Celulele stem și medicina plastică regenerativă

Astăzi, puțini practicieni sunt conștienți de dezvoltarea unei noi direcții în tratamentul bolilor incurabile prin medicina tradițională și netradițională. Este vorba de medicina din plastic regenerativ, bazată pe utilizarea potențialului regenerator al celulelor stem. În jurul direcției în curs de dezvoltare, a apărut o discuție științifică fără precedent și un hullabaloo pseudoscientific, creat în mare parte de hiperbola de informații a World Wide Web. Într-un timp foarte scurt, teste de laborator posibilitatile terapeutice de celule stem au trecut dincolo experimentale și au fost introduse în mod activ în practica medicală, care a generat o mulțime de probleme științifice, planul etic, religios, juridic și legislativ. Instituțiile de stat și publice nu au fost clar pregătite pentru viteza tranziției de celule stem din vasele Petri în sistemul de administrare intravenoasă, care nu beneficiază atât societatea în ansamblul ei, și omul care suferă de beton. Într-o cantitate de neimaginat și calitatea informațiilor cu privire la cantitatea de celule stem nu este ușor de înțeles oportunitățile și profesioniști (din care nu sunt, de fapt, pentru că toată lumea încearcă să stăpânească o nouă tendință a științei în sine), să nu mai vorbim de medici, care nu sunt implicate direct în medicina regenerativnoplasticheskoy.

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

De ce avem nevoie de astfel de experimente și au nevoie de ceva?

La prima vedere, crearea de himere interspecifice celulare este rodul unei fantezii nerestricționate a unui om de știință-fanatic care a uitat de bioetică. Cu toate acestea, această abordare a extins foarte mult cunoștințele noastre despre embriogeneza fundamentale, așa cum este permis pentru contorizarea numărului de celule necesare pentru organogeneza (formarea de ficat, creier, piele, organe ale sistemului imunitar). De asemenea, (probabil, acest lucru este important în biologie hESCs), genetica au la dispoziție un instrument unic, cu care, la himerizare embrionii pot seta scopul funcțional al genelor. In primul rand, tehnica speciala de knock-out dublu in ESC este "oprita" perechea de gene investigate. Apoi, astfel de ESCs sunt injectate în blastocist și să monitorizeze schimbările care apar în corpul embrionului himeric în curs de dezvoltare. Gene funcționale Astfel, au fost stabilite sf-1 (dezvoltarea glandelor genitale și suprarenale), urt-l (tab rinichi) muoD (dezvoltarea musculaturii scheletice), GATA-l-4 (tab eritro- și lymphopoiesis). În plus, în ESC a animalelor de laborator, este posibil să se introducă gene umane (transfectate) care nu au fost încă studiate pentru a determina funcția lor cu ajutorul unui embrion himeric.

Dar, de regulă, justificarea experimentului prin obținerea de noi cunoștințe fundamentale nu suportă sprijinul unui public larg. Să dăm un exemplu de valoare aplicată a chimerizării cu ajutorul ESC. În primul rând, aceasta este xenotransplantul, adică transplantul organelor unui animal la om. În teorie, crearea de himere de celule „om-porc“ vă permite să obțineți un mult mai aproape de animale antigenic caracteristici ale CES-urile donatoare diferite situații clinice (diabet, ciroza hepatica) poate salva viața unei persoane bolnave. Adevărat, pentru aceasta trebuie să înveți mai întâi cum să întoarceți proprietatea forpotenței la genomul unei celule somatice mature, după care să poată fi introdusă în embrionul porcului în curs de dezvoltare.

Astăzi ESC proprietate în condiții de cultură speciale parts folosite aproape la infinit pentru producerea masei de celule totipotent cu diferențierea ulterioară în celule specializate, de exemplu, neuronii dopaminergici, care sunt apoi transplantate la un pacient cu boala Parkinson. În acest caz, transplantul este în mod necesar precedat de o diferențiere directă a masei celulare rezultate în celulele specializate necesare pentru tratarea și purificarea acesteia din elementele celulare nediferențiate.

După cum sa dovedit mai târziu, amenințarea carcinogenezei nu a fost singurul obstacol în calea transplantului de celule. ESC spontan în corpurile embryoid diferențiate eterogene, adică, pentru a forma derivați varietate de linii celulare (neuroni, keratinocite, fibroblaste, celule endoteliale). În câmpul vizual al microscopului, în acest caz, printre celulele diferitelor fenotipuri, se disting cardiomiocite, fiecare dintre ele contracând în ritmul său. Cu toate acestea, pentru tratarea pacientului trebuie sa aiba o populatie pura de celule: neuroni - accident vascular cerebral, cardiomiocite - infarct miocardic, pancreatice beta-celule - diabet zaharat, keratinocite - arsuri, etc.

Următoarea etapă a dezvoltării transplantului de celule a fost legată de dezvoltarea de tehnologii pentru obținerea unui număr suficient (milioane de celule) a unor astfel de populații de celule pure. Factori de căutare care cauzează diferențierea dirijata a hESCs, a purtat un caracter empiric ca o secvență de sinteză a rămas necunoscută în timpul embriogenezei. În primul rând, sa constatat că formarea sacului de gălbenuș este indusă prin adăugarea de cAMP și acid retinoic în cultură. Linii de celule hematopoietice formează când mediu 1L-3, SCF factorul de creștere fibroblastică cultivare (FGH), factorul de creștere asemănător insulinei (IGF-1), factorul 1L-6 și de stimulare a coloniilor de granulocite (G-CSF). Celulele sistemului nervos s-au format din ESC după îndepărtarea LIF și a unui strat de fibroblaste care acționează ca un alimentator. După tratamentul cu acid retinoic în prezența fetale ESK ser de vițel a început să se diferențieze în neuroni și cardiomiocite au fost preparate prin adăugarea de dimetil sulfoxid (DMSO), care permite livrarea de molecule de semnalizare hidrofobe orientate în nucleul celulei. Astfel, acumularea în mediul de cultură de specii reactive de oxigen, precum și stimularea electrică formarea promovată de cardiomiocite contractile mature.

Au fost cheltuite forțe și mijloace uriașe pentru căutarea unor condiții pentru diferențierea ESC în celule pancreatice producătoare de insulină. Cu toate acestea, în curând a devenit clar faptul că un număr de linii specializate ale celulelor p ale celulelor pancreatice, celule ale sistemului imunitar și endocrin, adipocite) nu provin din CSE în stimularea lor pe principiul „one-factor de stimulare. - o linie de celule“ Acest principiu sa dovedit a fi valabil numai pentru un număr limitat de linii celulare. În special, formarea neuronilor poate fi indusă prin linie de acid retinoic celulelor musculare - creștere de transformare factor-p (TCP-β), linii eritroide - 1L-6, monocit-mieloide linie - 1L-3. Iar efectele acestor factori asupra diferențierii ESC au fost strict dependente de doză.

Introdus o fază de combinații de factor de creștere de căutare care promovează ESC în etapele ulterioare ale embriogenezei pentru a forma mesoderm (sursa cardiomiocitelor, musculaturii scheletice, tubilor epiteliale, mieloeritropoeza și celule musculare netede), ectoderm (epiderm, neuroni, retina) si endoderm (epiteliul intestinului subțire și glandele secretoare, pneumococi). Natura, asa cum au fost obligați cercetătorii să avanseze pe calea embriogeneză, repetând pașii lui într-un vas Petri, ceea ce face imposibilă pentru a obține imediat și ușor de rezultatul dorit. Și s-au găsit astfel de combinații de factori de creștere. Activin A în combinație cu TGF-β sa dovedit a fi un stimulator puternic al formării de celule hESCs mesodermal, în timp ce blocarea ento- dezvoltării și ectoderm. Acid retinoic, precum și o combinație de semnal de proteină osoasă morfogenetică măduvă (BMP-4) și factorul de creștere epidermal (EGF) este activat procese de celule ecto- și mezoderm, oprind dezvoltarea endoderm. Creștere intensivă a celulelor din toate cele trei straturi germinale se observă cu expunerea simultană la ESC doi factori - factorul de creștere a hepatocitelor (NGF) și factorul de creștere a nervilor.

Astfel, pentru liniile celulare relevante trebuie să transfere mai întâi celulele stem embrionare la etapa de formare a tuturor celulelor din stratul de germeni, apoi selectați o nouă combinație de factori de creștere capabil să inducă diferențierea direcționată a ecto-, mezo- și endodermica în celule specializate necesare pentru transplant pacient. Numărul de combinații de factori de creștere pentru astăzi este estimat în mii, majoritatea fiind brevetate, altele nu sunt dezvăluite deloc de firmele de biotehnologie.

A fost rândul etapei de purificare a celulelor obținute din impuritățile celulare nediferențiate. Celulele diferențiate în cultură au fost marcate cu markeri ai liniilor celulare mature și trecute printr-un sorter de imunofenotip cu laser de mare viteză. Fasciculul laser le-a găsit într-un curent comun celular și direcționat de-a lungul unei căi separate. Materialul celular purificat obținut a fost obținut mai întâi de animale de laborator. Este timpul să evaluăm eficiența utilizării derivaților ESK pe modele de boli și procese patologice. Un astfel de model a fost boala Parkinson experimentală, care este bine reprodusă la animale cu compuși chimici care distrug neuronii dopaminergici. Deoarece boala de bază la om este deficitul dobândit de neuroni dopaminergici, utilizarea terapiei cu celule de substituție în acest caz a fost justificată patogenetic. La animalele cu hemiparkinsonism experimental, aproximativ jumătate din neuronii dopaminergici derivați din ESC și introduși în structurile creierului au supraviețuit. Acest lucru a fost suficient pentru a reduce semnificativ manifestările clinice ale bolii. Încercările de restabilire a funcției structurilor deteriorate ale SNC în timpul accidentului experimental, al traumatismelor și chiar al fracturilor măduvei spinării au avut un succes.

Totuși, trebuie remarcat faptul că aproape toate cazurile de aplicare cu succes a derivatelor diferențiate ale CES pentru corectarea patologiei experimentale au fost făcute în perioada acută a situației patologice simulate. Rezultatele pe termen lung ale tratamentului nu au fost atât de reconfortante: după 8-16 luni, efectul pozitiv al transplantului de celule a dispărut sau a scăzut drastic. Motivele pentru acest lucru sunt destul de ușor de înțeles. Diferențierea celulelor transplantate in vitro sau in loco morbi conduce inevitabil la expresia markerilor de celule străinătății genetice care provoaca un atac imun de organismul receptor. Pentru a rezolva problema de incompatibilitate imunologice folosi imunosupresia traditionale, care a început studiile clinice paralele pentru a pune în aplicare și potențialul genetic corectarea transdiferentiate nu produce celule hematopoietice și stem mezenchimale autologe de conflict imun.

Ce este medicina regenerativă din plastic?

Evoluția a identificat două opțiuni principale pentru finalizarea vieții celulei - necroza și apoptoza, care la nivel tisular corespund proceselor de proliferare și de regenerare. Proliferarea poate fi privit ca un fel de sacrificiu, atunci când se umple defectul tesutului deteriorat apare datorită înlocuirii sale de elemente conjunctive: menținerea integrității structurale, partea corpului a pierdut funcția organului afectat, care determină dezvoltarea ulterioară a răspunsurilor compensatorii la hipertrofia sau hiperplazia structurală și elementele funcționale ale neavariata rămase. Perioada de compensare Durata depinde de cantitatea de leziuni structurale cauzate de alterarea primară și factori secundari, apoi, în cele mai multe cazuri se produce decompensare, deteriorarea puternică și scurtarea vieții umane. Regenerarea asigură procesele de remodelare fiziologice, adică, înlocuirea îmbătrânirii și moarte asupra mecanismului morții celulare naturale (apoptoza) a celulelor cu altele noi, derivate din rezervele de celule stem ale corpului uman. In procesele de regenerare reparative sunt de asemenea implicate resurse stem spatii celulare care, cu toate acestea, sunt mobilizați în condiții patologice asociate cu o boală sau țesut prejudiciu care initiaza moartea celulelor prin mecanisme necrotice.

Atenția oamenilor de știință, doctori, presa, televiziune, și publicul la problema de a studia biologia celulelor stem embrionare (CES) sunt datorate, mai presus de toate, un potențial ridicat al celulei, sau așa cum o numim, un tratament de regenerare si plastic. Metodele de formulare pentru tratamentul bolilor umane grave (patologie degenerativă a sistemului nervos central, creier și leziuni ale măduvei spinării, boala Alzheimer și Parkinson, scleroză multiplă, infarct miocardic, hipertensiune, diabet, boli autoimune și leucemii, arde bolile și procesele neoplazice constituie departe nu este o listă completă a acestora) a pus proprietățile unice ale celulelor stem, care permite de a crea noi țesuturi în loc, așa cum se credea anterior, ireversibil Zo țesutul deteriorat corpul bolnav.

Progresul studiilor teoretice ale biologiei celulelor stem în ultimii 10 ani, a fost realizat în mod spontan tendințele emergente în curs de dezvoltare medicina regenerativa si plastic, care este nu numai metodologia este destul de cedat la sistematizare, dar, de asemenea, trebuie să fie de așa natură. Primul și cel mai rapid domeniu de dezvoltare a utilizării practice a potențialului regenerator al celulelor stem a devenit înlocuirea terapiei regenerative-plastice. Felul ei să fie destul de ușor de urmărit în literatura de specialitate - de la experimentele pe animale cu necroză miocardică la lucrările din ultimii ani, care vizează restabilirea deficienței post-infarct miocitele cardiace sau reconstituirea pierderilor asupra celulelor p ale pancreasului și ale neuronilor dopaminergici ale sistemului nervos central.

Transplantul de celule

Baza înlocuirii medicamentului regenerativ-plastic este transplantul de celule. Acesta din urmă ar trebui definit ca un complex de măsuri medicale în care, pentru o perioadă scurtă sau lungă, organismul pacientului are contact direct cu celule viabile de origine auto-, alo, izo- sau xenogeneică. Mijloacele de transplant de celule sunt o suspensie a celulelor stem sau a derivaților acestora, standardizate prin numărul de unități de transplant. Unitatea de transplant este raportul dintre numărul de unități care formează colonii în cultură și numărul total de celule transplantate. Metode de efectuare a transplantului celular: injectarea intravenoasă, intraperitoneală, subcutanată a unei suspensii de celule stem sau derivații acestora; injectarea unei suspensii de celule stem sau a derivaților acestora în ventriculele creierului, vasele limfatice sau lichidul cefalorahidian.

Când alogen și transplantul de celule autologe sunt două abordări fundamental diferite ale plyuri- metodologice de punere în aplicare, potențialul tentnogo multi- sau polipo- de celule stem - in vivo sau in vitro. În primul caz, introducerea de celule stem în corpul pacientului efectuat fără diferențiere prealabilă, în al doilea - după multiplicare în cultură, și purificarea diferențierii direcționată a celulelor nediferențiate. Printre multele tehnici metodologice de metode de terapie de înlocuire celulară a trei grupe se disting în mod clar suficient: substituirea celulelor osoase la nivelul măduvei și celule sanguine organe de inlocuire si de inlocuire a țesuturilor moi elemente ale corpului solid dur și (cartilaje, oase, tendoane, valve cardiace si a vaselor de sange de tip capacitiv). Ultima linie trebuie definită ca reconstructivă și medicina regenerativă ca potential diferentierea celulelor stem este realizat pe matricea - un construcți inerte biologic sau resorbabile substituibile porțiune de corp în formă.

O altă modalitate de a crește intensitatea proceselor de regenerare și de plastic în țesuturile afectate este de a mobiliza corpul stem resurse proprii pacientului prin utilizarea de factori de creștere exogeni, cum ar fi granulocite-macrofage și granulocite factori de stimulare a coloniilor. În acest caz, legăturile stromale gap conduce la o creștere a randamentului în circulația generală a celulelor stem hematopoietice, care asigură zona de regenerare a proceselor de prejudiciu tisulare datorită flexibilității lor inerente.

Astfel, metodele medicinei regenerative urmăresc stimularea proceselor de restabilire a funcției pierdute - fie prin mobilizarea propriilor sale rezerve de tulpini ale organismului bolnav, fie prin introducerea de material celular alogen.

Un rezultat practic important al deschiderii celulelor stem embrionare - clonarea terapeutică se bazează pe înțelegerea mecanismelor declanșează embriogenezei. Dacă semnalul original pentru începutul embriogeneză este un set de pre-ARNm, care este în citoplasmă ovocitului, introducerea miezului oricăror celule somatice în celula ou enucleated trebuie să ruleze un program de dezvoltare a embrionului. Astăzi știm deja că aproximativ 15 000 de gene participă la implementarea programului de embriogeneză. Ce se întâmplă după aceea, după naștere, în perioade de creștere, maturitate și îmbătrânire? Răspunsul la această întrebare a fost dat de Dolly oile: ele sunt păstrate. Folosind cele mai moderne metode de cercetare au demonstrat că celulele adulte nucleu economisesc toate codurile necesare pentru formarea celulelor stem embrionare, straturi germinale embrionare, organogeneză și restricție de maturare (ieșire în diferențierea și specializarea) linii celulare de mezenchimale, mezodermala ecto-, endo- și . Clonarea terapeutică ca tendință a apărut în primele etape ale dezvoltării, transplantul de celule și care prevede totipotența întoarcere celule somatice proprii ale persoanei bolnave pentru a produce material de grefă identice genetic.

Descoperirea de celule stem a început „până la sfârșit“ ca un termen inventat în biologie și medicină A. Maximov aplicat celulelor stem ale maduvei osoase care dau naștere la toate elementele de celule mature din sângele periferic. Cu toate acestea, celulele stem hematopoietice, precum celulele tuturor țesuturilor unui organism adult, au de asemenea un predecesor diferențiat. O sursă comună pentru absolut toate celulele somatice este celula embrionară. Trebuie remarcat faptul că noțiunile de "celule stem embrionare" și de "celule stem embrionare" nu sunt deloc identice. Celulele stem embrionare au fost izolate J. Thomson din masa celulară internă a blastocysts și transferat într-o linie de celule de lungă durată. Numai aceste celule au facsimilul "ESC". Leroy Stevens a descoperit celule stem embrionare la soareci, le-a descris ca „celule stem pluripotente embrionare“, referindu-se la capacitatea hESCs de a se diferenția în derivați de toate cele trei straturi de germeni (ecto, mezo și endoderm). Dar, în același timp, toate celulele embrionului etapele ulterioare de dezvoltare sunt aceeași rădăcină ca da naștere la un număr foarte mare de celule care formează corpul unui adult. Pentru a le defini, propunem termenul de "celule progenitoare pluripotente embrionare".

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

Tipuri de celule stem

Coloana vertebrală a clasificării moderne a celulelor stem bazate pe principiul capacității de separare (potență) dau naștere la linii celulare, care este definit ca toti-, plyuri-, multi-, poli-, bi- și unipotency. Totipotent, adică abilitatea de a reconstitui un corp programat genetic ca întreg, au un zigot de celule, blastomeres si celule stem embrionare (masa de celule interioare din blastocist). Un alt grup de celule totipotent, care sunt formate în etapele ulterioare de dezvoltare a embrionilor este prezentat celule embrionare primare germenativnymi zonelor genitale (tuberculii genitale). Pluripotency sub care capacitatea podimayut să se diferențieze în celule ale oricărui organ sau țesut, caracterizat prin celule embrionare de trei straturi germinale - ecto-, mezo- și endodermica. Se crede că multipotent, adică capacitatea de a forma orice celule într-o linie dedicată, caracteristică doar două tipuri de celule: așa-numitele celule stem mezenchimale, care se formează în creasta neurală și sunt precursori ai tuturor celulelor bazelor conjunctive ale corpului, inclusiv celule gliale, precum și celule stem hematopoietice hematopoietice, care dă naștere la toate liniile de celule sanguine. In plus, celulele bi- și unipotent izolate stem, în particular celule precursoare ale liniei mieloide, limfoide, monocitică și germeni hematopoietic megakariocitare. Existența celulelor stem unipotent demonstrat în mod clar prin exemplul celulelor hepatice - pierderea unei părți considerabile a țesutului hepatic este compensată prin divizare intensivă hepatocite poliploide diferențiate.

In dezvoltarea tuturor organelor și țesuturilor sunt formate ca urmare a proliferării și diferențierii masei celulare interioare a blastocistului, care celulele și sunt, în sens strict, totipotent celulele stem embrionare. Au fost efectuate primele studii privind izolarea celulelor stem embrionare Evans, care a aratat ca blastocysts implantate in creier mouse-ul, da teratocarcinom naștere, care celulele cu linii de formă de clonare a celulelor stem embrionare pluripotente (numele original al celulelor - celule de carcinom embrionar sau abrevierea ECC - în nu se aplică în prezent). Aceste date au fost confirmate în alte câteva studii in care celulele stem embrionare au fost obținute prin cultivarea celulelor blastocite de soareci si alte specii de animale, inclusiv oameni.

În literatura recentă există mai multe rapoarte de plasticitate de celule stem, care este considerată nu numai ca fiind capacitatea acesteia de a se diferenția în diferite tipuri de celule în diferite stadii de dezvoltare, dar, de asemenea, sunt supuse dedifferentiation (transdifferentiation, retrodifferentiation). Acest lucru este permis, în principiu, posibilitatea revenirii celulelor somatice diferențiate în stadiul embrionar de dezvoltare cu recapitulării (retur) pluripotency și punerea sa în re-diferențiere pentru a forma alte tipuri de celule. Este raportat, în special, că celulele stem hematopoietice sunt capabile de transdiferențierea cu formarea de hepatocite, cardiomobioblaste și endoteliocite.

Dezbatere științifică cu privire la separarea celulelor stem prin plasticitatea lor continuă, adică, terminologia și transplantul de celule repertoarul sunt în proces de formare, are o semnificație practică imediată, deoarece este pe utilizarea proprietăților plastice și capacitatea celulelor stem de a se diferenția în diferite linii celulare stabilite cele mai multe metode regenerativnoplasticheskoy medicament.

Numărul publicațiilor din domeniul problemelor fundamentale și aplicate ale medicamentelor regenerative și plastice crește rapid. Deja a stabilit domeniul de aplicare al diferitelor abordări metodologice care vizează cea mai bună utilizare a potențialului de regenerare și de plastic de celule stem. Zona intereselor sale vitale determinat cardiologi si endocrinologi, neurologi si neurochirurgi, chirurgi de transplant si hematologi. Posibilitățile de plastic de celule stem caută o soluție pentru problemele stringente de oftalmologi, medici TB, pulmonologists, nefrologi, oncologi, geneticienii, pediatri, gastroenterologi, internists si pediatri, chirurgi si obstetricieni-ginecologi - toți reprezentanții medicinii moderne speranța de a obține posibilitatea de vindecare este încă considerată o boală fatală.

Este transplantul de celule un alt "panaceu" de la toate bolile?

Această întrebare apare pe bună dreptate printre toți medicii și oamenii de știință care sunt atenți și analizează starea actuală a științelor medicale. Situația este complicată de faptul că pe o parte a câmpului de confruntare științifică există "conservatori sănătoși", pe de altă parte - "fanatici bolnavi" de transplantologie celulară. Evident, adevărul, ca întotdeauna, se află între ele - pe "pământul nimănui". Fără să atingem problemele legii, eticii, religiei și moralității, să luăm în considerare avantajele și dezavantajele domeniilor indicate de medicina regenerativă și plastică. "Briza ușoară" a primelor rapoarte științifice privind posibilitățile terapeutice ale CES, la un an după ce descoperirea lor sa transformat într-o "rafală a vântului", care sa învârtit în 2003 în "tornado de informații". Prima serie de publicații sa referit la cultivarea celulelor stem embrionare, multiplicarea lor și diferențierea directă in vitro.

Sa constatat că, pentru reproducerea nelimitată a celulelor stem embrionare în cultură, trebuie respectate cu strictețe o serie de condiții. Trei factori trebuie să fie în mod necesar prezenți în mediul condiționat: interleukina-6 (IL-6), factorul de celule stem (SCF) și factorul de leucozinhibilare (LIF). În plus, celulele stem embrionare ar trebui cultivate pe un substrat (un strat alimentator de celule) din fibroblaste embrionare și în prezența serului fetal de vițel. În aceste condiții, ESC din cultură cresc în clone și formează corpuri embrioloide - agregate de clone de suspensie ale celulelor globulare. Cea mai importantă caracteristică a clonei ESC este că, în cultură, corpul embrionar încetează să crească atunci când se acumulează în agregatul 50-60, maxim 100 de celule. În această perioadă, o stare de echilibru se situează în - rata de diviziune celulară din clon este egală cu rata apoptozei (moartea celulară programată) la periferia ei. Dupa atingerea unor astfel de echilibru dinamic periferic celulele corpului embryoid sunt supuse diferențierii spontane (de obicei, cu formarea de fragmente endodermului a sacului vitelin, celule endoteliale și angioblastelor) cu pierderea totipotența. Prin urmare, pentru a obține un număr suficient de masa corporala de celule embrionare totipotent trebuie dezagregate săptămânal cu o unitate de transfer de celule stem embrionare la un nou teren de reproducere - un proces destul de laborios.

Descoperirea celulelor stem embrionare nu a dat un răspuns la întrebarea despre ce anume și cum lansează programele de embriogeneză codificate în ADN-ul zygote. Nu rămâne clar cum se desfășoară programul genomului în procesul vieții umane. În același timp, studiul de celule stem embrionare a permis să se dezvolte conceptul mecanismelor de toti- conservare, plyuri- si celulele stem multipotente in diviziunea lor. Principala caracteristică distinctivă a celulei stem este capacitatea sa de autoreproducere. Aceasta înseamnă că o celulă stem, spre deosebire de diferențiat împărțit asimetric, unul dintre celulele fiice dau naștere la linia de celule specializate, în timp ce al doilea ține toti-, plyuri- sau genomului multipotente. A rămas neclar de ce și modul în care acest proces are loc la primele etape ale embriogenezei, atunci când împărțirea masei de celule interior bla stotsisty întreg este totipotent, iar genomul ESC este în dormantnom (somn, blocat) de stat. Dacă procesul de duplicare precede în mod necesar activarea și exprimarea unui întreg complex de gene atunci când se împarte o celulă obișnuită, atunci acest lucru nu se întâmplă atunci când se divide ESC. Răspunsul la întrebarea „de ce“, a fost primit după descoperirea CSE pre-existente în ARNm (pre-ARNm), din care o parte este formată chiar în celulele foliculare și este reținută în citoplasmă oului și zigotul. A doua descoperire a răspuns la întrebarea "cum": în ESC s-au găsit enzime speciale, numite "editați". Edithases efectuează trei funcții majore. În primul rând, ele oferă o epigenetică alternativă (fără implicarea genomului) citirea și duplicarea pre-ARNm. În al doilea rând, procesul de implementare a activării pre-mRNAs (despicare - excizia intronilor, adică regiunile inactive ARN care inhibă sinteza proteinelor la mARN), după care celula începe asamblarea moleculelor de proteine. În al treilea rând, să promoveze editazy formarea de ARNm secundară sunt repressors de mecanisme de expresia genelor care mențin un ambalaj dens de cromatinei si gene inactive. Produsele de proteine sintetizate pe astfel de ARNm-uri secundare și numite proteine-amortizoare sau tutorii genomici sunt prezente în ovulele umane.

Acesta este modul în care mecanismul de formare a liniilor de celule nemuritoare ale celulelor stem embrionare este reprezentat astăzi. Pur și simplu, semnalul pentru inițierea programului de embriogeneză, ale cărui etape inițiale constau în formarea de celule celipotente, provine din citoplasma celulei ouălor. Dacă în această etapă masa internă celulară a blastocistului, adică ESC, este izolată de alte semnale de reglementare, procesul de auto-reproducere a celulelor are loc într-un ciclu închis fără implicarea genelor nucleului celular (epigenetic). Dacă furnizăm o astfel de celulă cu material nutritiv și o izolează de semnalele externe care contribuie la diferențierea masei celulare, ea va împărți și se va reproduce fără sfârșit.

Primele rezultate ale tentativelor experimentale de a utiliza celule totipotent pentru transplant sa dovedit a fi destul de impresionant, cu introducerea de celule stem embrionare in tesutul la 100% dintre șoarecii cu un sistem imunitar slăbit cazuri immunodepressorami care conduc la dezvoltarea tumorii. Printre celulele neoplazice care au servit ca sursă de derivați ai CSE diferențiate cunoscut materialul de celule totipotent exogene, în particular neuroni, cu toate acestea, a redus creșterea valorii teratocarcinomul a rezultatelor la zero. În același timp, de L. Stevens, ESK introdus în cavitatea abdominală, pentru a forma agregate mari, în care fragmentele formate embrionare mușchi, inima, păr, piele, oase, mușchi și țesutul nervos. (Chirurgii care au deschis chisturi dermoide, această imagine ar trebui să fie familiară). Este interesant faptul că celulele embrioblaste de șoarece suspendate se comportă exact în același mod: introducerea lor în țesuturi adulte de animale imunocompromise cauzează întotdeauna formarea de teratocarcinoame. Dar dacă o linie clară de ESC este izolată de această tumoare și inserată în cavitatea abdominală, se formează din nou derivați somatici speciali ai tuturor celor trei foi embrionare fără semne de carcinogeneză.

Astfel, următoarea problemă care trebuia rezolvată a fost purificarea materialului celular de la impuritățile celulelor nediferențiate. Totuși, chiar și cu o eficiență foarte mare a diferențierii celulare direcționate, până la 20% din celulele din cultură își păstrează potențialul potențial atotpotențial, care, din nefericire, se realizează în creșterea tumorii. O altă "praștie" a naturii - pe cântarele scalei de risc medical garanția de recuperare a pacientului echilibrează cu garanția morții sale.

Relația dintre celulele tumorale și cele mai avansate în dezvoltare decât celulele progenitoare pluripotente embrionare (EECC) este foarte ambiguă. Rezultatele noastre au aratat ca EPPK introducerea in diverse tumori transplantate la șobolani pot duce la dezintegrarea țesutului tumoral (T), o creștere rapidă a greutății tumorii (E) și reducerea acesteia (E-3) sau nu afectează dimensiunile necroze focale centrale spontane Tesut neoplastic (I, K). Este evident că rezultatul interacțiunii EKPK și a celulelor tumorale este determinat de setul total de citokine și de factorii de creștere produs de ei in vivo.

Este demn de remarcat faptul că celulele stem embrionare, răspunzând la carcinogeneza pentru contactul cu țesuturile unui organism adult, sunt perfect asimilate cu masa celulară a embrionului, integrându-se în toate organele embrionului. Astfel de himere, constând din celule embrionare intrinseci și ESC donatori, sunt numite animale alopenice, deși, de fapt, ele nu sunt hemeuri fenotipice. Hemerizarea celulară maximă la introducerea ESC în embrionul timpuriu suferă de un sistem hematopoietic, piele, țesut nervos, ficat și intestin subțire. Sunt descrise cazuri de chimerizare a organelor genitale. Singura zonă neatinsă pentru ESA a fost celulele sexuale primare.

Adică embrionul stochează informația genetică a părinților săi, care păstrează puritatea și continuitatea atât a genului, cât și a speciei.

Divizarea blocada celulelor embrionare de timpuriu, prin administrarea tsitoklazina celulelor stem embrionare intr-un blastocist conduce la dezvoltarea embrionului, in care celulele sexuale primare, ca toate celelalte, au fost formate din donator celule stem embrionare. Dar în acest caz, embrionul în sine este complet donator, străin genetic față de organismul mamei surogat. Mecanismele unui astfel de bloc natural al posibilei posibilități de amestecare a informațiilor ereditare interne și externe nu au fost încă clarificate. Se poate presupune că în acest caz este pus în aplicare un program de apoptoză, ale cărui determinanți nu sunt încă cunoscuți.

Trebuie remarcat faptul că embriogeneza de animale din specii diferite nu au fost de acord: punerea în aplicare a programului de donator organogenezei în corpul destinatarului embrionare celule stem embrionare heterologe ucide embrionul in uter si resorbit. Prin urmare, existența unor himere „șobolan-șoarece“, „porc-vacă“, „Omul Rat“ ar trebui să fie înțeles ca o celulă, dar nu mosaicism morfologică. Cu alte cuvinte, introducerea ESC un tip de blastocist mamifere alt tip este întotdeauna în evoluție, puii de specia-mamă, care dintre corpurile lor de celule proprii se gasesc aproape toate incluziunile și, uneori, grupuri de unități structurale și funcționale, constând dintr-un material străin genetic hESCs derivate. Nu putem accepta termenul „umanizat naya porc "ca o desemnare a unui anumit monstru dotat cu motive sau semne exterioare ale unei persoane. Acesta este doar un animal, o parte a celulelor corpului căruia provine de la porcii ESC umani injectați în blastocist.

Perspectiva utilizării celulelor stem

Acesta a fost mult timp cunoscut faptul ca bolile asociate cu celulele hematopoietice genopatologiey și liniile limfoide sunt adesea eliminate după transplantul de măduvă osoasă alogenă. Schimbare propriul tesut hematopoietice la celulele normale genetic donator inrudit duce la parțial, și de recuperare, uneori, totală a pacientului. Printre bolile genetice care sunt tratate cu transplantul de măduvă osoasă alogenă, trebuie remarcat faptul sindromul imunodeficienței combinate, X-linked agamaglobulinemia, granulomatoza cronică, sindromul Wiskott-Aldrich, boala Gaucher și Harlera, adrenoleukodystrophy, leucodistrofii metacromatice, secera anemia celulelor, talasemia, anemia Fanconi și SIDA. Principala problemă în utilizarea transplantului de măduvă osoasă alogenă în tratamentul bolilor asociate cu selectarea donator înrudit compatibil HbA, o căutare de succes care trebuie să o medie de 100.000 de probe au fost tastate tesut hematopoietic donator.

Terapia genetică vă permite să corectați un defect genetic direct în celulele stem hemopoietice ale pacientului. In teorie, terapia genică oferă aceleași beneficii în tratamentul bolilor genetice ale sistemului hematopoietic, și că transplantul de măduvă osoasă alogenă, dar fără toate posibilele complicații imunologice. Cu toate acestea, acest lucru necesită o tehnică care vă permite să efectueze în mod eficient gena completă în celulele stem hematopoietice și pentru a menține nivelul necesar de expresie, care, pentru anumite tipuri de boli ereditare nu poate fi foarte mare. În acest caz, chiar și o refinanțare nesemnificativă a produsului proteic al unei gene deficitare produce un efect clinic pozitiv. In particular, hemofilia B pentru recuperarea mecanismului intern de coagulare a sângelui este suficientă 10-20% din nivelul normal al factorului IX. Modificarea genetică a materialului de celule autologe a avut succes în gemiparkinsonizme experimental (distrugerea unilaterală a neuronilor dopaminergici). Transfecția de embrion de șobolan cu fibroblastele un vector retroviral ce conține gena furnizat sinteza dopaminei tirozina hidroxilază în SNC: administrare intracerebral fibroblastele transfectate redus dramatic intensitatea manifestărilor clinice ale modelului experimental al bolii Parkinson la animale experimentale.

Deoarece utilizarea de celule stem pentru terapia genică a bolilor umane a pus o mulțime de noi provocări pentru clinicieni si experimentatori. Aspecte problematice ale terapiei genice sunt asociate cu dezvoltarea genei sistem de transport sigur și eficient în celula țintă. În prezent, eficiența transferului de gene în celule mari de mamifere este foarte scăzută (1%). Metodic, această problemă este rezolvată în moduri diferite. In vitro, transferul de gene este transfectia material genetic în celule ale unui pacient în cultură, și revenirea lor ulterioară către pacient. Această abordare ar trebui să fie considerată optimă atunci când se utilizează gene introduse in celule stem maduvei osoase, deoarece celulele hematopoietice metode de transfer ale organismului în cultură și înapoi suficient de bine dezvoltată. In cele mai multe cazuri, transferul de gene în celulele hematopoietice in vitro sunt utilizate retrovi-niveluri. Cu toate acestea, majoritatea celulelor stem hematopoietice este în repaus, ceea ce face dificil de a transporta informația genetică prin utilizarea retrovirusurilor și necesită noi metode de gene eficiente de transport in celule stem dormantnye. În momentul de astfel de metode de transfer de gene, transfecție, microinjecție directă a ADN-ului în celule, lipofecție, electroporare, „tun de gene“, o conexiune mecanică prin intermediul perle de sticlă, transfecția de hepatocite receptor compus de ADN cu asialoglicoproteine și administrarea de aerosoli a transgenei în celula alveolar epiteliului pulmonar. Eficiența transferului de ADN prin aceste metode este 10,0-0,01%. Celălalt cuvânt, în funcție de metoda de administrare a informației genetice, succesul poate fi de așteptat la 10 pacienți din 100, sau la 1 pacient din 10 pacienți LLC. Este evident că un sistem eficient și, în același timp, cea mai sigură metodă de transfer de gene terapeutice a fost încă să fie dezvoltate.

O soluție fundamental diferită la problema respingerii materialului celular alogenic în transplantul de celule este utilizarea unor doze mari de celule precursoare pluripotente embrionare pentru a realiza controlul efectului reinstalării homeostaziei antigenic al adultului (efect Kukharchuk-Radchenko-Sirman), a cărei esență constă în inducerea toleranței imunologice prin crearea unei noi imunocompetent baze celule în timp ce reprogramarea sistemului de control de origine antigenic stază. După doze mari EPPK ultima fixat în țesuturile din măduva osoasă și timus. In EPPK timus influențat micromediul specific se diferențiază în dendritic, interdigitatnye celule si elemente epiteliale stromale. În timpul EPPK diferențiere în timus destinatarului, împreună cu moleculele proprii ale complexului major de histocompatibilitate (MHC) exprimat molecule MHC, care sunt determinate genetic în celule donator, adică, este setat un dublu molecule MHC standard, pe care se realizează o selecție pozitivă și negativă a limfocitelor T.

Astfel, legătura efectoare actualiza sistemul imunitar al destinatarului organismului are loc prin mecanisme cunoscute de selecție pozitive și negative ale limfocitelor T, dar printr-un dublu standard de molecule MHC - primitor și donator EPPK.

Reprogramare sistemul imunitar prin EPPK permite nu numai pentru transplant de celule fără utilizarea prelungită în continuare a medicamentelor imunosupresoare, dar, de asemenea, se deschide complet noi perspective în tratamentul bolilor autoimune, precum și oferă un punct de sprijin pentru dezvoltarea de noi idei cu privire la procesul de imbatranire umane. Pentru a înțelege mecanismele de îmbătrânire, am propus o teorie a epuizării spațiilor de cadavru ale corpului. În conformitate cu poziția de bază a teoriei, îmbătrânirea este spații stem downsizing permanent organism, prin care se înțelege un bazin de regional ( „adult“), celule stem (mezenchimale, neuronale, celule stem hematopoietice, celule progenitoare ale pielii, ale tractului digestiv, epiteliu endocrin, celule pigmentare ciliar falduri și colab.), pierderea de celule vă acordă procesului de remodelare a țesutului adecvat în organism. Remodelarea corpului - această compoziție celulară actualizare a țesuturilor și organelor datorită spațiului de celule stem, care continuă pe tot parcursul vieții unui organism multicelular. Numărul de celule stem în spațiile este determinată genetic, care determină limitele de dimensiune (capacitate proliferativă) ale fiecărui spațiu brainstem. La rândul său, dimensiunile stem determina rata de îmbătrânire a spațiilor de organe individuale, țesuturi și organe. După epuizarea locurilor de rezervă de celule stem intensitate și rata de îmbătrânire un organism multicelular determinat de mecanismele îmbătrânirii somatice diferențiate celulelor în limita Hayflick.

În consecință, în stadiul ontogenei postnatale, extinderea spațiilor de tulpină nu numai că poate spori semnificativ durata, dar și îmbunătățește calitatea vieții prin restabilirea potențialului de remodelare a organismului. Pentru a realiza extinderea spatiilor stem poate fi realizată prin administrarea unor doze mari de celule progenitoare embrionare pluripotente alogenice furnizate reprograma simultan sistemul imunitar al destinatarului, că în experimentul crește semnificativ durata de viață a șoarecilor în vârstă. 

Teoria epuizării spațiilor stem poate schimba conceptele existente nu numai despre mecanismele de îmbătrânire, ci și despre boală, precum și despre consecințele tratamentului medico-citotoxic. În special, boala se poate dezvolta ca urmare a patologiei celulelor din spațiile de tulpină (oncopatologie). Rezerva Epuizarea de celule stem mezenchimale dă remodelarea țesuturilor conjunctive, care duce la apariția unor semne externe de imbatranire (riduri, laxitate pielii, celulită). Depleția rezervelor de tulpini de celule endoteliale determină dezvoltarea hipertensiunii arteriale și a aterosclerozei. Inițial, dimensiunea redusă a spațiului timusului determină involuția timpurie a vârstei permanente. Îmbătrânirea prematură este o consecință a reducerii patologice inițiale a mărimii tuturor spațiilor de trunchi ale corpului. Stimularea medicamentelor și non-farmacologice a rezervelor de celule stem îmbunătățește calitatea vieții prin reducerea duratei acesteia, deoarece reduce dimensiunea spațiilor de tulpină. Eficacitatea scăzută a geroprotectorilor moderni se datorează efectului lor protector asupra celulei somatice diferențiate și nu asupra spațiilor stem ale corpului.

În concluzie, observăm încă o dată că din plastic-regenerare medicament - o nouă direcție în tratamentul bolilor umane, bazate pe utilizarea potențialului de regenerare și de plastic de celule stem. Astfel, sub plasticitate se referă la abilitatea celulelor stem exogene sau endogene implantate și să dea naștere unor noi mugurii de celule specializate in zonele de tesut deteriorate ale corpului unui pacient. Object medicina regenerativ-plastic - prezent incurabilă boală umană fatală, anomalie ereditară, boala pentru care se realizează medicina convențională numai un efect simptomatic, precum și defecte anatomice în organism, care are ca scop restabilirea chirurgia de regenerare rekonstruktivnoplasticheskaya. Primele încercări de a recrea întregul și, în același timp, organele funcționale complete din celule stem, în opinia noastră, prea devreme pentru a face o zonă separată de medicina practică. Subiectul medicamentelor regenerative și plastice sunt celulele stem, care, în funcție de sursa producției lor, au un potențial regenerativ-plastic diferit. Metodologia medicamentului regenerativ-plastic se bazează pe transplantul de celule stem sau derivatele acestora.