú žľazy, pneumocyty). Nature, pretože boli nútení výskumníkmi pokročiť na ceste embryogenézy, opakovanie svoje kroky v Petriho miske, takže je nemožné, aby okamžite a ľahko získať požadovaný výsledok. A bolo zistené, že táto kombinácia rastových faktorov. Aktivín A v spojení s TGF-p sa ukázal byť silným stimulátorom tvorby z hESCs mesodermálních buniek, zatiaľ čo blokovanie rozvoja ento- a ektodermy. Kyselina retinová, rovnako ako kombinácia signál morfogenetické kostnej drene proteín (BMP-4) a epidermálneho rastového faktora (EGF) je aktivovaný procesy ekto- a mesodermální buniek, zastavenie vývoja endoderm. Intenzívny rast buniek všetkých troch zárodočných listov je pozorovaná so súčasným vystavením ESC dva faktory - rastový faktor hepatocytov (NGF), a nervový rastový faktor.

Tak, pre príslušné bunkové línie musí najprv previesť embryonálne kmeňové bunky v kroku vytvárania všetky bunky zárodočné vrstvy, a potom vybrať novú kombináciu rastových faktorov, ktorý je schopný indukovať smerujúce diferenciáciu ekto-, mezo- a endodermální do špecializovaných buniek potrebných na transplantáciu trpezliví. Počet kombinácií rastových faktorov na dnes v tisícoch, väčšina z nich sú patentované, niektoré neboli zverejnené biotechnologické firmy.

Bol to obrat etapy čistenia získaných buniek z nediferencovaných bunkových nečistôt. Bunky diferencované v kultúre boli označené značkami zrelých bunkových línií a prešli cez vysokorýchlostný laserový imunofenotypový sorter. Laserový lúč ich našiel v bežnom celulárnom prúde a smeroval pozdĺž oddelenej cesty. Získaný purifikovaný bunkový materiál bol najskôr získaný laboratórnymi zvieratami. Je čas na zhodnotenie účinnosti používania derivátov ESK na modely chorôb a patologických procesov. Jedným z takýchto modelov bola experimentálna Parkinsonova choroba, ktorá sa dobre reprodukuje u zvierat s chemickými zlúčeninami, ktoré ničia dopaminergné neuróny. Pretože základnou chorobou u ľudí je získaný deficit dopaminergných neurónov, použitie náhradnej bunkovej terapie v tomto prípade bolo patogeneticky odôvodnené. U zvierat s experimentálnym hemiparkinsonizmom prežil asi polovica dopaminergných neurónov, ktoré boli odvodené z ESC a vložené do mozgových štruktúr. To stačilo na významné zníženie klinických prejavov ochorenia. Pokusy obnoviť funkciu poškodených štruktúr CNS počas experimentálnej mozgovej príhody, traumy a dokonca zlomeniny miechy boli pomerne úspešné.

Treba však poznamenať, že takmer všetky prípady úspešnej aplikácie diferencovaných derivátov ESC na korekciu experimentálnej patológie boli vykonané v akútnom období simulovanej patologickej situácie. Dlhodobé výsledky liečby neboli také komplikované: po 8-16 mesiacoch pozitívny účinok bunkovej transplantácie zmizol alebo prudko klesol. Dôvody sú úplne zrozumiteľné. Diferenciácia transplantovaných buniek in vitro alebo in lokomotívy morbidity nevyhnutne vedie k expresii bunkových markerov genetický cizáckostí ktorý vyvoláva imunitnú útok organizmu príjemcu. Ak chcete vyriešiť problém imunitnej nezlučiteľnosti použiť tradičné imunosupresie, ktorá začala paralelné klinické skúšky realizovať transdiferenciace potenciál a genetickú opravu nespôsobuje imunitný konfliktu autológna krvotvorných a mezenchymálnych kmeňových buniek.

Čo je regeneratívno-plastická medicína?

Evolúcia identifikovala dve hlavné možnosti pre ukončenie života bunky - nekrózy a apoptózy, ktoré na úrovni tkaniva, ktoré procesy proliferácie a regenerácie. Proliferácia možno považovať za určitý druh obete, pri plnení vadu poškodeného tkaniva dochádza v dôsledku jeho nahradenia spojovacie prvky: zachovanie štrukturálnu integritu, časť tela stratil funkcie postihnutého orgánu, ktorý určuje ďalší vývoj kompenzačných odpovedí na hypertrofia alebo hyperplázia štrukturálne a funkčné prvky zostávajúce nepoškodené. Korekcia dĺžky doba závisí od množstva štrukturálnych lézií spôsobených primárne a sekundárne faktory zmeny, potom dochádza k väčšine prípadov dekompenzácia, na prudké zhoršenie a skracovanie ľudského života. Regenerácia poskytuje fyziologické remodelácia procesy, teda nahradenie starnutia a umierania na mechanizme smrti prírodného buniek (apoptóza) buniek s novými, odvodené od kmeňových buniek rezerv ľudského tela. Pri spôsoboch podľa reparatívne regenerácia sú tiež zapojené zdroje kmeňových buniek priestory, ktoré však sú mobilizované patologických stavov spojených s poranením ochorenia alebo tkanivá, ktoré iniciujú bunkovú smrť nekrotických mechanizmy.

Pozornosť vedcov, lekárov, tlači, televízii a verejnosť na problém študovať biológiu embryonálnych kmeňových buniek (HSR) sú spôsobené predovšetkým vysoký potenciál bunky, alebo ako hovoríme, regeneračné a plastové ošetrenie. Spôsoby formulácie pre liečenie závažných ľudských ochorení (degeneratívne patológiu centrálnej nervovej sústavy, mozgu a poranenia miechy, Alzheimerovej choroby a Parkinsonovej choroby, roztrúsenej sklerózy, infarktu myokardu, hypertenzia, diabetes, autoimunitné ochorenia a leukémiou, vypáliť ochorení a neoplastických procesov predstavujú ďaleko nie je úplný zoznam z nich) položené jedinečné vlastnosti kmeňových buniek, čo umožňuje vytvárať nové tkanivá miesto, ako sa predtým myslelo, k trvalému poškodeniu tkanív zo n chorého tela.

Pokrok teoretických štúdií biológie kmeňových buniek v posledných 10 rokoch bol realizovaný spontánne nové trendy vznikajúce regeneratívnej medicíne a plastu, ktorý je nielen metodika je úplne prístupný systemizáciu, ale tiež musí byť taký. Prvá a najrýchlejšie sa rozvíjajúca oblasť praktického využitia regeneračného potenciálu kmeňových buniek sa stala náhradnou terapiou regeneratívno-plastu. Spôsob, akým sa pomerne ľahko vysledovať vo vedeckej literatúre - z pokusov na zvieratách s infarktom nekrózy k práci posledných rokov, s cieľom obnoviť nedostatok po infarkte, srdcovej myocytov alebo doplnenie strát z p-buniek pankreasu a dopaminergických neurónov v centrálnom nervovom systéme.

Transplantácia buniek

Základ náhradného lieku regeneratívneho plastu je transplantácia buniek. Posledná uvedená metóda by mala byť definovaná ako komplex lekárskych opatrení, pri ktorých má organizmus pacienta krátky alebo dlhý čas priamy kontakt s životaschopnými bunkami auto-, allo-, izo- alebo xenogénneho pôvodu. Prostriedkom bunkovej transplantácie je suspenzia kmeňových buniek alebo ich derivátov, štandardizovaná počtom transplantačných jednotiek. Transplantačná jednotka je pomer počtu jednotiek tvoriacich kolónie v kultúre k celkovému počtu transplantovaných buniek. Metódy vykonávania bunkovej transplantácie: intravenózna, intraperitoneálna, subkutánna injekcia suspenzie kmeňových buniek alebo ich derivátov; injekcia suspenzie kmeňových buniek alebo ich derivátov do komôr mozgu, lymfatických ciev alebo cerebrospinálnej tekutiny.

Keď alogénnej a autológnej transplantácie buniek sú dva zásadne odlišné prístupy k metodickej vykonávanie plyuri-, multi- alebo polipo- tentnogo potenciálu kmeňových buniek - in vivo alebo in vitro. V prvom prípade, zavedenie kmeňových buniek v tele pacienta, vykonávať bez predbežnej diferenciácie v druhej - po množenie v kultúre, a čistenie riadené diferenciácie nediferencovaných buniek. Medzi mnohými metodických techník náhradnej bunkovej terapie metód troch skupín sa vyznačujú dostatočne jasne: substitúcia buniek kostnej drene a krvných buniek náhradných orgánov a mäkké tkanivové náhrady tvrdé a pevné prvky karosérie (chrupavky, kosti, šliach, srdcových chlopní a ciev typu kapacitného). Posledný riadok by mal byť definovaný ako rekonštrukčnej a regeneratívnej medicíne ako potenciálny diferenciácie kmeňových buniek sa vykonáva na matrici - biologicky inertný alebo resorbovateľné konštrukty substituovatelné tvarovaného telesa.

Ďalší spôsob, ako zvýšiť intenzitu regeneračných a plastových procesov v postihnutých tkanivách je mobilizovať zdroje pacientove vlastné kmeňové telo použitím exogénnych rastových faktorov, ako je granulocytov-makrofágov a granulocytov faktorov stimulujúcich. V tomto prípade, stromálny väzby medzera vedie k zvýšeniu výťažku v všeobecnom obehu krvotvorných kmeňových buniek, ktoré poskytujú zónu poškodenie tkaniva regeneračné procesy v dôsledku ich vlastnej pružnosti.

Metódy regeneratívnej medicíny sú teda zamerané na stimuláciu procesov obnovy stratenej funkcie - buď mobilizáciou vlastných zásob stoniek chorého organizmu alebo zavedením alogénneho bunkového materiálu.

Dôležitým praktickým výsledkom otvorenia embryonálnych kmeňových buniek - Terapeutické klonovanie je založené na pochopenie mechanizmov spúšťa embryogenézy. Ak je pôvodný signál pre začiatok embryogenézy je sada pre-mRNA, ktorá je v cytoplazme oocytu, zavedenie jadra akýchkoľvek somatických buniek do enukleovaného vajíčka nutné spustiť program vývoja embrya. Dnes už vieme, že približne 15 000 génov sa zúčastňuje na realizácii embryogénneho programu. Čo sa s nimi stane potom, po narodení, v obdobiach rastu, zrelosti a starnutia? Odpoveď na túto otázku dala Dolly ovce: sú zachované. Použitie najmodernejšie metódy výskumu preukázali, že dospelé bunky jadro šetrí všetky kódy potrebné pre tvorbu embryonálnych kmeňových buniek, embryonálnych zárodočných vrstiev, organogenních a obmedzenia zrenie (výjazd v diferenciácii a špecializácii) bunkové línie mezenchýmových, bez-, endo- a mesodermální pôvod , Terapeutické klonovanie ako trend sa objavil vo veľmi raných fázach vývoja, transplantácia buniek a poskytuje na spiatočnej totipotencí vlastnú somatické bunky chorého k produkcii geneticky identické materiálu štepu.

Objav kmeňové bunky začal "až do konca", ako je termín vytvorený v biológii a medicíne A. Maximov aplikovaného na kmeňových bunkách kostnej drene, ktoré vedú ku všetkým zrelých bunkových elementov periférnej krvi. Avšak hematopoetické kmeňové bunky, rovnako ako bunky všetkých tkanív dospelého organizmu, majú tiež diferencovaný predchodca. Bežným zdrojom pre absolútne všetky somatické bunky je embryonálna kmeňová bunka. Treba poznamenať, že pojmy "embryonálne kmeňové bunky" a "embryonálne kmeňové bunky" nie sú v žiadnom prípade totožné. Embryonálne kmeňové bunky boli izolované J. Thomsonom z vnútornej bunkovej hmoty blastocysty a prenesené na dlhodobé bunkové línie. Iba tieto bunky majú faxovú adresu "ESC". Leroy Stevens objavil embryonálnych kmeňových buniek u myší, opísal ako "embryonálne pluripotentné kmeňové bunky", s odkazom na schopnosť hESCs sa diferencovať do deriváty všetkých troch zárodočných vrstiev (ekto, meso a endoderm). Ale všetky bunky embrya neskorších štádií vývoja sú tiež kmeňové bunky, pretože vedú k obrovskému počtu buniek, ktoré tvoria telo dospelého človeka. Na ich definovanie navrhujeme termín "embryonálne pluripotentné progenitorové bunky".

[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]

Druhy kmeňových buniek

Chrbtica moderné klasifikácie kmeňových buniek na základe princípu separačnej schopnosti (účinnosti) viesť k bunkovej línie, ktorá je definovaná ako toti-, plyuri-, multi-, poly-, bi- a unipotency. Totipotentné, to znamená, že schopnosť rekonštitúcii geneticky naprogramované telo ako celok, má zygoty, blastoméra a embryonálnych kmeňových buniek (vnútorné bunkovej hmoty blastocysty). Ďalšou skupinou totipotentné bunky, ktoré sú vytvorené v neskorších fázach vývoja embrya je zobrazená germenativnymi primárne embryonálne bunky oblasti genitálií (genitálne nádory). Pluripotence pod akou podimayut schopnosť diferencovať do buniek akéhokoľvek orgánu alebo tkaniva, vyznačujúci sa tým, embryonálne bunky troch zárodočných vrstiev - bez-, mezo- a endodermální. Predpokladá sa, že multipotentní, tj. Schopnosť vytvárať všetky bunky v pevnou linkou, charakteristiku iba dva typy buniek: tzv mezenchýmových kmeňové bunky, ktoré sú vytvorené v neurálnej lišty a sú prekurzory všetkých bunkách spojivových základní tela, vrátane gliové bunky, ako aj krvotvorných kmeňových buniek krvotvorby, ktoré vedú ku všetkým krvných bunkových línií. Ďalej izolované bi- a unipotentních kmeňové bunky, najmä progenitorové bunky myeloidnej, lymfatické, monocytární a megakaryocytov hematopoetických choroboplodných zárodkov. Existencia unipotentních kmeňové bunky jasne preukázané na príklade pečeňových buniek - strata značnej časti tkaniva pečene je kompenzovaná intenzívny deliacimi diferencovaných polyploidné hepatocytov.

Pri vývoji všetkých orgánov a tkanív, sú vytvorené ako v dôsledku proliferácie a diferenciácie vnútorné bunkovej masy blastocysty, ktoré bunky a sú, v užšom slova zmysle, totipotentné embryonálne kmeňové bunky. Prvá štúdia o izoláciu embryonálnych kmeňových buniek bola vykonaná Evans, ktorý ukázal, že blastocysty implantované v mozgu myši mohli viesť teratokarcinom, ktoré bunky sa klonovanie forme línií pluripotentných kmeňových buniek (pôvodný názov buniek - bunkách embryonálneho karcinómu alebo skratkou ECC - v v súčasnosti nie je použiteľné). Tieto údaje boli potvrdené v niekoľkých ďalších štúdií, v ktorých sa embryonálne kmeňové bunky získané kultiváciou buniek blastocysty myší a iných živočíšnych druhov, vrátane ľudí.

V nedávnej literatúre existuje viac správ o plasticity kmeňových buniek, ktorá je považovaná nielen ako schopnosť tejto zlúčeniny sa diferencovať do rôznych typov buniek v rôznych štádiách vývoja, ale tiež podstúpiť Dediferenciace (transdiferenciaci, retrodifferentiation). To je možné v zásade možnosť vracať somatických diferencované bunky v embryonálnom štádiu vývoja s rekapitulácia (návrat) pluripotence a jeho implementácie v opakovanom diferenciácie za vzniku iných typov buniek. Predovšetkým sa uvádza, že hematopoetické kmeňové bunky sú schopné transdiferencovania s tvorbou hepatocytov, kardiomyoblastov a endoteliocytov.

Vedecká debata ako k separácii kmeňových buniek plasticitu pokračuje, to znamená, že terminológia a transplantácie buniek slovníček sú v procese tvorby, má bezprostredný praktický význam, pretože je na použitie plastických vlastností a schopnosť kmeňových buniek diferencovať do rôznych bunkových línií založená väčšina metód regenerativnoplasticheskoy medicíny.

Počet publikácií v oblasti základných a aplikovaných problémov regeneratívnej a plastickej medicíny rýchlo rastie. Už stanoviť rozsah rôznych metodických postupov, ktorých cieľom je čo najlepšie využitie regeneratívnej a plastov potenciál kmeňových buniek. Zóna svojich životných záujmov určené kardiológov a endokrinológa neurology a neurosurgeons, transplantácie lekára a hematológie. Možnosti plastové kmeňových buniek hľadať riešenie naliehavých problémov oftalmológov, TBC lekárov, pneumológov, nephrologists, onkológov, genetikov, pediatrami, Gastroenterology, internistu a pediatri, chirurgovia a pôrodníkov-gynekológov - všetci predstavitelia modernej medicíny dúfajú, že dostať možnosť vyliečenia je stále považovaný za smrteľné ochorenie.

Je transplantácia buniek ďalším "všeliekom" zo všetkých chorôb?

Táto otázka vzniká celkom správne u všetkých lekárov a vedcov, ktorí sú premyslene a analyzujú súčasný stav lekárskej vedy. Situáciu komplikuje skutočnosť, že na jednej strane oblasti vedeckej konfrontácie sú "zdraví konzervatívci", na druhej strane "chorí fanatici" bunkovej transplantológie. Je zrejmé, že pravda, ako vždy, spočíva medzi nimi - na "krajine bez človeka". Bez toho, aby sme sa dotýkali otázok práva, etiky, náboženstva a morálky, zvážme klady a zápory uvedených oblastí regeneratívnej a plastickej medicíny. "Ľahký vánok" prvých vedeckých správ o terapeutických možnostiach ESC už rok po ich objavení sa zmenil na "poryv vetra", ktorý sa v roku 2003 v "informačnom tornáde" otriasol. Prvá séria publikácií sa týkala kultivácie embryonálnych kmeňových buniek, ich množenia a riadenej diferenciácie in vitro.

Ukázalo sa, že pre neobmedzenú reprodukciu embryonálnych kmeňových buniek v kultúre treba prísne dodržiavať niekoľko podmienok. V podmienenom prostredí musia byť nevyhnutne prítomné tri faktory: interleukín-6 (IL-6), faktor kmeňových buniek (SCF) a leukosinhibičný faktor (LIF). Okrem toho by embryonálne kmeňové bunky mali rásť na substráte (podávaciu vrstvu buniek) z embryonálnych fibroblastov a v prítomnosti fetálneho teľacieho séra. Za týchto podmienok ESC v kultúre rastú klony a tvoria embryoidné telieska - agregáty suspenzií klonov globulárnych buniek. Najdôležitejšou črtou klonu ESC je to, že v kultúre embryoidné telo prestane rásť, ak sa nahromadí v agregáte 50-60, maximálne 100 buniek. Počas tohto obdobia nastáva rovnovážny stav - rýchlosť bunkového delenia v klone sa rovná rýchlosti apoptózy (programovanej bunkovej smrti) na jeho okraji. Po dosiahnutí takej dynamickej rovnováhe periférne embryoidních tela bunky podstúpi spontánne diferenciáciu (obvykle s tvorbou fragmentov endoderm zo žĺtkového vaku, endoteliálnych buniek a angioblasts) so stratou totipotencí. Preto, aby sa získal dostatočný počet totipotentné embryonálny bunkovej hmoty telesa by mala byť rozdelená týždenne s prenosovou jednotkou embryonálnych kmeňových buniek do nového semeniště - proces dosť prácne.

Zistenie embryonálnych kmeňových buniek neposkytlo odpoveď na otázku, čo presne a ako spúšťa programy embryogenézy zakódované v DNA zygote. Nie je jasné, ako sa program genómu odohráva v procese ľudského života. V rovnakej dobe, štúdium embryonálnych kmeňových buniek umožnila vypracovať koncepciu mechanizmov zachovanie toti-, plyuri- a multipotentních kmeňových buniek vo svojej divízii. Hlavným rozlišovacím znakom kmeňových buniek je ich schopnosť samoreprodukcie. To znamená, že kmeňové bunky, na rozdiel od diferencované rozdelené asymetricky, jeden z dcérskych buniek viesť k špecializovanej bunkovej línii, zatiaľ čo druhý udržiava toti-, plyuri- alebo multipotentní genóm. To zostalo nejasné, prečo a ako tento proces prebieha v počiatočných fázach embryogenézy, pri delení vnútorná bunková hmota bla stotsisty celok je totipotentné a ESC genóm je v dormantnom (spánok, zamknuté) stavu. Ak proces duplikácie nevyhnutne predchádza aktivácii a expresii celého komplexu génov pri delení obyčajnej bunky, potom sa to nedeje pri delení ESC. Odpoveď na otázku "prečo" bol prijatý po objavení už existujúcich HSR v mRNA (pre-mRNA), ktorého časť je vytvorená aj v folikulárnych buniek a je zadržiavaný v cytoplazme vajcia a zygoty. Druhý objav odpovedal na otázku "ako": v ESC sa našli špeciálne enzýmy nazývané "editázy". Edithases vykonáva tri hlavné funkcie. Najprv poskytujú alternatívnu epigenetickú (bez zapojenia genómu) čítanie a duplikáciu pre-mRNA. Po druhé, je proces, ktorým sa vykonáva aktiváciu pre-mRNA (zostrihu - excíziu IntronA, to znamená, neaktívne oblasti RNA, ktoré inhibujú syntézu proteínu na mRNA), po ktorom sa bunka začne zostavovanie proteínových molekúl. Po tretie, editazy podporujú tvorbu sekundárnych mRNA sú represor génovej expresie mechanizmy, ktoré udržuje hustú balenia chromatínu a neaktívnych génov. Proteínové produkty syntetizované na takýchto sekundárnych mRNA a nazývané proteín-tlmiace alebo genomické strážcovia sú prítomné v ľudských ovulách.

Týmto spôsobom je dnes predstavovaný mechanizmus tvorby nesmrteľných bunkových línií embryonálnych kmeňových buniek. Jednoducho povedané, signál na spustenie embryogénneho programu, ktorého počiatočné štádiá pozostávajú z tvorby celopotentnej bunkovej hmoty, pochádza z cytoplazmy vaječnej bunky. Ak sa v tejto fáze je vnútorná bunkovej hmoty z blastocysty, tj. ESC je izolovaný od ďalších regulačných signálov, bunka sebereprodukce proces sa vyskytuje v uzavretom cykle, bez génov bunkového jadra (epigenetické). Ak takúto bunku poskytneme živinovým materiálom a izolujeme ho od vonkajších signálov, ktoré podporujú diferenciáciu bunkovej hmoty, zdieľa sa a reprodukuje sa podobne nekonečne.

Prvé výsledky experimentálnych pokusov na použitie totipotentné buniek pre transplantáciu sa ukázalo byť veľmi pôsobivý, sa zavedením embryonálnych kmeňových buniek v tkanive v 100% myší s imunitný systém oslabený prípady immunodepressorami vedúce k vývoju nádorov. Medzi nádorových buniek, ktoré boli zdrojom HSR diferencovaných derivátov splnené exogénne totipotentné bunkového materiálu, najmä neurónoch však znížil rast teratokarcinomem hodnoty výsledkov na nulu. V rovnakej dobe, L. Stevens, ESK zavádza do brušnej dutiny, tvoriť veľké agregáty, v ktorom fragmenty vytvorené zárodočné svalovej, srdce, vlasy, koža, kosti, svalovú hmotu a nervové tkanivo. (Lekári, ktorí otvorili dermoidné cysty, tento obraz by mal byť známy). Je zaujímavé, že suspendované myšie embryoblastové bunky sa správajú presne rovnakým spôsobom: ich zavedenie do dospelých tkanív imunokompromitovaných zvierat vždy spôsobuje tvorbu teratokarcinómov. Ale ak z nádoru zvýrazniť prázdny riadok ESC a vstup do dutiny brušnej, potom znovu vytvorí špecializované somatické deriváty všetkých troch zárodočných vrstiev, bez známok karcinogenézy.

Ďalším problémom, ktorý je potrebné vyriešiť, je čistenie bunkového materiálu od nečistôt nediferencovaných buniek. Avšak aj pri veľmi vysokej účinnosti diferencovanej diferenciácie buniek si až 20% buniek v kultúre zachováva svoj všestranný potenciál, ktorý sa bohužiaľ in vivo realizuje pri raste nádoru. Ďalšou "praporkou" prírody - na stupniciach váhy lekárskeho rizika je zaručená návratnosť pacientovej rovnováhy so zárukou jeho smrti.

Vzťah medzi nádorovými bunkami a pokročilejšími vo vývoji ako embryonálne pluripotentné progenitorové bunky (EECC) je veľmi nejednoznačný. Naše výsledky ukázali, že zavedenie EPPK v rôznych transplantovaných nádorov u potkanov môže viesť k rozpadu nádorového tkaniva (T), k rýchlemu nárastu hmotnosti nádoru (E) a jeho redukcie (E-3), alebo nemá žiadny vplyv na rozmery spontánnu centrálnej fokálnej nekrózy Neoplastické tkanivo (I, K). Je zrejmé, že výsledok interakcie EKPK a nádorových buniek je určený celkovým súborom cytokínov a rastových faktorov produkovaných in vivo.

Je pozoruhodné, že embryonálne kmeňová bunka karcinogenézy v odpovedi na kontakt s tkanivom dospelého organizmu, dokonale prirovnať k bunkovej hmoty embrya, sa stavia na všetkých orgánov plodu. Také chiméry, pozostávajúce z vnútorných embryonálnych buniek a darcovských ESC, sa nazývajú alopénne zvieratá, hoci v skutočnosti nie sú fenotypovými chimérmi. Maximálna chimerizácia buniek pri zavádzaní ESC do skorého embrya prechádza hematopoetickým systémom, kožou, nervovým tkanivom, pečeňou a tenkým črevom. Sú opísané prípady chimerizácie pohlavných orgánov. Jedinou nedotknuteľnou zónou pre ESA boli primárne sexuálne bunky.

To znamená, že embryo uchováva genetické informácie svojich rodičov, ktoré zachovávajú čistotu a pokračovanie tak rodu, ako aj druhov.

Blokáda delenie embryonálne bunky čoskoro podávaním tsitoklazina embryonálnych kmeňových buniek do blastocysty vedie k vývoju embrya, v ktorom primárne pohlavné bunky, rovnako ako všetky ostatné, boli vytvorené z darcovských embryonálnych kmeňových buniek. Avšak v tomto prípade samotné embryo je úplne darcom, geneticky mimozemským voči organizmu náhradnej matky. Mechanizmy takéhoto prirodzeného bloku možnej možnosti zmiešania vlastných a zahraničných dedičných informácií ešte neboli objasnené. Možno predpokladať, že v tomto prípade je zavedený program apoptózy, ktorého determinanty ešte nie sú známe.

Je potrebné poznamenať, že embryogenézy zvierat rôznych druhov nikdy súhlasil: vykonávanie programu darcov organogenézy v tele príjemcu embrya heterológnych embryonálne kmeňové bunky zabíja embrya v maternici a vstrebe. Z tohto dôvodu, je existencia chimér "rat-myšou", "prasa-krava", "Rat Man" treba chápať ako bunky, ale nie morfologické mozaika. Inými slovami, zavedenie ESC jedného typu cicavčie blastocysty iného druhu je vždy vyvíja potomkovia z rodičovských druhov, ktorý medzi svojimi vlastnými telami buniek sa vyskytujú takmer všetky inklúzie a niekedy zhluky štruktúrny a funkčné jednotky, skladajúce sa z geneticky cudzorodé látky odvodené hESCs. Nemôžeme akceptovať termín "humanizovaná naya prasa "ako označenie určitého príšera obdareného rozumom alebo vonkajšími znakmi osoby. Toto je len zviera, časť buniek, z ktorého telo pochádza z ošípaných ľudských ESC, ktoré boli injikované do blastocysty.

Vyhliadka na použitie kmeňových buniek

Je už dlho známe, že choroby súvisiace s krvotvorných buniek genopatologiey a lymfoidné línie sú často odstránené po transplantácii alogénnej kostnej drene. Striedanie vlastné krvotvorné tkanivá s normálnymi bunkami geneticky príbuzný darcu vedie k čiastočnej, a niekedy aj celková regenerácia pacienta. Medzi genetických ochorení, ktoré sú liečení alogénnou transplantáciou kostnej drene, je potrebné poznamenať, syndróm, kombinovaná imunodeficiencie, X-viazaná agamaglobulinémia, chronickej granulomatózy, Wiskott-Aldrichov syndróm, Gaucherovej choroby a Harlera, adrenoleukodystrofie, metachromatické leukodystrofie, kosáčikovitá anémia, talasémia, anémia Fanconi a AIDS. Hlavným problémom pri používaní alogénna transplantácia kostnej drene pri liečbe chorôb spojených s výberom HbA kompatibilné príbuzných darcu, úspešné hľadanie, ktoré musia priemerná 100.000 Vzorky boli zadané darcu krvotvorného tkaniva.

Génová terapia umožňuje opraviť genetickú chybu priamo v hemopoetických bunkách drieku pacienta. Teoreticky, génová terapia ponúka rovnaké výhody v liečbe genetických ochorení hematopoetického systému, a že alogénnou transplantáciou kostnej drene, ale bez všetkých možných imunologických komplikácií. To však vyžaduje techniku, ktorá umožňuje efektívne vykonávanie plne génu v krvotvorných kmeňových buniek a udržiavať potrebnú úroveň jeho expresie, ktorá je pre určité typy dedičných chorôb nemusí byť veľmi vysoká. V tomto prípade dokonca bezvýznamné doplnenie proteínového produktu nedostatočného génu vyvoláva pozitívny klinický účinok. Najmä s hemofíliou B je 10 až 20% normálnej hladiny faktora IX dostatočné na obnovenie vnútorného mechanizmu krvnej zrážanlivosti. Genetická modifikácia autológne bunkového materiálu bol úspešný v experimentálnej gemiparkinsonizme (jednostranný zničenie dopaminergných neurónov). Transfekcia fibroblastov krysa embryonálnych retrovirovým vektorom obsahujúcim gén za predpokladu syntézu dopamínu tyrozín hydroxylázy v CNS: intracerebrálne aplikácií transfekované fibroblasty výrazne znížiť intenzitu klinických prejavov experimentálneho modelu Parkinsonovej choroby u pokusných zvierat.

Vzhľadom k tomu, využitie kmeňových buniek pre génovú terapiu ľudských ochorení dal veľa nových výzvach pre klinické lekára a experimentátorov. Problematické aspekty génovej terapie sú spojené s rozvojom bezpečného a účinného génu dopravného systému do cieľovej bunky. V súčasnej dobe sa účinnosť prenosu génov vo veľkých cicavčích bunkách je veľmi nízky (1%). Metodicky je tento problém riešený rôznymi spôsobmi. Pri prenose génu in vitro je transfekcia genetického materiálu do buniek pacientových v kultúre, a ich následným návratom k pacientovi. Tento prístup by mal byť považovaný za optimálne pri použití génov zavedených do kmeňových buniek kostnej drene, pretože spôsoby prenosu krvotvorných buniek v organizme v kultúre a späť dostatočne dobre vyvinuté. Vo väčšine prípadov, prenos génu do hematopoetických buniek in vitro sa používa retro-vrstiev. Avšak, väčšina z krvotvorných kmeňových buniek je v pokoji, čo sťažuje transport genetickej informácie pomocou retrovírusov a vyžaduje nové spôsoby účinné dopravné génov do kmeňových buniek dormantnye. V súčasnej dobe také metódy prenosu génov, transfekcia, priamou mikroinjektovania DNA do buniek, lipofekce, elektroporácie, "génovým delom", mechanické spojenie pomocou sklenených guličiek, transfekcia hepatocytov receptor zlúčenina DNA s asialoglykoproteiny, a podávanie vo forme aerosólu transgénu v alveolárna bunke pľúcna epitel. Účinnosť prenosu DNA u týchto metód je 10,0-0,01%. Slovo iné, v závislosti od spôsobu podania genetickej informácie, úspech možno očakávať u 10 pacientov zo 100, alebo u 1 z 10 pacientov LLC. Je zrejmé, že účinné a súčasne, musí byť ešte vyvinuté najbezpečnejšie Farmaceutický prenosu génov.

Zásadne iné riešenia problému odmietnutia alogénne bunkového materiálu v bunkovej transplantácie je použitie vysokých dávok embryonálnych pluripotentných kmeňových buniek, aby sa dosiahlo ovládanie účinok reinštalácia antigénne homeostázu dospelých (efekt Kukharchuk-Radchenko-SIRMAN), ktorého podstata spočíva v indukcii imunologickej tolerancie vytvorením novej základnej imunokompetentných bunky zatiaľ čo preprogramovanie antigénne kontrolný systém Goma hromadenie. Po vysokej dávky EPPK posledný stanovená v tkanivách týmusu a kostnej dreni. V týmusu EPPK ovplyvňoval konkrétne mikroprostredie diferenciáciu na dendritické, interdigitatnye buniek a epiteliálnych-stromálny prvkov. Počas diferenciácie EPPK v týmusu príjemcu, spolu s vlastnými molekulami hlavného histokompatibilního komplexu (MHC), vyjadrený MHC molekuly, ktoré sú geneticky podmienené v darcovských buniek, to znamená, že je nastavená dvojaký štandard MHC molekuly, na ktoré je realizovaná pozitívne a negatívne selekcia T-lymfocyty.

Obnova efektorového spojenia imunitného systému organizmu príjemcu teda nastáva podľa známych mechanizmov pozitívnej a negatívnej selekcie T lymfocytov, ale prostredníctvom dvojitého štandardu molekúl MHC receptora a darcovských EDCM.

Preprogramovanie imunitný systém EPPK umožňuje nielen pre transplantáciu buniek bez ďalšej dlhodobé užívanie imunosupresív, ale tiež otvára úplne nové perspektívy v liečbe autoimunitných ochorení, rovnako ako poskytuje oporu pre rozvoj nových myšlienok na proces starnutia človeka. Pre naše pochopenie mechanizmov starnutia navrhol teóriu vyčerpania kmeňových priestoroch tela. Podľa základnej polohy teórie, starnutie je stály zmenšovanie kmeňové priestory organizmus, čo označuje bazén regionálne ( "dospelého"), kmeňové bunky (mezenchýme, neurónový, hematopoetické kmeňové bunky, progenitorové bunky kože, tráviaceho traktu, endokrinné epitelu, pigmentové bunky ciliárne záhyby a kol.), strata buniek udelenie vám príslušný proces prestavby tkanív v tele. Remodelácie tela - táto aktualizácia bunkového zloženia tkanív a orgánov v dôsledku kmeňových buniek priestoru, ktorý pokračuje po celú dobu životnosti mnohobuněčného organizmu. Počet kmeňových buniek v priestore je určená geneticky, ktorá určuje obmedzenie veľkosti (proliferačnej kapacita) každého mozgového kmeňa priestoru. Na druhej strane, veľkosti kmeňové určenie rýchlosti starnutia priestoroch jednotlivých orgánov, tkanív a orgánových systémov. Po vyčerpaní kmeňových buniek intenzity rezervné priestory a rýchlosť starnutia sa mnohobuněčného organizmu určený mechanizmom starnutia somatických diferencovaných buniek v rámci limitu Hayflickov.

V dôsledku toho v štádiu postnatálnej ontogenézy môže rozšírenie priestorov stonky nielen výrazne zvýšiť trvanie, ale aj zlepšiť kvalitu života tým, že obnoví potenciál remodelácie tela. Pre dosiahnutie expanzia kmeňových priestorov môže byť dosiahnuté podávaním vysokých dávok alogénnych pluripotentných embryonálnych kmeňových buniek poskytnutých súčasne preprogramovať imunitný systém príjemcu, ktoré v experimente výrazne zvyšuje životnosť starších myší. 

Teória vyčerpania kmeňových priestorov môže zmeniť existujúce pojmy nielen o mechanizmoch starnutia, ale aj o chorobe, ako aj o dôsledkoch jej medicínsko-cytotoxickej liečby. Najmä sa choroba môže vyvinúť ako výsledok patológie buniek v kmeňových priestoroch (onkopatológia). Vyčerpanie rezervy mezenchymálnych kmeňových buniek narušuje proces remodelácie spojivového tkaniva, čo vedie k vzniku vonkajších príznakov starnutia (vrásky, chabosť pokožky, celulitída). Vyčerpanie rezervy endotelových buniek v kmeňoch spôsobuje vývoj arteriálnej hypertenzie a aterosklerózy. Spočiatku malá veľkosť telamiového priestoru určuje jeho skorú stálu vekovú involuciu. Predčasné starnutie je dôsledkom počiatočného patologického zníženia veľkosti všetkých stonkových priestorov tela. Drogová a nefarmakologická stimulácia zásob kmeňových buniek zlepšuje kvalitu života tým, že znižuje jej trvanie, pretože znižuje veľkosť stonkových priestorov. Nízka účinnosť moderných ochrancov škrobu je spôsobená ich ochranným účinkom na starnúcu diferencovanú somatickú bunku a nie na kmeňové priestory tela.

Na záver opäť konštatujeme, že regeneratívno-plastická medicína je novým smerom v liečbe ľudských ochorení na základe využitia regeneratívneho potenciálu kmeňových buniek. V tomto prípade plasticita znamená schopnosť implantovať exogénne alebo endogénne kmeňové bunky a spôsobiť vznik nových špecializovaných bunkových klíčkov v poškodených oblastiach tkaniva chorého organizmu. Objekt regeneratívne plastový liek - ďaleko nevyliečiteľné smrteľné ochorenie človeka, dedičné abnormality, ochorenie, pre ktoré je konvenčná medicína dosiahnutý iba symptomatická účinok, rovnako ako anatomické vady v tele, ktorý je zameraný na obnovenie rekonstruktivnoplasticheskaya regeneračné operáciu. Prvé pokusy o vytvorenie úplných a tak funkčne kompletných orgánov z kmeňových buniek podľa nášho názoru je príliš skoro na to, aby sa vytvorila samostatná oblasť praktickej medicíny. Predmetom regeneratívnej a plastickej medicíny sú kmeňové bunky, ktoré majú v závislosti od zdroja ich produkcie iný potenciál regeneratívneho plastu. Metodológia liekov na regeneratívnu plasticitu je založená na transplantácii kmeňových buniek alebo ich derivátov.