Стволови клетки и регенеративно-пластична медицина

Днес малко практикуващи са наясно с разработването на нова посока в лечението на нелечими заболявания чрез традиционна и нетрадиционна медицина. Става дума за регенеративно-пластична медицина, основана на използването на регенеративния потенциал на стволовите клетки. Около развиващите се тенденции появиха безпрецедентна научна дискусия и псевдо-научни истерия, до голяма степен, създаден от информация хипербола Интернет и World Wide Web. За много кратко време, лабораторни изследвания на терапевтичните възможности на стволови клетки са преминали отвъд условията на експеримента и са били активно въведени в медицинската практика, която е генерирала много научни проблеми, етични, религиозни, правни и законодателни план. Държавни и обществени институции явно не бяха подготвени за скоростта на прехода на стволови клетки от петритата в системата за интравенозно приложение, което не се ползва както обществото като цяло, както и конкретното страдание човек. В невъобразимо количество и качество на информация за размера на стволови клетки, не е лесно да се разбере на възможностите и професионалисти (от които има всъщност не са, защото всеки се опитва да овладее една нова тенденция на самата наука), да не говорим за лекарите, които не са пряко ангажирани в regenerativnoplasticheskoy медицина.

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

Защо се нуждаем от такива експерименти и имаме нужда от нещо?

На пръв поглед, създаването на мобилни междувидовата химери е резултат от необузданото въображение забравен по биоетика фанатик учен. Въпреки това, този подход значително разширена нашите познания на основното ембриогенезата, като оставя за преброяване на броя на клетките, необходими за органогенезата (образуване на черния дроб, мозъка, кожата, органи на имунната система). Също така (може би това е важно в областта на биологията hESCs), генетика имат на разположение уникален инструмент, с който в химеризацията ембриони могат да зададат функционалното предназначение на гените. Първо, специалната техника на двойно нокаут в ESC е "изключена" двойката изследвани гени. След това такива ЕСС се инжектират в бластоциста и наблюдават промените, които се случват в тялото на развиващия се химерен ембрион. Така бяха определени функционални гени SF-1 (развитие на генитални и надбъбречната жлеза), URT-л (бъбрек раздела) muoD (скелетната мускулна развитие), Гата-л-4 (раздел еритро- и лимфопоезисно). Освен това в ESC на лабораторни животни е възможно да се въведат (трансфектирани) човешки гени, които все още не са изследвани, за да се определи тяхната функция с помощта на химерен ембрион.

Но, като правило, оправдаването на експеримента чрез получаване на нови фундаментални знания не отговаря на подкрепата на широка аудитория. Нека да дадем пример за приложена стойност на химеризация с помощта на ESC. На първо място, това е ксенотрансплантация, т.е. Трансплантиране на човешките органи на животно. На теория, създаването на мобилни химери "човек-прасе" ви дава възможност да получите много по-близо животински антигенни характеристики на ИСС донорски че различни клинични ситуации (диабет, цироза на черния дроб), могат да спасят живота на един болен човек. Вярно е, че за това първо трябва да се научите как да върнете свойството на дейтотипността на генома на зрялата соматична клетка, след което да го въведете в развиващия се ембрион на свине.

Днес ESC собственост в специални условия на култивиране споделят почти неограничено използва за получаване тотипотентен клетъчна маса с последващо диференциация в специализирани клетки, например, допаминергични неврони, които след това се трансплантират в пациента с болест на Паркинсон. В този случай трансплантацията задължително се предхожда от насочена диференциация на получената клетъчна маса в специализираните клетки, необходими за третиране и пречистване на последната от недиференцирани клетъчни елементи.

Както се оказа по-късно, заплахата от канцерогенеза не беше единствената пречка в начина на клетъчната трансплантация. ESC спонтанно в ембриоидни тела диференцирани хетерогенен, т.е., за да образуват производни голямо разнообразие от клетъчни линии (неврони, кератиноцити, фибробласти, ендотелни клетки). В областта на наблюдение на микроскопа, в този случай, сред клетките от различни фенотипове, се различават кардиомиоцитите, всеки от които се свива в своя ритъм. Въпреки това, за лечението на пациента трябва да има чиста популация от клетки: неврони - инсулт, кардиомиоцити - инфаркт на миокарда, панкреатични бета-клетки - диабет, кератиноцити - изгаряния и т.н.

Следващият етап от развитието на клетъчната трансплантология е свързан с разработването на технологии за получаване на достатъчно количество (милиони клетки) от такива популации от чисти клетки. Търсене фактори, причиняващи насочена диференциация на hESCs, носеха емпиричен характер като последователност на синтез остава неизвестен по време на ембриогенезата. Първо, беше установено, че образуването на жълтъчната торбичка се индуцира чрез добавяне на сАМР и ретиноева киселина към културата. Образувани хематопоетични клетъчни линии, когато среда 1L-3, SCF растеж култивиране фибробластен фактор (FGH), инсулин-подобен растежен фактор (IGF-1), 1L-6 и гранулоцит колония стимулиращ фактор (G-CSF). Клетките на нервната система се образуват от ESC след отстраняване на LIF и слой от фибробласти, действащи като захранващо устройство. След лечение с ретиноена киселина в присъствието на зародишен телешки серум ESK започна да се диференцират в неврони и кардиомиоцити се получават чрез добавяне на диметил сулфоксид (DMSO), което дава възможност за целенасочено доставяне на хидрофобни сигнални молекули в клетъчното ядро. В този случай натрупването на активни кислородни видове в хранителната среда, както и електрическото стимулиране допринасят за образуването на зрели свиващи кардиомиоцити.

Огромни сили и средства са изразходвани за търсене на условия за диференциране на ЕСС в панкреатични клетки, произвеждащи инсулин. Скоро обаче стана ясно, че редица специализирани линии на бета-клетките на панкреаса клетки, клетки на имунната и ендокринната система, адипоцитите) не възникват от ИСС в тяхната стимулация на принципа на "едно-стимулиращ фактор -. Една клетъчна линия" Този принцип се оказа валиден само за ограничен брой клетъчни линии. По-специално образуването на неврони може да бъде индуцирана от ретиноева киселина мускулна клетъчна линия - фактор-p трансформиращия растежен (TCP-β), еритроидни линии - 1L-6, моноцит-миелоидна линия - 1L-3. И ефектите на тези фактори върху диференциацията на ESC са строго зависими от дозата.

Вписана фаза на комбинации растеж търсене фактор, който насърчава ESC в по-късните етапи на ембриогенеза за образуване на мезодерма (източник на кардиомиоцити, скелетната мускулатура, епителен тръбичка, mieloeritropoeza и гладкомускулни клетки), ектодерма (епидермис, неврони, ретината) и ендодермата (епитела на тънките черва и секреторни жлези, пневмоцити). Природа, тъй като са били принудени изследователи да се движи напред по пътя на ембриогенезата, повтаряйки стъпките му по чашка на Петри, което прави невъзможно да незабавно и лесно да получите желания резултат. И такива комбинации от фактори на растежа са открити. Активин А в комбинация с TGF-β се оказа, че е мощен стимулатор на образуване от hESCs мезодерма клетки, докато блокиране ento- на развитие и ектодермата. Ретинолова киселина, както и комбинация сигнал на костен морфогенетичен протеин мозък (ВМР-4) и епидермален растежен фактор (EGF) се активира процеси на екто- и ме-зодермалните клетки, спиране на развитието на ендодермата. Интензивен растеж на клетки от трите зародишни слоя се наблюдава едновременно излагане на ESC два фактора - хепатоцитен растежен фактор (NGF), и нервен растежен фактор.

Така съответните клетъчни линии трябва първо прехвърляне ембрионални стволови клетки в етапа на образуване на всички слой клетки зародиш и след това избор на нова комбинация от растежни фактори, способни да индуцират насочена диференциация на екто-, мезо- и ендодермален в специализирани клетки, необходими за трансплантация пациент. Броят на комбинациите от растежни фактори за днешна дата се оценява на хиляди, повечето от които са патентовани, някои от тях изобщо не се разкриват от биотехнологичните фирми.

Това беше обрат в етапа на пречистване на получените клетки от недиференцирани клетъчни примеси. Клетките, диференцирани в култура, се маркират с маркери на зрели клетъчни линии и преминават през високоскоростен лазерно имунофенотипни сортери. Лазерният лъч ги намира в общ клетъчен поток и се насочва по отделен път. Полученият пречистен клетъчен материал първо беше получен от лабораторни животни. Време е да се оцени ефективността на използването на деривати на ЕСК върху модели на заболявания и патологични процеси. Един такъв модел е експериментална болест на Паркинсон, която е добре възпроизведена при животни с химични съединения, които разрушават допаминергичните неврони. Тъй като основното заболяване при хората е придобитият дефицит на допаминергични неврони, използването на заместваща клетъчна терапия в този случай е патогенно оправдано. При животни с експериментален хемипаркинсонизъм оцелели са около половината от допаминергичните неврони, получени от ESC и вкарани в мозъчните структури. Това е достатъчно, за да се намалят значително клиничните прояви на болестта. Опитите да се възстанови функцията на увредените структури на ЦНС по време на експериментален инсулт, травма и дори фрактури на гръбначния мозък бяха доста успешни.

Все пак трябва да се отбележи, че почти всички случаи на успешно прилагане на диференцирани производни на ESC за коригиране на експерименталната патология са направени в острия период на симулираната патологична ситуация. Дългосрочните резултати от лечението не бяха толкова утежни: след 8-16 месеца положителният ефект от клетъчната трансплантация изчезна или рязко намаля. Причините за това са напълно разбираеми. Диференциацията на трансплантирани клетки ин витро или ин опорно Morbi неизбежно води до експресията на клетъчни маркери генетичен чуждестранен че провокира имунен атака от реципиентния организъм. За да се реши проблемът с имунологична несъвместимост използвате традиционно имуносупресия, която започна паралелни клинични проучвания за изпълнение на трансдиференциация потенциал и генетична корекция не предизвиква имунен конфликт автоложни хемопоетични и мезенхимни стволови клетки.

Какво представлява регенеративно-пластичната медицина?

Evolution идентифицира две основни възможности за завършване на живот на клетката - некроза и апоптоза, които на нивото на тъкан съответстват на процесите на пролиферация и регенерация. Пролиферация може да се разглежда като вид жертва, при попълване на увредена тъкан недостатък се дължи на замяната му с съединителната елементи: поддържане на структурната цялост, частта на тялото е загубил функцията на засегнатия орган, който определя по-нататъшното развитие на компенсаторни отговори на хипертрофия или хиперплазия на структурни и функционални елементи на останалата повредена. Период компенсация дължина зависи от количеството на структурните увреждания, предизвикани от първични и вторични фактори промяна, след това в повечето случаи декомпенсация случи, рязко влошаване и скъсяване на човешкия живот. Регенерация осигурява физиологичните процеси ремоделиране, т.е. Замяната на стареене и умират на механизма на природен клетъчна смърт (апоптоза) на клетки с нови такива, получени от стволови клетки резерви на човешкото тяло. В процеса на регенерация репаративна също участват ресурси стволови клетки пространства, които обаче са мобилизирани в патологични състояния, свързани с болестта или тъкан, нараняване на които инициират клетъчната смърт чрез некротични механизми.

Внимание на учени, лекари, преса, телевизия, както и на обществеността към проблема с изучаване на биологията на ембрионални стволови клетки (ИСС) се дължат преди всичко висок потенциал на клетката, или както ние го наричаме, регенеративно и пластична обработка. Методите на състав за лечение на тежки заболявания при човека (дегенеративни патологии на централната нервна система, мозъка и увреждане на гръбначния мозък, болест на Алцхаймер и Паркинсон, множествена склероза, инфаркт на миокарда, хипертония, диабет, автоимунни заболявания и левкемии, горят заболяване и неопластични процеси представляват много не пълен списък от тях) определи уникалните свойства на стволови клетки, което позволява да се създават нови тъкани, вместо, както се смяташе досега, необратимо увредена тъкан зо болно тяло.

Напредъкът на теоретични изследвания на биологията на стволовите клетки в последните 10 години се реализира спонтанно възникващите тенденции, появили регенеративната медицина и пластмаса, която е не само методиката е доста податлив на систематизиране, но също така трябва да бъде такава,. Първата и най-бързо развиваща се област на практическо използване на регенеративен потенциал на стволови клетки е заместител регенеративна терапия и пластмаса. По пътя си много лесно да бъдат проследени в научната литература - от експерименти върху животни с некроза на миокарда, за да работите на последните години, насочена към възстановяване на дефицит, след инфаркт кардиомиоцитите или попълване на загубите от бета-клетките на панкреаса и на допаминергичните неврони на централната нервна система.

Клетъчна трансплантация

Основата на заместването на регенеративно-пластичната медицина е клетъчната трансплантация. Последният трябва да бъде дефиниран като комплекс от медицински мерки, при които организмът на пациента за кратко или дълго време има директен контакт с жизнеспособни клетки с авто-, ало-, изо- или ксеногенен произход. Средството за клетъчна трансплантация е суспензия на стволови клетки или техни производни, стандартизирани с броя на трансплантационните единици. Трансплантационната единица е съотношението на броя на единиците, образуващи колонии в културата, спрямо общия брой на трансплантираните клетки. Методи за провеждане на клетъчна трансплантация: интравенозно, интраперитонеално, подкожно инжектиране на суспензия от стволови клетки или техни производни; инжектиране на суспензия от стволови клетки или техни производни в вентрикулите на мозъка, лимфните съдове или цереброспиналната течност.

Когато алогенна и автоложна трансплантация клетка два принципно различни подходи за методологичен plyuri- изпълнение, мулти- или polipo- tentnogo потенциал на стволови клетки - ин виво или ин витро. В първия случай, въвеждането на стволови клетки в тялото на пациента се извършва без предварително диференциация във втората - след размножаването в култура, и пречистване на насочена диференциация на недиференцирани клетки. Сред многото методологични техники на заместване клетъчна терапия методи на три групи се отличават ясно достатъчно: заместване на костно-мозъчни клетки и кръвни клетки заместващи органи и подмяна на меките тъкани елементи трудно и твърдо тяло (хрущял, кост, сухожилия, сърдечни клапи и кръвоносните съдове от типа капацитивен). Последният ред трябва да се определя като реконструктивна и регенеративната медицина като потенциален стволови клетки диференциация се осъществява на матрицата - биологично инертни или резорбируеми конструкти заместими профилно тяло част.

Друг начин за увеличаване на интензивността на регенеративни процеси и пластмасови в засегнатите тъкани е да мобилизира стволовите собствен тяло ресурси пациента чрез използване на екзогенни растежни фактори като гранулоцит-макрофаги и гранулоцитна колония-стимулиращи фактори. В този случай, стромални връзки разликата води до увеличаване на добива в общата циркулация на хемопоетични стволови клетки, които осигуряват зоната на тъканно увреждане регенераторните процеси поради тяхната присъща гъвкавост.

По този начин методите на регенеративната медицина са насочени към стимулиране на процесите на възстановяване на изгубената функция - било чрез мобилизиране на собствени стволови резерви на болния организъм, или чрез въвеждане на алогенни клетъчни материали.

Важен практически резултат на откриването на ембрионални стволови клетки - Терапевтична клониране се основава на разбирането на механизмите задейства ембриогенезата. Ако оригиналния сигнал за началото на ембриогенезата е набор от предварително иРНК, която е в цитоплазмата на яйцеклетката, въвеждането на ядрото на всички соматични клетки в енуклиран яйцеклетка трябва да разполага с програма за развитието на ембриона. Днес вече знаем, че около 15 000 гени участват в изпълнението на програмата за ембриогенеза. Какво се случва с тях по-късно, след раждането, в период на растеж, зрялост и стареенето? Отговорът на този въпрос беше даден от Доли овцете: те са запазени. Използване на най-модерните методи за изследвания доказват, че възрастни клетки ядро спестяват всички кодове, необходими за образуването на ембрионални стволови клетки, ембрионални зародишни слоя, органогенезата и рестрикционни на съзряване (изход в диференциацията и специализация) клетъчни линии от мезенхимен, екто-, ендо- и мезодермален произход , Терапевтична клониране като тенденция се очертава в най-ранните етапи на развитие, клетъчна трансплантация и предвижда totipotency за връщане собствените соматични клетки на болния да произвежда генетично идентични присадка материал.

Откриването на стволови клетки е започнало "до края", като термин, въведен в биологията и медицината А. Максимов прилага за стволовите клетки на костния мозък, които пораждат всички зрели клетъчни елементи на периферна кръв на. Въпреки това, хематопоетичните стволови клетки, подобно на клетките на всички тъкани на възрастен организъм, също имат диференциран предшественик. Един общ източник на абсолютно всички соматични клетки е ембрионалната стволова клетка. Трябва да се отбележи, че понятията "ембрионални стволови клетки" и "ембрионални стволови клетки" по никакъв начин не са идентични. Ембрионалните стволови клетки бяха изолирани J. Thomson от вътрешната клетъчна маса на бластоцисти и прехвърлени на дълъг живот клетъчна линия. Само тези клетки имат факс "ESC". Leroy Stevens открити ембрионални стволови клетки в мишки, ги описва като "ембрионални плурипотентни стволови клетки", позовавайки се на способността на hESCs да се диференцират в производни на трите зародишни слоя (екто, мезо и ендодермата). Но в същото време всички клетки на ембриона по-късните етапи на развитие са същия корен като би довело до огромен брой клетки, образуващи тялото на възрастен. За да ги дефинираме, ние предлагаме термина "ембрионални плурипотентни прогениторни клетки".

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

Видове стволови клетки

Гръбнакът на съвременната класификация на стволови клетки се основава на принципа на способността разделяне (ефикасност) води до клетъчни линии, които се определят като toti-, plyuri-, мулти-, поли-, би- и unipotency. Тотипотентни, т.е., способността за разтваряне генетично програмирани тялото като цяло, има клетъчна зигота, бластомери и ембрионални стволови клетки (вътрешната клетъчна маса на бластоциста). Друга група тотипотентни клетки, които се образуват при по-късните етапи на развитие на ембриона е представена germenativnymi първични ембрионални клетки на гениталиите (генитални туберкули). Плурипотентност при които podimayut способност да се диференцират в клетки от всеки орган или тъкан, характеризиращ се с ембрионални клетки от три зародишни слоя - екто-, мезо- и ендодермален. Смята се, че мултипотентни, т.е. Способността да образуват всички клетки в специален ред, характеристика на само два клетъчни типа: така наречените мезенхимни стволови клетки, които се образуват в невралната тръба и са предшественици на всички клетки на съединителната бази на тялото, включително и глиални клетки, както и хематопоетични хемопоетични стволови клетки, което води до появата на всички линии от кръвни клетки. Освен това, изолирани би- и unipotent стволови клетки, по-специално прогениторни клетки на миелоидна, лимфоидна, моноцитна и мегакариоцитни хематопоетични микроби. Наличие unipotent стволови клетки ясно доказани от примера на чернодробните клетки - загубата на значителна част от чернодробната тъкан се компенсира от интензивно разделителни диференцирани полиплоидни хепатоцити.

При разработването на всички органи и тъкани се образуват в резултат на пролиферацията и диференциацията на вътрешната клетъчна маса на бластоциста, кои клетки и са в тесен смисъл, тотипотентни ембрионални стволови клетки. Първите изследвания на изолиране на ембрионални стволови клетки бяха проведени Evans, който показа, че бластоцисти имплантирани в мозъка на мишката, пораждат тератокарцином, които клетки с клониране форма линии на плурипотентни ембрионални стволови клетки (оригиналното име на клетките - ембрионални карциномни клетки или съкращението ЗСК - в понастоящем не е приложимо). Тези данни са потвърдени в няколко други проучвания, при които ембрионални стволови клетки се получават чрез култивиране на клетки бластоцисти на мишки и други животни, включително хора.

В близкото литература има повече съобщения за пластичност на стволови клетки, които се считат не само като способността на последния да се диференцират в различни видове клетки в различни етапи на развитие, но също така се подложи на диференцирането (трансдиференциация, retrodifferentiation). Това е разрешено по принцип възможността за връщане на соматичните диференцирани клетки на ембрионално развитие на развитие с рекапитулация (връщане) плурипотентност и нейното прилагане в ре-и до формиране на други видове клетки. Съобщава се, по-специално, че хематопоетичните стволови клетки са способни да образуват transdifferentiate хепатоцити, ендотелни клетки и cardiomyoblasts.

Научната дискусия относно отделянето на стволови клетки от тяхната пластичност продължава, т.е. Терминология и клетъчната трансплантация речника на са в процес на образуване, има незабавен практическо значение, тъй като тя е за използването на пластмасови свойства и способността на стволовите клетки да се диференцират в различни клетъчни линии, установени повечето методи regenerativnoplasticheskoy лекарство.

Броят на публикациите в областта на фундаменталните и приложните проблеми на регенеративната и пластичната медицина бързо нараства. Обхватът на различните методически подходи, насочени към най-оптималното използване на регенеративно-пластичния потенциал на стволови клетки, вече е очертан. Зона на своите жизнени интереси определя кардиолози и ендокринолози, невролози и неврохирурзи, трансплантация на хирурзи и хематолози. Възможностите за пластмасови на стволови клетки търсят решение на неотложните проблеми, офталмолози, ТБ лекарите, пулмолози, нефролози, онколози, генетици, педиатри, гастроентеролози, интернисти и педиатри, хирурзи и акушер-гинеколози - всички представители на съвременната медицина се надяват да получат възможност за лечение все още се счита за фатална болест.

Трансплантацията на клетки е ли "друга панацея" от всички злини?

Този въпрос възниква съвсем правилно сред всички лекари и учени, които обмислят и анализират настоящото състояние на медицинската наука. Ситуацията се усложнява от факта, че от едната страна на полето на научната конфронтация има "здрави консерватори", а от друга - "болни фанатици" на клетъчната трансплантология. Очевидно истината, както винаги, е между тях - на "земя на никой". Без да докосваме въпросите на правото, етиката, религията и морала, нека разгледаме плюсовете и минусите на посочените области на регенеративната и пластичната медицина. "Лекият бриз" на първите научни доклади за терапевтичните възможности на ИСС вече една година след откритието им се превърна в "порив на вятъра", който се въртеше през 2003 г. В "информационното торнадо". Първата поредица от публикации засягаше култивирането на ембрионални стволови клетки, тяхното размножаване и насочена диференциация in vitro.

Оказа се, че за неограничено възпроизводство на ембрионални стволови клетки в култура трябва да се спазват редица условия. В условната среда задължително трябва да присъстват три фактора: интерлевкин-6 (IL-6), фактор на стволови клетки (SCF) и фактор на левкоинхибирането (LIF). В допълнение, ембрионалните стволови клетки трябва да се отглеждат върху субстрат (подхранващ слой от клетки) от ембрионални фибробласти и в присъствието на фетален телешки серум. При тези условия, ESC в културата израстват клонове и образуват ембриоидни тела - агрегати на суспензионни клонове на глобуларни клетки. Най-важната характеристика на ESC клона е, че в културата ембрионалното тяло престава да расте, когато се натрупва в агрегат 50-60, максимум 100 клетки. През този период се установява състояние на равновесие - скоростта на клетъчното делене в клона е равна на скоростта на апоптоза (програмирана клетъчна смърт) в нейната периферия. След достигане на такива динамично равновесие периферни ембриоидни телесни клетки претърпяват спонтанно диференциация (обикновено с образуването на фрагменти ендодерма на жълтък торбичка, ендотелни клетки и ангиобласти) със загуба на totipotency. Следователно, за да се получи достатъчен брой тотипотентен ембрионална клетъчна маса тяло трябва да се разбиват седмично с единица прехвърляне на ембрионални стволови клетки на нова почва - процес доста трудоемък.

Откриването на ембрионални стволови клетки не даде отговор на въпроса какво точно и как стартира програмите за ембриогенеза, кодирани в зиготната ДНК. Остава неясно как се развива програмата на генома в процеса на човешкия живот. В същото време, изучаването на ембрионални стволови клетки, е позволено да се развие концепцията за механизмите на опазване toti-, plyuri- и мултипотентни стволови клетки в своята дивизия. Основната отличителна черта на стволовите клетки е способността им да се саморазпространение. Това означава, че стволови клетки, за разлика от диференцирани разделена асиметрично, един от дъщерните клетки пораждат специализирана клетъчна линия, а втората запазва toti-, plyuri- или мултипотентния геном. Той остава неясно защо и как този процес се извършва в най-ранните етапи на ембриогенезата, когато се раздели на вътрешната клетъчна маса бла stotsisty цяло е тотопотентен и генома на ESC е в dormantnom (сън, заключена) състояние. Ако процесът на дублиране задължително предхожда активирането и експресирането на цял комплекс от гени при разделянето на обикновена клетка, тогава това не се случва, когато се раздели ESC. Отговорът на въпроса "защо" е получено след откриването на вече съществуващите икономически и социални съвети в иРНК (предварително иРНК), част от която се формира още в фоликуларни клетки и се задържа в цитоплазмата на яйцеклетката и зиготата. Второто откритие отговори на въпроса "как": в ESC бяха открити специални ензими, наречени "редактиране". Едитазите изпълняват три основни функции. Първо, те осигуряват алтернативно епигенетично (без участието на генома) четене и дублиране на пред-мРНК. На второ място, в процеса на изпълнение на активирането на предварително иРНК (сплайсинг - изрязване на интрони, т.е. Неактивни региони на РНК, които инхибират синтеза на протеини в иРНК), след което клетката започва сглобяване протеинови молекули. Трето, editazy насърчаване на образуването на вторични мРНК са репресори на генната експресия механизми, които поддържа плътно опаковане на хроматин и неактивни гени. Протеинови продукти, синтезирани върху такива вторични mRNAs и наречени протеин-шумозаглушители или геномни пазители, присъстват в човешките овули.

По този начин се представя механизмът за образуване на безсмъртни клетъчни линии на ембрионални стволови клетки. Просто казано, сигналът за стартиране на програмата за ембриогенеза, чиито начални етапи се състоят в образуването на кремообразна клетъчна маса, идва от цитоплазмата на яйчните клетки. Ако в този етап на вътрешната клетъчна маса на бластоциста, т.е. ESC се изолира от допълнителни регулаторни сигнали, процес клетки самостоятелно възпроизвеждане среща в затворен цикъл без гените на клетъчното ядро (epigenetically). Ако осигурим такава клетка с хранителен материал и я изолираме от външни сигнали, които насърчават диференциацията на клетъчната маса, тя ще се раздели и възпроизведе подобно безкрайно.

Първите резултати от експериментални опити за използване на стволови клетки за трансплантация се оказаха доста впечатляващ, с въвеждането на ембрионални стволови клетки в тъканта в 100% от мишки с имунна система отслабени immunodepressorami случаи водещи до развитието на тумора. Сред неопластични клетки, които са източник на ЕСС диференцирани производни изпълнени екзогенен тотипотентен клетъчен материал, по-специално на неврони, обаче, намалява растежа на тератокарцином стойност на резултатите до нула. В същото време, от L. Stevens, ESK въвежда в коремната кухина, за да образуват големи агрегати в които фрагменти, образувани ембрионален мускул, сърце, коса, кожа, кост, мускул и нервната тъкан. (Хирурзите, които откриха дермоидни кисти, тази снимка трябва да е позната). Интересно е, че суспендираните миши ембриобластични клетки се държат по същия начин: въвеждането им в възрастни тъкани на имунокомпрометирани животни винаги води до образуването на тератокарциноми. Но ако от този тумор се изолира ясна линия от ESC и се вкарва в коремната кухина, отново се образуват специализирани соматични производни на трите ембрионални листа без признаци на канцерогенеза.

По този начин, следващият проблем, който трябваше да бъде решен, беше пречистването на клетъчния материал от примеси на недиференцирани клетки. Въпреки това, дори при много висока ефективност на насочена клетъчна диференциация, до 20% от клетките в културата запазват своя татуотичен потенциал, който, за съжаление, in vivo се реализира при туморен растеж. Друга "прашка" на природата - на везните на везните на медицинския риск е гаранцията за възстановяване на пациента, балансирана с гаранция за неговата смърт.

Взаимоотношението между туморните клетки и по-напредналите в развитието от ембрионални плурипотентни прогениторни клетки (EECC) е много двусмислено. Нашите резултати показват, че EPPK въвеждане в различни трансплантирани тумори при плъхове може да доведе до разпадане на туморната тъкан (Т), бързо повишаване на теглото на тумора (Е) и намаляване (Е-3) или не засяга размерите на спонтанно централната фокална некроза Неопластична тъкан (I, K). Очевидно е, че резултатът от взаимодействието на ЕКРК и туморните клетки се определя от общия набор от цитокини и растежни фактори, продуцирани от тях in vivo.

Забележително е, че ембрионални стволови клетки канцерогенност в отговор на контакт с тъканите на организма възрастен, напълно приравнени към клетъчната маса на ембриона, се изгражда във всички органи на плода. Такива химери, състоящи се от вътрешни ембрионални клетки и донорни ЕСС, се наричат алофенични животни, въпреки че всъщност те не са фенотипни химери. Максималната клетъчна химеризация, когато се въвежда ESC в ранен ембрион, претърпява хемопоетична система, кожа, нервна тъкан, черен дроб и тънко черво. Представени са случаи на химеризация на генитални органи. Единствената недосегаема зона за ESA беше първичните полови клетки.

Тоест, ембрионът съхранява генетичната информация на своите родители, която защитава чистотата и продължаването както на рода, така и на видовете.

Блокада разделяне началото на ембрионални клетки, чрез прилагане tsitoklazina ембрионални стволови клетки в бластоцист води до развитие на ембриона, при който първични полови клетки, като всички останали, са формирани от донори ембрионални стволови клетки. Но в този случай ембрионът е напълно донор, генетически чужд на организма на заместващата майка. Механизмите на такъв естествен блок за потенциалната възможност за смесване на собствена и чужда наследствена информация все още не са изяснени. Може да се приеме, че в този случай се прилага програма за апоптоза, чиито детерминанти все още не са известни.

Трябва да се отбележи, че ембриогенезата на животни от различни видове никога не се съгласи: изпълнението на програмата донор на органогенезата в тялото на реципиента ембрионални хетерогенните ембрионални стволови клетки убива ембриона в утробата и се резорбира. Следователно, наличието на химери "плъх-миши", "прасе крава", "Rat Man" трябва да се разбира като клетки, но не и морфологичен мозаицизъм. С други думи, въвеждането на ESC един вид на бластоцист бозайник друг вид винаги се развива потомство на видовете майки, кой от техните собствени клетъчни тела се намират почти всички включвания, а понякога и групи от структурни и функционални единици, състоящи се от генетично чужд материал, получени hESCs. Не можем да приемем понятието "хуманизирано naya pig "като обозначение на определено чудовище, надарено с разума или външни признаци на човек. Това е само животно, част от клетките на тялото на която идва от прасетата на човешките ESC, инжектирани в бластоциста.

Перспективата за използване на стволови клетки

Отдавна е известно, че заболявания, свързани с хематопоетични клетки genopatologiey и лимфоидните линии често се отстраняват след алогенна трансплантация на костен мозък. Заместването собствен хематопоетична тъкан на нормални клетки, генетично свързана донор води до частично, а понякога и пълно възстановяване на пациента. Сред генетични заболявания, които се лекуват с алогенна трансплантация на костен мозък, трябва да се отбележи синдром, комбиниран имунодефицит, Х-свързана агамаглобулинемия, хронична грануломатоза, синдром на Wiskott-Aldrich, болест на Гоше и Harlera, адренолевкодистрофия, метахроматична левкодистрофия, сърповидно-клетъчна анемия, таласемия, анемия Фанкони и СПИН. Основният проблем при използването на алогенна трансплантация на костен мозък за лечение на заболявания, свързани с избора на HbA съвместим донор, успешно търсене, която трябва да бъде средно 100,000 проби са били въведени донор на хемопоетични тъкан.

Генна терапия позволява да се коригира генетичен дефект директно в хематопоетични стволови клетки на пациента. На теория, генна терапия предлага същите предимства при лечението на генетични заболявания на хематопоетични и че алогенна трансплантация на костен мозък, но без всички възможни имунологичните усложнения. Това обаче изисква техника, която ви позволява да изпълнява ефективно пълния ген в хемопоетични стволови клетки и да се поддържа необходимото ниво на проява, която за някои видове наследствени заболявания може да не е много висока. В този случай, дори малка попълване дефицитен ген протеинов продукт дава положителен клиничен ефект. По-специално, хемофилия В за възстановяване на вътрешния механизъм на кръвосъсирването е достатъчна 10-20% от нормалното ниво на фактор IX. Генетичната модификация на автоложни клетки материал е била успешна в експерименталната gemiparkinsonizme (едностранна унищожаване на допаминергични неврони). Трансфекция на ембрионални фибробласти плъх с ретровирусен вектор, съдържащ тирозин хидроксилаза ген условие допамин синтез в ЦНС: интрацеребрално приложение трансфектирани фибробласти драстично намалява интензитета на клиничните прояви на експериментален модел на болестта на Паркинсон при експериментални животни.

Тъй като използването на стволови клетки за генна терапия на човешки заболявания постави много предизвикателства за лекарите и експериментатори. Проблемни аспекти на генна терапия са свързани с развитието на безопасно и ефективно ген транспортна система в клетката мишена. В момента, ефективността на генен трансфер в големи клетки на бозайници е много ниско (1%). Методично този проблем е решен по различен начин. Ин витро генен трансфер е трансфекцията на генетичен материал в клетките на пациента в култура, и тяхното последващо връщане на пациента. Този подход следва да се счита оптимално при използване на гените, въведени в костния мозък стволови клетки, тъй като методи за трансфер хематопоетични клетки на организма в култура и обратно достатъчно добре развита. В повечето случаи, генен трансфер в хематопоетични клетки ин витро се използват retrovi-подреждания. Въпреки това, по-голямата част на хемопоетични стволови клетки, е в състояние на покой, което прави трудно за транспортиране на генетичната информация, с помощта на ретровируси и изисква нови начини на ефективни транспортни гени в стволови клетки dormantnye. В момента такива методи на генен трансфер, трансфекция, директно микроинжектиране на ДНК в клетки, липофекция, електропорация, "генна пушка", механична връзка с помощта на стъклени перли, трансфекция хепатоцитен рецептор съединение от ДНК с asialoglycoproteins и аерозолно прилагане на трансгена в алвеоларна клетъчна епител на бял дроб. Ефективността на ДНК трансфер от тези методи е 10,0-0,01%. Думата друга, в зависимост от начина на приложение на генетичната информация, успех може да се очаква на 10 пациенти на 100, или при 1 пациент от 10 пациенти, LLC. Очевидно е, че една ефективна и в същото време, все още предстои да бъдат разработени най-сигурният метод за терапевтично генен трансфер.

Фундаментално различно решение на проблема с отхвърляне на алогенна клетка материал в трансплантацията на клетка е използването на високи дози ембрионални плурипотентни стволови клетки, за да се постигне контрол ефект преинсталиране антигенен хомеостазата на възрастен (ефект Kukharchuk-Radchenko-SIRMAN), същността на което се състои в индуцирането на имунологична толерантност чрез създаване на нова база имунокомпетентни клетки, докато препрограмира антигенната система за домашен контрол застой. След високи дози EPPK последните определен в тъканите на тимуса и костния мозък. В EPPK тимусната повлиян специфичен микросреда диференцират в дендритно, interdigitatnye клетки и епителни-стромален елементи. По време на диференциация EPPK в тимуса на получателя, заедно със собствени молекули на главния хистосъвместим комплекс (МНС), изразено МНС молекули, които са генетично определена в донорни клетки, т.е., той е разположен двоен стандарт МНС молекули, на която се реализира положителна и отрицателна селекция на Т-лимфоцити.

По този начин, ефекторната връзката актуализиране на имунната система на организма на реципиента се осъществява чрез известни механизми на положителна и отрицателна селекция на Т лимфоцити, но чрез двоен стандарт МНС молекули - реципиент и донор EPPK.

Препрограмиране на имунната система, като EPPK не само дава възможност за клетъчна трансплантация без допълнително продължителна употреба на имуносупресивни лекарства, но и отваря напълно нови перспективи в лечението на автоимунни заболявания, както и осигурява опора за развитието на нови идеи в процеса на остаряването на човека. За разбирането ни за стареене механизми предложи теорията на изчерпване на стволови пространства на тялото. Според основната позицията на теорията, стареене е постоянен даунсайзинг стволови пространства организъм, под което се разбира съвкупност от регионални ( "за възрастни"), стволови клетки (мезенхимни, нервно, на хемопоетични стволови клетки, стволови клетки на кожата, храносмилателния тракт, ендокринната епител, пигментни клетки цилиарното гънки и др.), клетъчна загуба на предоставения ви подходящ процес на ремоделиране на тъканите в тялото. Ремоделиране на тялото - тази актуализация клетъчен състав на тъкани и органи, дължащи се на мястото на стволови клетки, която продължава през целия живот на многоклетъчен организъм. Броят на стволови клетки в пространствата се определя генетично, който определя границите на размера (пролиферативен капацитет) на всеки мозъчния пространство. На свой ред, стволови размери определят скоростта на стареене на пространствата на отделните органи, тъкани и органи и системи. След изчерпване на стволови клетки интензитет резервни пространства и скоростта на стареене многоклетъчен организъм определя от механизмите на стареене соматични диференцирани клетки в рамките Hayflick.

Следователно, на етапа на постнаталното онтогениране, разширяването на стеблото може не само да увеличи значително продължителността, но и да подобри качеството на живот чрез възстановяване на потенциала за ремоделиране на тялото. За да се постигне увеличаване на стволови пространства може да се постигне чрез прилагане на големи дози алогенни плурипотентни ембрионални стволови клетки, предвидени едновременно препрограмира имунната система на реципиента, че в експеримента значително увеличава продължителността на живота на възрастните мишки. 

Теорията за изчерпването на стеблото може да промени съществуващите концепции не само за механизмите на стареене, но и за болестта, както и последиците от нейното медико-цитотоксично лечение. По-специално, болестта може да се развие в резултат на патологията на клетките в стебловите пространства (онкопатология). Изчерпването на резервата от мезенхимни стволови клетки разстройва процесите на ремоделиране на съединителната тъкан, което води до появата на външни признаци на старост (бръчки, крехкост на кожата, целулит). Изчерпването на стеблото на ендотелните клетки предизвиква развитие на артериална хипертония и атеросклероза. Първоначално, малкият размер на пространственото пространство на тимуса определя неговата ранна възрастова инволюция. Преждевременното стареене е следствие от първоначалното патологично намаляване на размера на всички стволови пространства на тялото. Лекарственото и нефармакологичното стимулиране на запасите от стволови клетки подобрява качеството на живот, като намалява неговата продължителност, тъй като намалява размера на стеблото. Ниската ефективност на съвременните геропротектори се дължи на защитния им ефект върху стареещите диференцирани соматични клетки, а не върху стволовите пространства на тялото.

В заключение, за пореден път отбелязваме, че регенеративно-пластичната медицина е нова посока в лечението на човешките заболявания въз основа на използването на регенеративно-пластичния потенциал на стволовите клетки. Така при пластичност се отнася до способността на екзогенни или ендогенни стволови клетки се имплантират и да доведат до нови специализирани клетъчни зеле в областите, увредената тъкан от тялото на пациента. Обект рекуперативно пластмаса лекарство - много нелечими фатално заболяване при хората, наследствена аномалия, заболяване, за което се постига традиционната медицина само симптоматично действие, както и анатомични дефекти в тялото, който е насочен към възстановяването rekonstruktivnoplasticheskaya регенеративната хирургия. Първите опити да се пресъздаде цялата и в същото време пълни функционални органи от стволови клетки, по наше мнение, е твърде рано да се направи отделна зона на практическа медицина. Предметът на регенеративната и пластичната медицина са стволовите клетки, които в зависимост от източника на тяхното производство имат различен регенеративно-пластичен потенциал. Методологията на регенеративно-пластичната медицина се основава на трансплантацията на стволови клетки или техни производни.