Sel stem dan ubat plastik regeneratif

Pada masa ini, beberapa pengamal menyedari perkembangan arah baru dalam rawatan penyakit yang tidak boleh diubati oleh perubatan tradisional dan bukan tradisional. Ini mengenai ubat plastik regeneratif, berdasarkan penggunaan potensi pertumbuhan semula sel stem. Sekitar arah yang berkembang, perbincangan saintifik yang tidak pernah berlaku sebelum ini dan hullabaloo pseudoscientific, sebahagian besarnya dicipta oleh hyperbole maklumat World Wide Web. Dalam masa yang singkat, makmal menguji kemungkinan terapeutik sel stem telah melampaui eksperimen dan telah aktif diperkenalkan dalam amalan perubatan yang telah menjana banyak masalah saintifik, etika, rancangan agama, undang-undang dan perundangan. Institusi kerajaan dan awam telah jelas tidak bersedia untuk kelajuan peralihan sel stem daripada hidangan Petri dalam sistem pentadbiran intravena, yang tidak memberi manfaat kepada masyarakat secara keseluruhannya, dan manusia penderitaan konkrit. Dalam kuantiti dan kualiti maklumat mengenai jumlah sel stem yang tidak dapat dibayangkan tidak mudah untuk memahami peluang dan profesional (di mana terdapat sebenarnya tidak, kerana semua orang sedang mencuba untuk menguasai satu trend baru sains sendiri), apatah lagi doktor, tidak terlibat secara langsung dalam bidang perubatan regenerativnoplasticheskoy.

[1], [2], [3]

Mengapa kita memerlukan eksperimen seperti itu dan adakah mereka memerlukan apa-apa?

Pada pandangan pertama, penciptaan interspecies sel chimeras adalah hasil daripada imaginasi tidak terkawal terlupa pada Bioetika saintis fanatik. Walau bagaimanapun, pendekatan ini secara signifikan memperluaskan pengetahuan asas embriogenesis, kerana ia membenarkan kita mengira jumlah sel yang diperlukan untuk organogenesis (pembentukan hati, otak, kulit, organ sistem imun). Di samping itu (mungkin ini adalah perkara utama dalam biologi ESC), ahli genetik mempunyai alat unik mereka dengan bantuan yang mana penyejukan embrio dapat mewujudkan tujuan fungsi gen. Pertama, teknik khas knockout dua kali dalam ESC adalah "mematikan" sepasang gen yang disiasat. Kemudian ESC tersebut disuntik ke dalam blastocyst dan memantau perubahan yang berlaku di dalam embrio chimerik yang sedang berkembang. Oleh itu ditubuhkan gen fungsi sf-1 (pembangunan kelenjar kemaluan dan adrenal), URT-l (tab buah pinggang) muoD (pembangunan otot rangka), gata-l-4 (tab erythro- dan lymphopoiesis). Di samping itu, dalam ESC haiwan makmal, adalah mungkin untuk memperkenalkan (pemindahan) gen manusia yang belum dikaji untuk menentukan fungsi mereka dengan bantuan embrio chimeric.

Tetapi, sebagai peraturan, justifikasi eksperimen dengan mendapatkan pengetahuan asas yang baru tidak memenuhi sokongan para penonton yang luas. Marilah kita berikan satu contoh nilai chimerization yang diterapkan dengan bantuan ESC. Pertama sekali, ini adalah xenotransplantasi, iaitu, pemindahan organ-organ haiwan kepada manusia. Dalam teori, penciptaan chimeras sel "manusia babi" membolehkan anda untuk mendapatkan haiwan lebih dekat antigen ciri-ciri ESCS penyumbang yang keadaan klinikal yang berbeza (diabetes, sirosis hati) boleh menyelamatkan nyawa orang yang sakit. Benar, untuk ini anda harus terlebih dahulu belajar bagaimana untuk memulangkan harta totipotensi kepada genom sel somatik yang matang, dan selepas itu ia boleh diperkenalkan ke dalam embrio babi yang sedang berkembang.

Hari ini harta ESC dalam keadaan budaya khas berkongsi hampir selama-lamanya digunakan untuk menghasilkan jisim sel totipotent dengan pembezaan berikutnya ke dalam sel-sel khusus, sebagai contoh neuron dopaminergic, yang kemudiannya dipindahkan kepada pesakit dengan penyakit Parkinson. Dalam pemindahan ini sentiasa didahului oleh pembezaan diarahkan jisim sel ini perlu bagi rawatan sel khusus dan pembersihan yang kedua dari unsur-unsur sel dibezakan.

Seperti yang ternyata kemudian, ancaman karsinogenesis bukan satu-satunya halangan di jalan pemindahan sel. ESC secara spontan dalam badan embrio dibezakan heterogen, iaitu, untuk membentuk derivatif Pelbagai bahagian sel (neuron, keratinosit, fibroblas, sel-sel endothelial). Dalam bidang pandangan mikroskop dalam kes ini, cardiomyocytes diperuntukkan antara fenotip berbeza sel-sel, setiap yang dikurangkan dalam irama. Walau bagaimanapun, bagi rawatan pesakit perlu mempunyai penduduk tulen sel: neuron - strok, cardiomyocytes - infarksi miokardium, pankreas β-sel - kencing manis, keratinosit - terbakar, dan lain-lain

Peringkat seterusnya dalam pembangunan pemindahan sel telah dikaitkan dengan pembangunan teknologi untuk menghasilkan jumlah yang mencukupi (berjuta-juta sel) daripada populasi sel tulen. Carian faktor yang menyebabkan perbezaan diarahkan hESCs, memakai watak empirikal sebagai urutan sintesis kekal tidak diketahui semasa embriogenesis. Pertama, ia telah mendapati bahawa pembentukan yolk adalah disebabkan dengan menambah kepada budaya hESCs kem dan asid retinoic itu. Bahagian sel hematopoietic terbentuk apabila 1L-3 yang sederhana, SCF faktor pertumbuhan fibroblast pengkulturan (FGH), faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF-1), faktor 1L-6 dan granulocyte koloni merangsang (G-CSF). Sel-sel sistem saraf terbentuk daripada hESCs selepas penyingkiran LIF dan lapisan fibroblast, yang bertindak feeder. Selepas rawatan dengan asid retinoic di hadapan janin ESK anak lembu serum mula membezakan ke dalam neuron dan cardiomyocytes telah disediakan dengan penambahan dimetil sulfoxide (DMSO), yang membolehkan sasaran penghantaran molekul isyarat hidrofobik ke dalam nukleus sel. Oleh itu pengumpulan dalam medium budaya spesies oksigen reaktif, serta rangsangan elektrik pembentukan digalakkan untuk cardiomyocytes contractile matang.

Daya dan alat yang besar telah dibelanjakan untuk mencari syarat bagi pembezaan ESC ke dalam sel-sel pankreas yang menghasilkan insulin. Walau bagaimanapun, ia menjadi jelas bahawa beberapa baris khusus β-sel sel-sel pankreas, sel-sel sistem imun dan endokrin, adipocytes) tidak timbul dari ESCS dalam rangsangan mereka pada prinsip "satu-merangsang faktor -. Satu baris sel" Prinsip ini ternyata hanya berlaku untuk beberapa garisan sel yang terhad. Khususnya, pembentukan neuron boleh disebabkan oleh asid retinoic talian sel otot - pertumbuhan yang mengubah faktor-β (TCP-β), talian Erythroid - 1L-6, monosit-mieloid talian - 1L-3. Dan kesan faktor-faktor ini pada pembezaan ESC bergantung sepenuhnya kepada dos.

Memasuki fasa gabungan faktor pertumbuhan carian yang menggalakkan ESC di peringkat akhir embriogenesis untuk membentuk mesoderm itu (sumber cardiomyocytes, otot rangka, tubul epitelium, mieloeritropoeza dan sel-sel otot licin), ektoderma (epidermis, neuron, retina) dan endoderm (epitelium usus kecil dan kelenjar yg mengeluarkan, pneumocytes). Alam semula jadi, kerana ia terpaksa penyelidik untuk bergerak ke hadapan di atas jalan embriogenesis, mengulangi langkahnya dalam piring petri, menjadikannya mustahil untuk segera dan mudah mendapatkan hasil yang dikehendaki. Dan gabungan tersebut faktor pertumbuhan telah ditemui. Activin A dalam kombinasi dengan TGF-β terbukti menjadi perangsang kuat pembentukan sel-sel dari hESCs mesodermal, manakala menyekat ento- pembangunan dan ektoderma. Asid retinoic, serta gabungan isyarat tulang sumsum morphogenetic protein (BMP-4) dan faktor pertumbuhan epidermal (EGF) diaktifkan proses sel ecto- dan mesoderm, menghentikan pembangunan endoderm itu. Pertumbuhan intensif sel semua tiga lapisan germa diperhatikan dengan pendedahan serentak kepada ESC dua faktor - faktor pertumbuhan hepatosit (NGF), dan faktor pertumbuhan saraf.

Oleh itu, bagi baris sel yang relevan mesti memindahkan sel-sel stem embrionik pada langkah membentuk sel-sel lapisan germa, dan kemudian memilih gabungan baru faktor pertumbuhan mampu untuk mendorong pembezaan diarahkan ecto-, meso- dan endodermal ke dalam sel-sel khusus yang diperlukan untuk pemindahan pesakit. Bilangan gabungan faktor pertumbuhan pada hari ini dalam beribu-ribu, sebahagian besar daripada mereka adalah dipatenkan, ada yang tidak didedahkan syarikat bioteknologi.

Ia adalah giliran tahapan pemurnian sel-sel yang diperoleh dari kekotoran sel yang tidak dibedakan. Sel-sel yang dibezakan dalam budaya dilabelkan dengan penanda sel-sel sel dewasa dan dilalui penyusun imunophenotypic laser berkelajuan tinggi. Rasuk laser menemui mereka dalam aliran sel biasa dan diarahkan di sepanjang laluan berasingan. Bahan sel yang diperolehi dimurnikan diperolehi oleh haiwan makmal. Sudah tiba masanya untuk menilai keberkesanan penggunaan derivatif ESK terhadap model penyakit dan proses patologi. Satu model sedemikian adalah penyakit Parkinson eksperimen, yang diterbitkan dengan baik dalam haiwan dengan sebatian kimia yang menghancurkan neuron dopaminergik. Oleh kerana penyakit yang mendasari pada manusia adalah defisit yang diperoleh neuron dopaminergik, penggunaan terapi sel pengganti dalam kes ini adalah patogenetika yang dibenarkan. Pada haiwan dengan hemiparkinsonisme eksperimen, kira-kira separuh daripada neuron dopaminergik yang berasal dari ESC dan dimasukkan ke dalam struktur otak terselamat. Ini sudah cukup untuk mengurangkan secara signifikan manifestasi klinikal penyakit ini. Percubaan untuk memulihkan fungsi struktur SSP yang rosak semasa strok eksperimen, trauma dan fraktur tali tulang belakang juga agak berjaya.

Walau bagaimanapun, perlu memberi perhatian kepada fakta bahawa hampir semua kes-kes permohonan berjaya derivatif dibezakan daripada ESC untuk pembetulan patologi eksperimen diambil dalam tempoh yang akut keadaan tidak normal simulasi. Keputusan jangka panjang rawatan tidak begitu meyakinkan: 8-16 bulan, kesan positif pemindahan sel hilang atau menurun secara drastik. Alasan untuk ini cukup difahami. Pembezaan sel-sel dipindahkan dalam vitro atau dalam loco HTC tidak dapat tidak membawa kepada ungkapan penanda sel keasingan genetik yang menimbulkan serangan imun dengan organisma penerima. Untuk menyelesaikan masalah ketidakserasian imunologi menggunakan immunosuppression tradisional, yang bermula ujian klinikal selari dengan melaksanakan transdifferentiation pembetulan potensi dan genetik tidak menyebabkan konflik imun autologous sel hematopoietic dan mesenchymal stem.

Apakah ubat plastik regeneratif?

Evolusi telah mengenal pasti dua pilihan utama untuk menyiapkan hayat sel - nekrosis dan apoptosis, yang pada tahap tisu sesuai dengan proses percambahan dan pertumbuhan semula. Percambahan boleh dianggap sebagai sejenis pengorbanan, semasa mengisi kecacatan tisu yang rosak berlaku disebabkan digantikan oleh elemen penghubung: mengekalkan integriti struktur, bahagian badan yang telah kehilangan fungsi organ yang terjejas, yang menentukan pembangunan seterusnya jawapan pampasan untuk hipertropi atau hiperplasia struktur dan elemen fungsi yang tidak rosak yang tinggal. Tempoh hilang upaya panjang bergantung kepada jumlah lesi struktur yang disebabkan oleh perubahan utama dan faktor-faktor sekunder, maka dalam kebanyakan kes decompensation berlaku, kemerosotan tajam dan memendekkan kehidupan manusia. Regeneration menyediakan proses pembentukan semula fisiologi, iaitu, penggantian penuaan dan mati di atas mekanisme kematian sel semula jadi (apoptosis) sel dengan yang baru, yang diperolehi daripada rizab sel stem dalam badan manusia. Dalam proses pertumbuhan semula reparative juga terlibat sumber berpunca ruang sel yang, bagaimanapun, digerakkan dalam keadaan patologi yang berkaitan dengan kecederaan penyakit atau tisu yang memulakan kematian sel oleh mekanisme necrotic.

Perhatian saintis, doktor, akhbar, televisyen, dan orang ramai kepada masalah belajar biologi sel stem embrio (ESCS) adalah kerana, di atas semua, berpotensi tinggi dengan sel itu, atau seperti yang kita panggil ia, rawatan regeneratif dan plastik. Kaedah penggubalan untuk rawatan penyakit manusia yang teruk (patologi degeneratif sistem saraf pusat, otak dan kecederaan saraf tunjang, Alzheimer dan Parkinson, sklerosis berbilang, infarksi miokardium, tekanan darah tinggi, kencing manis, penyakit autoimun dan leukemia, membakar penyakit dan proses neoplastic membentuk jauh bukan senarai lengkap mereka) meletakkan sifat-sifat unik sel stem, yang membolehkan untuk mencipta tisu-tisu baru dan bukan, seperti yang difikirkan sebelumnya, tak boleh balik rosak zo tisu badan yang sakit.

Kemajuan kajian teori biologi sel stem dalam 10 tahun yang lalu telah menyedari trend secara spontan muncul baru muncul perubatan regeneratif dan plastik, yang bukan sahaja kaedah yang agak bersetuju dengan sistematisasi, tetapi juga perlu menjadi seperti. Bidang pertama dan paling pesat membangun penggunaan praktikal potensi pertumbuhan semula sel stem telah menjadi pengganti terapi regeneratif-plastik. Cara beliau dengan mudah dapat dikesan dalam penulisan saintifik - dari eksperimen ke atas haiwan dengan nekrosis miokardium untuk kerja-kerja beberapa tahun kebelakangan ini, yang bertujuan untuk memulihkan kekurangan selepas infarksi myocytes jantung atau penambahan kerugian β-sel pankreas dan neuron dopaminergic sistem saraf pusat.

Pemindahan sel

Asas penggantian ubat plastik regeneratif adalah pemindahan sel. Yang terakhir harus ditakrifkan sebagai suatu kompleks langkah-langkah perubatan di mana untuk jangka masa pendek atau panjang, organisma pesakit mempunyai hubungan langsung dengan sel yang berdaya maju dari auto-, allo-, iso- atau asal xenogeneik. Cara transplantasi sel adalah penggantungan sel stem atau derivatifnya, diseragamkan oleh bilangan unit pemindahan. Unit transplantasi adalah nisbah bilangan unit penjanaan jajahan dalam budaya kepada jumlah sel yang dipindahkan. Kaedah untuk melakukan pemindahan selular: suntikan intravena, intraperitoneal, suntikan subkutaneus bagi penggantungan sel stem atau derivatifnya; suntikan penggantungan sel stem atau derivatifnya ke ventrikel otak, saluran limfa atau cecair serebrospinal.

Apabila allogeneic dan pemindahan sel autologous dua pendekatan asas yang berbeza untuk pelaksanaan plyuri- metodologi, potensi tentnogo berbilang atau polipo- sel stem - in vivo atau in vitro. Dalam kes pertama, pengenalan sel stem dalam badan pesakit dijalankan tanpa pembezaan awal dalam kedua - pendaraban selepas dalam budaya, dan pembersihan pembezaan mengarahkan sel-sel dibezakan. Antara banyak teknik metodologi kaedah terapi penggantian sel daripada tiga kumpulan dibezakan dengan jelas cukup: penggantian sel-sel sum-sum tulang dan sel-sel darah organ gantian dan unsur-unsur badan keras dan pejal penggantian tisu lembut (rawan, tulang, tendon, injap jantung dan saluran darah jenis kapasitif). Baris terakhir harus ditakrifkan sebagai rekonstruktif dan perubatan regeneratif potensi pembezaan sel stem dijelaskan matriks - satu konstruk biologi lengai atau resap diganti bahagian badan berbentuk.

Satu lagi cara untuk meningkatkan intensiti proses penjanaan semula dan plastik dalam tisu terjejas adalah untuk menggerakkan badan stem pesakit sumber sendiri dengan menggunakan faktor pertumbuhan luaran seperti granulocyte-macrophage dan granulocyte perangsang koloni faktor. Dalam kes ini, bon stromal jurang membawa kepada peningkatan dalam hasil dalam edaran umum sel stem hemopoietic, yang menyediakan zon proses penjanaan semula kecederaan tisu kerana fleksibiliti yang wujud mereka.

Oleh itu, kaedah ubat regeneratif bertujuan untuk merangsang proses pemulihan fungsi yang hilang - sama ada melalui pengerahan rizab batang sendiri dari organisma yang berpenyakit, atau dengan pengenalan bahan selular allogenic.

Satu hasil yang praktikal yang penting pembukaan sel-sel stem embrionik - Pengklonan terapeutik adalah berdasarkan pemahaman mekanisme mencetuskan embriogenesis. Jika isyarat asal untuk permulaan embriogenesis adalah satu set pra-mRNA, yang berada dalam sitoplasma oosit, pengenalan teras sel-sel somatik ke dalam sel telur enucleated mesti menjalankan program pembangunan embrio. Hari ini kita sudah tahu bahawa dalam pelaksanaan program embriogenesis itu melibatkan kira-kira 15,000 gen. Apa yang berlaku kepada mereka kemudian, selepas kelahiran, dalam tempoh pertumbuhan, kematangan dan penuaan? Jawapan untuk soalan ini diberikan oleh Dolly domba: mereka dipelihara. Menggunakan kaedah yang paling moden kajian terbukti bahawa sel-sel dewasa nukleus adalah menyimpan semua kod yang diperlukan untuk pembentukan sel-sel stem embrionik, lapisan germa embrio, organogenesis dan sekatan kematangan (keluar dalam pembezaan dan pengkhususan) baris sel mesenchymal, ecto-, endo- dan asal mesodermal . Pengklonan terapeutik sebagai trend yang telah muncul dalam peringkat awal pembangunan, pemindahan sel dan memperuntukkan totipotency kembali sel-sel somatik sendiri orang yang sakit untuk menghasilkan bahan rasuah genetik yang serupa.

Penemuan sel stem telah mula "hingga akhir" sebagai satu istilah yang dicipta dalam Biologi dan Perubatan A. Maximov digunakan untuk sel-sel stem sumsum tulang yang menimbulkan semua unsur-unsur sel matang darah periferal. Walau bagaimanapun, sel-sel stem hematopoietik, seperti semua sel-sel tisu organisma dewasa, juga, mempunyai sendiri, pendahulu kurang berbeza itu. Sumber biasa benar-benar semua sel somatik adalah sel stem embrio. Perlu diingatkan bahawa konsep "sel-sel stem embrionik" dan "sel-sel stem embrionik" tidak sama. Sel-sel stem embrionik telah diasingkan J. Thomson dari jisim sel dalaman blastocysts dan dipindahkan ke baris sel hidup lama. Hanya sel-sel ini mempunyai fakssil "ESC". Leroy Stevens ditemui sel-sel stem embrio tikus, menggambarkan mereka sebagai "sel-sel stem pluripotent embrio", merujuk kepada keupayaan hESCs untuk membezakan ke dalam derivatif bagi ketiga-tiga lapisan germa (Ecto, meso dan endoderm). Tetapi pada masa yang sama sel-sel embrio peringkat akhir pembangunan adalah batang yang sama seperti yang telah dijanjikan sejumlah besar sel-sel yang membentuk tubuh orang dewasa. Untuk menentukan mereka, kami mencadangkan istilah "embrio sel-sel leluhur pluripotent."

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

Jenis sel stem

Tulang belakang kepada klasifikasi moden sel stem berdasarkan prinsip keupayaan pemisahan (potensi) menimbulkan bahagian sel, iaitu, didefinisikan sebagai toti-, plyuri-, pelbagai, lebih dr satu, Bi dan unipotency. Totipotent, iaitu, keupayaan untuk menyusun semula badan yang secara genetik diprogramkan secara keseluruhannya, mempunyai zigot sel, blastomer dan sel-sel stem embrio (jisim sel dalaman blastosista). Satu lagi kumpulan sel totipotent yang terbentuk di peringkat akhir pembangunan embrio dibentangkan germenativnymi sel-sel embrio utama kawasan kemaluan (tubercles kemaluan). Pluripotency di mana keupayaan podimayut untuk membezakan ke dalam sel-sel mana-mana organ atau tisu, dicirikan oleh sel-sel embrio daripada tiga lapisan germa - ecto-, meso- dan endodermal. Adalah dipercayai bahawa multipotent, iaitu keupayaan untuk membentuk mana-mana sel-sel dalam talian khusus, ciri-ciri hanya dua jenis sel: yang dipanggil sel-sel mesenchymal stem, yang terbentuk di puncak neural dan merupakan prekursor semua sel-sel asas penghubung badan, termasuk sel-sel glial, serta sel-sel stem hematopoietic hematopoietic, yang membawa kepada semua bahagian sel darah. Tambahan pula, terpencil sel-sel stem Bi dan unipotent, terutamanya sel-sel leluhur mieloid, limfoid, monocytic dan kuman hematopoietic megakaryocytic. Kewujudan sel-sel stem unipotent terbukti dengan jelas oleh contoh sel-sel hati - kehilangan sebahagian besar daripada tisu hati itu pampasan oleh pemisah intensif dibezakan hepatosit polyploid.

Dalam pembangunan semua organ-organ dan tisu terbentuk hasil daripada percambahan dan pembezaan jisim sel dalaman blastocyst, yang sel-sel dan, dalam erti kata yang sebenar, totipotent sel-sel stem embrio. Kajian pertama di pengasingan sel-sel stem embrionik telah dilakukan Evans, yang menunjukkan bahawa blastocysts diimplan di dalam otak tetikus, memberi teratocarcinoma naik, mana sel-sel dengan garis bentuk pengklonan sel-sel stem embrionik pluripotent (nama asal sel-sel - sel karsinoma embrio atau singkatan ECC - dalam pada masa ini tidak berkenaan). Data-data ini disahkan dalam beberapa kajian lain di mana sel-sel stem embrionik telah diperolehi oleh pengkulturan sel blastocysts tikus dan haiwan lain, termasuk manusia.

Dalam kesusasteraan baru-baru ini terdapat lebih laporan keplastikan sel-sel stem, yang dianggap bukan sahaja sebagai keupayaan yang kedua untuk membezakan ke dalam jenis sel yang berbeza di pelbagai peringkat pembangunan, tetapi juga menjalani dedifferentiation (transdifferentiation, retrodifferentiation). Yang dibenarkan pada dasarnya kemungkinan kembali sel-sel dibezakan somatik pada peringkat perkembangan embrio dengan (pulang) pluripotency rekapitulasi dan pelaksanaannya dalam perbezaan semula untuk membentuk lain-lain jenis sel. Dilaporkan, khususnya, bahawa sel-sel stem hematopoietic mampu membentuk hepatosit transdifferentiate, sel-sel endothelial dan cardiomyoblasts.

Perdebatan saintifik kepada pemisahan sel-sel stem oleh keplastikan mereka berterusan, iaitu, istilah dan pemindahan sel glossary sedang dalam proses pembentukan, ia mempunyai kepentingan praktikal serta-merta, kerana ia adalah mengenai penggunaan sifat-sifat plastik dan keupayaan sel-sel stem untuk membezakan ke dalam pelbagai bahagian sel ditubuhkan kebanyakan kaedah regenerativnoplasticheskoy perubatan.

Beberapa penerbitan dalam bidang masalah asas dan digunakan perubatan regeneratif dan plastik meningkat dengan cepat. Telah menetapkan skop pelbagai pendekatan metodologi yang bertujuan untuk penggunaan terbaik potensi penjanaan semula dan plastik sel stem. Zon kepentingan utama telah dipilih pakar kardiologi dan pakar endokrinologi, neurologi dan pakar bedah neuro, pakar bedah pemindahan dan Pakar Hematologi. Kemungkinan plastik sel stem mencari penyelesaian kepada masalah-masalah mendesak pakar mata, doktor TB, Pakar Pulmonologi, pakar nefrologi, pakar onkologi, pakar genetik, pakar kanak-kanak, gastroenterologi, internists dan pakar kanak-kanak, pakar bedah dan pakar obstetrik-pakar ginekologi - semua wakil-wakil perubatan moden berharap untuk mendapatkan kemungkinan untuk sembuh masih dianggap sebagai penyakit yang membawa maut.

Adakah transplantasi sel yang lain "panacea" dari semua penyakit?

Persoalan ini timbul dengan tepat di kalangan semua doktor dan ahli sains yang bijak dan menganalisis keadaan semasa sains perubatan. Keadaan ini rumit oleh fakta bahawa di satu pihak bidang konfrontasi saintifik terdapat "konservatif yang sihat", di sisi lain - "fanatik sakit" transplantologi sel. Jelas sekali, kebenaran, seperti biasa, terletak di antara mereka - di atas tanah "tiada manusia". Tanpa menyentuh isu-isu undang-undang, etika, agama dan moral, mari kita pertimbangkan kebaikan dan keburukan bidang-bidang yang dinyatakan dalam ubat regeneratif dan plastik. "Angin ringan" laporan saintifik pertama mengenai kemungkinan terapi ESC sudah setahun selepas penemuan mereka berubah menjadi "angin", berputar pada tahun 2003 dalam "tornado maklumat". Siri pertama penerbitan berkenaan penanaman sel stem embrionik, pendaraban mereka dan pembezaan diarahkan secara in vitro.

Ternyata untuk pembiakan sel stem embrionik yang tidak terhad dalam budaya, beberapa syarat mesti diperhatikan dengan ketat. Tiga faktor mesti wujud dalam persekitaran yang terkondisi: interleukin-6 (IL-6), faktor sel stem (SCF) dan faktor leukosinhibiting (LIF). Selain itu, sel-sel stem embrionik mesti ditanam pada substrat (sel lapisan feeder) fibroblas janin di hadapan janin anak lembu serum. Di bawah keadaan ini, ESC dalam budaya berkembang klon dan membentuk badan embrioid - agregat klon penangguhan sel globular. Ciri klon paling penting ESC adalah bahawa dalam budaya badan embrio berhenti berkembang apabila pengumpulan dalam unit 50-60, maksimum 100 sel. Dalam tempoh ini, keadaan keseimbangan menetapkan - kadar pembahagian sel dalam klon adalah sama dengan kadar apoptosis (kematian sel yang diprogram) di pinggirnya. Setelah mencapai sel-sel badan seperti keseimbangan yang dinamik periferal embrio menjalani pembezaan spontan (biasanya dengan pembentukan serpihan endoderm pundi kuning, sel-sel endothelial dan angioblasts) dengan kehilangan totipotency. Oleh itu, untuk mendapatkan bilangan yang mencukupi badan jisim sel embrio totipotent perlu dipecahkan mingguan dengan unit pemindahan sel stem embrio untuk tempat pembiakan baru - proses yang agak susah payah.

Penemuan sel-sel stem embrionik telah tidak memberikan jawapan kepada persoalan apa dan bagaimana ia mencetuskan program embriogenesis dikodkan dalam DNA zigot. Ia masih tidak jelas bagaimana program genom terbentang dalam proses kehidupan manusia. Pada masa yang sama, kajian sel-sel stem embrionik telah dibenarkan untuk membangunkan konsep mekanisme toti- pemeliharaan, plyuri- dan sel-sel stem multipotent di bahagian mereka. Ciri membezakan utama sel stem ialah keupayaannya untuk membiakkan diri sendiri. Ini bermakna bahawa sel stem, berbeza dengan dibezakan dibahagikan simetri, salah satu sel anak menimbulkan barisan sel khusus, manakala yang kedua menyimpan toti-, plyuri- atau genom multipotent. Ia masih tidak jelas mengapa dan bagaimana proses ini berlaku di peringkat awal embriogenesis, apabila membahagikan dalaman jisim sel blah stotsisty keseluruhan ia adalah totipotent, dan genom ESC berada di dormantnom (tidur, dikunci) negeri. Jika semestinya mendahului pengaktifan dan ungkapan kompleks keseluruhan gen, dengan membahagikan ESC yang tidak berlaku di bawah pertindihan proses pembahagian sel normal. Jawapan kepada soalan "mengapa" telah diterima selepas penemuan ESCS sedia ada dalam mRNA (pra-mRNA), sebahagian daripada yang terbentuk walaupun dalam sel-sel folikel dan dikekalkan dalam sitoplasma telur dan zigot. A kedua jawapan terbuka kepada soalan "bagaimana": enzim tertentu telah ditemui di ESC, yang dipanggil "editazy". Edithases melaksanakan tiga fungsi utama. Pertama, mereka menyediakan epigenetik alternatif (tanpa genom) membaca dan pertindihan pra-mRNA. Kedua, proses melaksanakan pengaktifan sebelum mRNAs (splicing - pemotongan intron, iaitu, kawasan aktif RNA yang menghalang sintesis protein pada mRNA), selepas itu sel bermula memasang molekul protein. Ketiga, editazy menggalakkan pembentukan mRNA menengah repressors mekanisme gen yang mengekalkan pembungkusan padat chromatin dan gen aktif. Produk protein yang disintesis pada mRNA sekunder ini dan dipanggil penjaga protein atau pelindung genomik hadir dalam ovum manusia.

Inilah bagaimana mekanisme pembentukan sel-sel sel abadi sel induk embrionik diwakili hari ini. Ringkasnya, isyarat untuk memulakan program embriogenesis, yang peringkat awalnya terdiri dalam pembentukan massa sel totipotent, berasal dari sitoplasma sel telur. Jika pada peringkat ini jisim sel dalaman blastosista, iaitu ESC adalah terpencil daripada isyarat lanjut regulatori, proses sel pembiakan diri berlaku dalam kitaran tertutup tanpa gen nukleus sel (epigenetically). Sekiranya kita menyediakan sel seperti bahan nutrien dan mengasingkannya dari isyarat luaran yang menggalakkan pembezaan jisim sel, ia akan berkongsi dan membiak sendiri tanpa henti.

Keputusan pertama percubaan eksperimen untuk menggunakan sel totipotent untuk pemindahan ternyata menjadi agak menarik, dengan pengenalan sel-sel stem embrio dalam tisu di 100% daripada tikus dengan sistem imun yang lemah kes immunodepressorami menyebabkan perkembangan tumor. Antara sel neoplastic yang merupakan sumber derivatif ESCS dibezakan bertemu bahan sel totipotent luaran, dalam neuron tertentu, bagaimanapun, mengurangkan pertumbuhan nilai teratocarcinoma keputusan kepada sifar. Pada masa yang sama, dengan L. Stevens, ESK diperkenalkan ke dalam rongga abdomen, untuk membentuk agregat besar di mana serpihan membentuk embrio otot, jantung, rambut, kulit, tulang, otot dan tisu saraf. (Ahli bedah yang membuka sista dermoid, gambar ini sepatutnya biasa). Adalah menarik bahawa sel embrioblast tikus yang digantung bertindak dengan cara yang sama: pengenalan mereka ke tisu dewasa haiwan imunokromosi selalu menyebabkan pembentukan teratocarcinomas. Tetapi jika dari tumor menyerlahkan ESC baris kosong dan masukkan ke dalam rongga abdomen, sekali lagi membentuk derivatif somatik khusus bagi ketiga-tiga lapisan germa tanpa tanda-tanda karsinogenesis.

Oleh itu, masalah seterusnya yang perlu diselesaikan adalah pemurnian bahan selular dari kekotoran sel yang tidak dibedakan. Bagaimanapun, walaupun dengan kecekapan yang tinggi dalam pembezaan sel yang diarahkan, sehingga 20% sel dalam budaya mengekalkan potensi totipotent mereka, yang dalam vivo, malangnya, direalisasikan dalam pertumbuhan tumor. Satu lagi "katapel" sifat - pada skala skala risiko perubatan jaminan pemulihan baki pesakit dengan jaminan kematiannya.

Hubungan antara sel-sel tumor dan perkembangan yang lebih maju daripada sel-sel progenitor embrio embrionik (EECC) sangat jelas. Keputusan kami menunjukkan bahawa EPPK pengenalan di pelbagai tumor dipindahkan pada tikus boleh membawa kepada perpecahan tisu tumor (T), peningkatan pesat dalam berat tumor (E) dan pengurangan (E-3) atau tidak memberi kesan kepada dimensi nekrosis tumpuan pusat spontan Tisu neoplastik (I, K). Jelas sekali, hasil daripada interaksi sel-sel tumor dan EPPK ditentukan oleh set keseluruhan cytokines dan faktor-faktor pertumbuhan yang dihasilkan oleh mereka dalam vivo.

Perlu diperhatikan bahawa karsinogenesis sel stem embrio sebagai tindak balas untuk menghubungi tisu organisma dewasa, sempurna diserap ke jisim sel embrio, sedang dibina di semua organ-organ janin. Chimera seperti itu, yang terdiri daripada sel-sel embrio intrinsik dan ESC penderma, dipanggil haiwan allophenic, walaupun, sebenarnya, mereka bukan cheneras fenotip. Chimerization sel maksimum apabila memperkenalkan ESC ke embrio awal menjalani sistem hematopoietik, kulit, tisu saraf, hati dan usus kecil. Kes-kes chimerization organ genital dijelaskan. Satu-satunya zon yang tidak dapat dilepaskan untuk ESA adalah sel seks utama.

Iaitu, embrio menyimpan maklumat genetik ibu bapanya, yang melindungi kesucian dan kesinambungan kedua-dua genus dan spesies.

Bahagian sekatan sel-sel embrio awal dengan mentadbir tsitoklazina sel-sel stem embrio ke dalam blastocyst yang membawa kepada perkembangan embrio, di mana sel-sel seks primer, seperti semua yang lain, terbentuk daripada penderma sel stem embrio. Tetapi dalam kes ini, embrio itu sendiri adalah penderma, secara genetik alien kepada organisme ibu pengganti. Mekanisme blok semulajadi kemungkinan kemungkinan mencampurkan maklumat keturunan sendiri dan asing tidak dijelaskan. Ia boleh diandaikan bahawa dalam hal ini program apoptosis dilaksanakan, penentu yang belum diketahui.

Perlu diingatkan bahawa embriogenesis haiwan spesies yang berbeza tidak pernah bersetuju: pelaksanaan program penderma organogenesis dalam tubuh penerima embrio heterologus sel-sel stem embrionik membunuh embrio dalam rahim dan diserap semula. Oleh itu, kewujudan chimeras "tikus-tikus", "babi-lembu", "Rat Man" perlu difahami sebagai sel, tetapi tidak mosaicism morfologi. Dalam erti kata lain, pengenalan ESC satu jenis blastocyst mamalia jenis lain sentiasa berkembang keturunan spesies ibu bapa, siapa di antara badan-badan sel mereka sendiri didapati hampir semua Kemasukan dan kadang-kadang kelompok unit struktur dan fungsi, yang terdiri daripada hESCs bahan genetik asing diperolehi. Kita tidak boleh menerima istilah "Pengajian naya babi "sebagai penunjukan raksasa tertentu yang diberi alasan atau tanda-tanda luar seseorang. Ini hanya haiwan, sebahagian daripada sel badan yang berasal dari babi ESC manusia yang disuntik ke blastocyst.

Prospek menggunakan sel stem

Ia telah lama diketahui bahawa penyakit yang berkaitan dengan sel-sel hematopoietic genopatologiey dan garis limfoid sering disingkirkan selepas tulang allogeneic pemindahan sum-sum. Penggantian hematopoietic sendiri tisu sel-sel normal genetik penderma berkaitan membawa kepada separa ini, dan kadang-kadang jumlah pemulihan pesakit. Antara penyakit genetik yang dilayan dengan allogeneic pemindahan sum-sum tulang, ia harus diperhatikan syndrome, immunodeficiency digabungkan, X-dikaitkan agammaglobulinemia, granulomatosis kronik, sindrom Wiskott-Aldrich, penyakit Gaucher dan Harlera, adrenoleukodystrophy, leukodystrophy metachromatic, sabit sel anemia, talasemia, anemia Fanconi dan AIDS. Masalah utama dalam penggunaan allogeneic pemindahan sumsum tulang dalam rawatan penyakit yang berkaitan dengan pemilihan HBA penderma berkaitan riba, carian yang berjaya yang mesti purata 100,000 sampel telah ditaip tisu penderma hematopoietic.

Terapi gen membolehkan anda membetulkan kecacatan genetik secara langsung di sel hemopoietic batang pesakit. Dalam teori, terapi gen menawarkan manfaat yang sama dalam rawatan penyakit genetik sistem hematopoietik, dan bahawa allogeneic pemindahan sum-sum tulang, tetapi tanpa semua kemungkinan komplikasi imunologi. Walau bagaimanapun, ini memerlukan satu teknik yang membolehkan anda dengan berkesan membawa gen penuh dalam sel-sel stem hematopoietic dan mengekalkan tahap yang perlu bersuara, yang mana untuk sesetengah jenis penyakit keturunan mungkin tidak sangat tinggi. Dalam kes ini, walaupun produk gen protein kekurangan menambahkan semula kecil memberikan kesan klinikal yang positif. Khususnya, hemofilia B bagi mendapatkan mekanisme dalaman pembekuan darah adalah mencukupi 10-20% daripada tahap normal faktor IX. Pengubahsuaian genetik bahan sel autologous telah berjaya gemiparkinsonizme eksperimen (kemusnahan unilateral neuron dopaminergic). Transfection fibroblas tikus embrio dengan vektor retroviral mengandungi tyrosine hydroxylase gen disediakan dopamine sintesis dalam CNS: Pentadbiran intraserebrum fibroblas transfected banyak mengurangkan intensiti manifestasi klinikal model eksperimen penyakit Parkinson dalam haiwan kajian.

Oleh kerana penggunaan sel-sel stem untuk terapi gen penyakit manusia telah meletakkan banyak cabaran baru untuk perubatan dan experimenters. Aspek bermasalah terapi gen dikaitkan dengan perkembangan gen sistem pengangkutan yang selamat dan cekap ke dalam sel sasaran. Pada masa ini, kecekapan pemindahan gen dalam sel mamalia yang besar adalah sangat rendah (1%). Teratur, masalah ini diselesaikan dengan cara yang berbeza. Dalam pemindahan gen vitro adalah transfection bahan genetik ke dalam sel-sel pesakit dalam budaya, dan pulangan berikutnya mereka kepada pesakit. Pendekatan ini perlu dipertimbangkan optimum apabila menggunakan gen diperkenalkan ke dalam sel-sel sum-sum tulang, kerana sel-sel Kaedah pemindahan hematopoietic organisma dalam budaya dan belakang cukup maju. Dalam kebanyakan kes, pemindahan gen ke dalam sel-sel hematopoietic in vitro digunakan retrovi-peringkat. Walau bagaimanapun, majoriti sel stem hematopoietic berada dalam keadaan rehat, sehingga sukar untuk mengangkut maklumat genetik dengan menggunakan retrovirus dan memerlukan cara-cara baru gen pengangkutan yang cekap ke dalam sel-sel stem dormantnye. Pada masa ini apa-apa kaedah pemindahan gen, transfection, suntikan mikro langsung DNA ke dalam sel, lipofection, electroporation, "gun gen," sambungan mekanikal dengan menggunakan manik kaca, transfection hepatocyte reseptor perkarangan DNA dengan asialoglycoproteins, dan pentadbiran aerosol daripada transgene dalam sel alveolar paru-paru epitelium. Kecekapan pemindahan DNA oleh kaedah ini adalah 10,0-0,01%. Perkataan lain, bergantung kepada kaedah pentadbiran maklumat genetik, kejayaan boleh dijangka pada 10 pesakit daripada 100, atau dalam 1 pesakit daripada 10 pesakit LLC. Ia adalah jelas bahawa yang berkesan dan pada masa yang sama, kaedah yang paling selamat pemindahan gen terapeutik masih belum dibangunkan.

Penyelesaian asasnya berbeza kepada masalah penolakan bahan sel allogenic dalam pemindahan sel adalah penggunaan dos yang tinggi sel-sel leluhur pluripotent embrio untuk mencapai kawalan kesan pemasangan semula yang homeostasis antigen dewasa (kesan Kukharchuk-Radchenko-Sirman), intipati yang terletak pada induksi toleransi imunologi dengan membuat immunocompetent pangkalan baru sel semasa memperbaharui sistem kawalan rumah antigen stasis. Selepas dos yang tinggi EPPK lalu tetap dalam tisu timus dan tulang sum-sum. Dalam EPPK timus dipengaruhi mikro tertentu membezakan ke dendrit, interdigitatnye sel dan unsur-unsur epitelium-stromal. Semasa pembezaan EPPK dalam timus penerima, bersama-sama dengan molekul sendiri kompleks histocompatibility utama (MHC) menyatakan molekul MHC yang ditentukan secara genetik dalam sel penderma, iaitu, ia menetapkan dua molekul MHC standard di mana direalisasikan pilihan positif dan negatif T-limfosit.

Oleh itu, pautan effector yang mengemas kini sistem imun penerima badan berlaku melalui mekanisme diketahui pemilihan positif dan negatif T limfosit, tetapi melalui dua molekul MHC standard - penerima dan penderma EPPK.

Memprogram semula sistem imun dengan EPPK bukan sahaja membolehkan pemindahan sel tanpa menggunakan lagi berpanjangan ubat-ubatan imunosupresif, tetapi juga membuka perspektif yang baru dalam rawatan penyakit autoimun, dan juga menyediakan bertapak untuk pembangunan idea-idea baru mengenai proses penuaan manusia. Untuk memahami mekanisme penuaan, kami mencadangkan teori penipisan ruang batang tubuh. Menurut kedudukan asas teori, penuaan adalah tetap ruang pengecilan stem organisma, yang mana yang dimaksudkan kumpulan serantau ( "dewasa"), sel stem (mesenchymal, neuron, sel-sel stem hematopoietik, sel-sel leluhur kulit, saluran penghadaman, endokrin epitelium, sel-sel pigmen ciliary lipatan, dan lain-lain), memulihkan kehilangan selular tisu yang sama dalam proses pembentukan semula badan. Pembentukan semula badan - kemas kini ini komposisi sel tisu dan organ kerana ruang sel stem, yang terus sepanjang hayat organisma multisel. Bilangan sel-sel stem dalam ruang yang ditentukan secara genetik, yang menentukan had saiz (kapasiti proliferatif) setiap ruang batang otak. Sebaliknya, dimensi ruang batang menentukan kadar penuaan organ, tisu dan sistem tubuh individu. Selepas keletihan sel stem ruang rizab intensiti dan kadar penuaan organisma multicellular ditentukan oleh mekanisme penuaan sel-sel somatik dibezakan dalam had Hayflick itu.

Akibatnya, pada peringkat ontogeny postnatal, pengembangan ruang batang bukan sahaja dapat meningkatkan tempoh yang ketara, tetapi juga meningkatkan kualiti hidup dengan memulihkan potensi pembentukan semula tubuh. Untuk mencapai perluasan ruang stem boleh dicapai oleh pentadbiran dos besar sel-sel leluhur embrio pluripotent allogeneic disediakan pada masa yang sama mengubah Syarikat sistem imun penerima, yang dalam percubaan ketara meningkatkan jangka hayat tikus tua. 

Teori keletihan ruang stem boleh mengubah pandangan yang sedia ada, bukan sahaja kepada mekanisme penuaan, tetapi juga tentang penyakit ini, serta akibat rawatan medikamemtoznogo itu. Khususnya, penyakit ini boleh berkembang sebagai akibat dari patologi sel di ruang batang (oncopathology). Rizab pengurangan sel-sel stem mesenchymal memberikan pembentukan semula tisu penghubung yang menyebabkan kemunculan tanda-tanda luar penuaan (kedutan, kekenduran kulit, selulit). Penurunan rizab batang sel endothelial menyebabkan perkembangan hipertensi arteri dan aterosklerosis. Pada mulanya, saiz kecil ruang batang timus menentukan penyertaan awal usia kekal. Penuaan pramatang adalah akibat pengurangan patologi awal dalam saiz semua ruang batang badan. Rangsangan dadah dan bukan farmakologi rizab sel stem meningkatkan kualiti hidup dengan mengurangkan tempohnya, kerana ia mengurangkan saiz ruang batang. Keberkesanan rendah geroprotektor moden adalah akibat kesan perlindungan mereka terhadap sel somatik yang membezakan penuaan, dan bukan pada ruang batang tubuh.

Kesimpulannya, kita perhatikan sekali lagi bahawa plastik regeneratif ubat - hala tuju baru dalam rawatan penyakit manusia berdasarkan penggunaan potensi penjanaan semula dan plastik sel stem. Oleh itu di bawah keplastikan merujuk kepada keupayaan sel-sel stem luaran atau dalaman yang diimplankan dan menimbulkan pucuk sel khusus baru ke kawasan tisu yang rosak badan pesakit. Objek perubatan regeneratively-plastik - jauh tidak boleh diubati penyakit manusia maut, keabnormalan keturunan, penyakit yang mana perubatan konvensional dicapai hanya kesan gejala, serta kecacatan anatomi dalam badan, yang bertujuan untuk mengembalikan pembedahan penjanaan semula rekonstruktivnoplasticheskaya. Percubaan pertama untuk mencipta keseluruhan dan pada masa yang sama organ-organ yang berfungsi sepenuhnya daripada sel-sel stem, pada pendapat kami, terlalu awal untuk membuat kawasan yang berasingan perubatan praktikal. Subjek ubat regeneratif dan plastik adalah sel stem, yang, bergantung kepada sumber pengeluaran mereka, mempunyai potensi plastik yang berbeza-regeneratif. Metodologi ubat plastik regeneratif adalah berdasarkan pemindahan stem atau derivatifnya.