^

Kesihatan

Sel stem dan ubat regeneratif dan plastik

, Editor perubatan
Ulasan terakhir: 04.07.2025
Fact-checked
х

Semua kandungan iLive disemak secara perubatan atau fakta diperiksa untuk memastikan ketepatan faktual sebanyak mungkin.

Kami mempunyai garis panduan sumber yang ketat dan hanya memautkan ke tapak media yang bereputasi, institusi penyelidikan akademik dan, apabila mungkin, dikaji semula kajian secara medis. Perhatikan bahawa nombor dalam kurungan ([1], [2], dan lain-lain) boleh diklik pautan ke kajian ini.

Jika anda merasakan bahawa mana-mana kandungan kami tidak tepat, ketinggalan zaman, atau tidak dipersoalkan, sila pilih dan tekan Ctrl + Enter.

Hari ini, terdapat beberapa doktor pengamal yang tidak tahu tentang perkembangan arah baru dalam rawatan penyakit yang paling teruk, yang sebelum ini tidak dapat diubati oleh perubatan tradisional dan alternatif. Kita bercakap tentang ubat plastik regeneratif, berdasarkan penggunaan potensi regeneratif sel stem. Perbincangan saintifik yang tidak pernah berlaku sebelum ini dan gembar-gembur pseudo-saintifik telah timbul di sekitar arah pembangunan, sebahagian besarnya dicipta berkat hiperbola maklumat World Wide Web. Dalam masa yang sangat singkat, kajian makmal tentang keupayaan terapeutik sel stem telah melangkaui eksperimen dan telah mula diperkenalkan secara aktif ke dalam perubatan praktikal, yang telah menimbulkan pelbagai masalah yang bersifat saintifik, etika, agama, undang-undang dan perundangan. Institusi negeri dan awam jelas ternyata tidak bersedia untuk kelajuan peralihan sel stem dari hidangan Petri kepada sistem untuk pentadbiran intravena, yang tidak memberi manfaat kepada masyarakat secara keseluruhan atau individu yang menderita. Tidak mudah untuk memahami jumlah maklumat yang tidak dapat dibayangkan tentang keupayaan sel stem, baik dalam kuantiti dan kualiti, walaupun untuk pakar (yang tidak ada, kerana semua orang cuba menguasai trend saintifik baru mereka sendiri), apatah lagi doktor yang tidak terlibat secara langsung dalam perubatan plastik regeneratif.

trusted-source[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Mengapakah eksperimen sedemikian diperlukan dan adakah ia diperlukan sama sekali?

Pada pandangan pertama, penciptaan chimera interspesies selular adalah buah fantasi yang tidak terkawal seorang saintis fanatik yang telah melupakan bioetika. Walau bagaimanapun, pendekatan inilah yang telah meluaskan pengetahuan asas kita tentang embriogenesis dengan ketara, kerana ia telah memungkinkan untuk mengira bilangan sel yang diperlukan untuk organogenesis (pembentukan hati, otak, kulit, dan organ sistem imun). Di samping itu (mungkin ini adalah perkara utama dalam biologi ESC), ahli genetik telah menerima alat unik yang mereka gunakan, dengan bantuan yang tujuan fungsi gen boleh ditubuhkan semasa chimerization embrio. Pertama, teknik kalah mati berganda khas digunakan untuk "mematikan" pasangan gen yang dikaji dalam ESC. Kemudian ESC tersebut dimasukkan ke dalam blastokista dan perubahan yang berlaku dalam badan embrio chimeric yang sedang berkembang dipantau. Dengan cara ini, fungsi gen sf-1 (perkembangan kelenjar adrenal dan organ genital), urt-l (anlage buah pinggang), muoD (perkembangan otot rangka), gata-l-4 (anlage erythropoiesis dan lymphopoiesis) telah ditubuhkan. Selain itu, gen manusia yang masih belum dikaji boleh dimasukkan (ditransfeksi) ke dalam ESC haiwan makmal untuk menentukan fungsinya menggunakan embrio chimeric.

Tetapi, sebagai peraturan, mewajarkan percubaan dengan mendapatkan pengetahuan asas baharu tidak mendapat sokongan daripada khalayak yang luas. Mari kita berikan satu contoh kepentingan penggunaan chimerization menggunakan ESCs. Pertama sekali, ini adalah xenotransplantation, iaitu pemindahan organ haiwan kepada manusia. Secara teorinya, penciptaan chimera sel manusia-babi membolehkan kita mendapatkan haiwan yang lebih dekat dalam ciri antigenik kepada penderma ESC, yang dalam pelbagai situasi klinikal (diabetes mellitus, sirosis hati) dapat menyelamatkan nyawa orang yang sakit. Benar, untuk ini kita mesti terlebih dahulu belajar bagaimana untuk mengembalikan sifat totipotensi kepada genom sel somatik yang matang, selepas itu ia boleh diperkenalkan ke dalam embrio babi yang sedang berkembang.

Hari ini, keupayaan ESC untuk membahagikan hampir tak terhingga di bawah keadaan penanaman khas digunakan untuk menghasilkan jisim sel totipoten dengan pembezaan seterusnya ke dalam sel khusus, seperti neuron dopaminergik, yang kemudiannya dipindahkan ke pesakit dengan penyakit Parkinson. Dalam kes ini, pemindahan semestinya didahului dengan pembezaan sasaran jisim sel yang diperolehi kepada sel khusus yang diperlukan untuk rawatan dan penulenan yang terakhir daripada unsur selular yang tidak dibezakan.

Seperti yang ternyata kemudian, ancaman karsinogenesis adalah jauh dari satu-satunya halangan kepada pemindahan sel. Secara spontan, ESC dalam badan embrioid membezakan secara heterogen, iaitu, ia membentuk derivatif pelbagai jenis garisan sel (neuron, keratinosit, fibroblas, endotheliocytes). Dalam bidang pandangan mikroskop dalam kes ini, kardiomiosit menonjol di antara sel-sel pelbagai fenotip, masing-masing menguncup dalam iramanya sendiri. Walau bagaimanapun, untuk merawat pesakit, adalah perlu untuk mempunyai populasi sel tulen: neuron - dalam kes strok, kardiomiosit - dalam kes infarksi miokardium, β-sel pankreas - dalam kes diabetes mellitus, keratinosit - dalam kes terbakar, dsb.

Peringkat seterusnya dalam pembangunan transplantologi sel dikaitkan dengan pembangunan teknologi untuk mendapatkan bilangan yang mencukupi (berjuta-juta sel) populasi sel tulen tersebut. Pencarian faktor yang menyebabkan pembezaan terarah ESC adalah bersifat empirikal, kerana urutan sintesisnya semasa embriogenesis kekal tidak diketahui. Pada mulanya, telah ditubuhkan bahawa pembentukan kantung kuning telur diinduksi dengan menambahkan cAMP dan asid retinoik kepada kultur ESC. Garis sel hematopoietik terbentuk dengan kehadiran 1L-3, SCF, faktor pertumbuhan fibroblast (FGH), faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF-1), 1L-6, dan faktor perangsang koloni granulosit (G-CSSF) dalam medium kultur. Sel sistem saraf terbentuk daripada ESC selepas penyingkiran LIF dan lapisan fibroblast, yang berfungsi sebagai penyuap. Selepas rawatan dengan asid retinoik dengan kehadiran serum janin, ESC mula membezakan neuron, dan kardiomiosit diperoleh dengan menambahkan dimetil sulfoksida (DMSO), yang menyediakan penghantaran molekul isyarat hidrofobik yang disasarkan ke nukleus sel. Dalam kes ini, pengumpulan spesies oksigen aktif dalam medium kultur, serta rangsangan elektrik, menyumbang kepada pembentukan kardiomiosit kontraktil matang.

Usaha dan sumber yang besar telah dibelanjakan untuk mencari syarat untuk pembezaan ESC ke dalam sel penghasil insulin pankreas. Walau bagaimanapun, tidak lama kemudian menjadi jelas bahawa beberapa garisan sel khusus (sel β pankreas, sel imun dan endokrin, adiposit) tidak timbul daripada ESC apabila dirangsang mengikut prinsip "satu faktor rangsangan - satu garisan sel". Prinsip ini ternyata hanya sah untuk bilangan talian sel yang terhad. Khususnya, pembentukan neuron boleh diinduksi oleh asid retinoik, garisan sel otot - dengan mengubah faktor pertumbuhan-β (TCP-β), garisan erythroid - 1L-6, garisan monocytic-myeloid - 1L-3. Selain itu, kesan faktor-faktor ini terhadap pembezaan ESC ternyata bergantung kepada dos yang ketat.

Peringkat mencari kombinasi faktor pertumbuhan yang akan memajukan ESC ke peringkat embriogenesis kemudian dengan pembentukan mesoderm (sumber kardiomiosit, otot rangka, epitelium tubul renal, myeloerythropoiesis dan sel otot licin), ektoderm (epidermis, neuron, retina) dan endoderm kelenjar rembesan (ipitalis kecil) pneumosit) bermula. Alam semula jadi seolah-olah memaksa penyelidik untuk bergerak ke hadapan di sepanjang laluan embriogenesis, mengulangi peringkatnya dalam hidangan Petri, tidak memberi peluang untuk mendapatkan hasil yang diinginkan dengan segera dan mudah. Dan kombinasi faktor pertumbuhan seperti itu ditemui. Activin A dalam kombinasi dengan TGF-β ternyata menjadi perangsang yang kuat untuk pembentukan sel mesodermal daripada ESC, sambil menghalang perkembangan endoderm dan ektoderm. Asid retinoik dan gabungan protein morfogenetik sumsum tulang (BMP-4) dan isyarat faktor pertumbuhan epidermis (EGF) mengaktifkan pembentukan sel ekto- dan mesoderm, menghentikan perkembangan endoderm. Pertumbuhan sel intensif bagi ketiga-tiga lapisan kuman diperhatikan dengan kesan serentak dua faktor pada ESC - faktor pertumbuhan hepatosit (HGF) dan faktor pertumbuhan sel saraf.

Oleh itu, untuk mendapatkan garisan sel yang diperlukan, perlu terlebih dahulu memindahkan sel stem embrio ke peringkat pembentukan sel beberapa lapisan kuman, dan kemudian memilih gabungan baru faktor pertumbuhan yang mampu mendorong pembezaan terarah ecto-, meso- dan endoderm ke dalam sel khusus yang diperlukan untuk pemindahan kepada pesakit. Bilangan kombinasi faktor pertumbuhan hari ini adalah beribu-ribu, kebanyakannya dipatenkan, ada yang tidak didedahkan langsung oleh syarikat bioteknologi.

Sudah tiba masanya untuk membersihkan sel yang diperoleh daripada kekotoran selular yang tidak dibezakan. Sel-sel yang dibezakan dalam kultur telah dilabelkan dengan penanda garisan sel matang dan melalui penyusun immunophenotypic laser berkelajuan tinggi. Pancaran laser menemuinya dalam aliran selular umum dan mengarahkannya di sepanjang laluan yang berasingan. Haiwan makmal adalah yang pertama menerima bahan selular yang telah disucikan. Sudah tiba masanya untuk menilai keberkesanan penggunaan derivatif ESC pada model penyakit dan proses patologi. Salah satu model sedemikian ialah penyakit Parkinson eksperimen, yang dihasilkan semula dengan baik dalam haiwan menggunakan sebatian kimia yang memusnahkan neuron dopaminergik. Oleh kerana penyakit pada manusia adalah berdasarkan kekurangan neuron dopaminergik yang diperoleh, penggunaan terapi sel penggantian dalam kes ini adalah wajar secara patogenetik. Pada haiwan dengan hemiparkinsonisme eksperimen, kira-kira separuh daripada neuron dopaminergik yang diperoleh daripada ESC dan diperkenalkan ke dalam struktur otak berakar umbi. Ini cukup untuk mengurangkan manifestasi klinikal penyakit ini dengan ketara. Percubaan untuk memulihkan fungsi struktur CNS yang rosak dalam strok eksperimen, kecederaan, dan juga pecah saraf tunjang telah terbukti agak berjaya.

Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa hampir semua kes kejayaan penggunaan derivatif ESC yang dibezakan untuk pembetulan patologi eksperimen telah dijalankan dalam tempoh akut situasi patologi simulasi. Keputusan rawatan jauh tidak begitu selesa: selepas 8-16 bulan, kesan positif pemindahan sel hilang atau berkurangan secara mendadak. Sebab-sebab ini agak jelas. Pembezaan sel yang dipindahkan secara in vitro atau in loco morbi tidak dapat dielakkan membawa kepada ekspresi penanda selular keasingan genetik, yang mencetuskan serangan imun daripada badan penerima. Untuk menyelesaikan masalah ketidakserasian imunologi, imunosupresi tradisional digunakan, selari dengan ujian klinikal mula menyedari potensi transdifferentiation dan pembetulan genetik sel stem hematopoietik dan mesenchymal autologous yang tidak menyebabkan konflik imun.

Apakah ubat plastik regeneratif?

Evolusi telah menentukan dua pilihan utama untuk menamatkan hayat sel - nekrosis dan apoptosis, yang pada tahap tisu sepadan dengan proses pembiakan dan penjanaan semula. Proliferasi boleh dianggap sebagai sejenis pengorbanan, apabila pengisian kecacatan tisu yang rosak berlaku kerana penggantiannya dengan unsur tisu penghubung: sambil mengekalkan integriti struktur, badan sebahagiannya kehilangan fungsi organ yang terjejas, yang menentukan perkembangan tindak balas pampasan seterusnya dengan hipertrofi atau hiperplasia unsur-unsur struktur dan fungsian yang kekal utuh. Tempoh tempoh pampasan bergantung kepada jumlah lesi struktur yang disebabkan oleh faktor-faktor perubahan primer dan sekunder, selepas itu, dalam kebanyakan kes, dekompensasi berlaku, kemerosotan mendadak dalam kualiti dan pengurangan dalam tempoh kehidupan manusia. Penjanaan semula fisiologi memastikan proses pembentukan semula, iaitu, penggantian sel-sel penuaan dan mati oleh mekanisme kematian selular semula jadi (apoptosis) dengan yang baru yang berasal daripada rizab sel stem badan manusia. Proses penjanaan semula reparatif juga melibatkan sumber selular ruang batang, yang bagaimanapun, digerakkan di bawah keadaan patologi yang berkaitan dengan penyakit atau kerosakan tisu, memulakan kematian sel melalui mekanisme nekrosis.

Perhatian rapat saintis, doktor, akhbar, televisyen dan orang ramai terhadap masalah mengkaji biologi sel stem embrionik (ESC) adalah disebabkan, pertama sekali, potensi tinggi selular atau, seperti yang kita panggil, terapi regeneratif-plastik. Pembangunan kaedah untuk merawat penyakit manusia yang paling teruk (patologi degeneratif sistem saraf pusat, saraf tunjang dan kecederaan otak, penyakit Alzheimer dan Parkinson, pelbagai sklerosis, infarksi miokardium, hipertensi arteri, diabetes mellitus, penyakit autoimun dan leukemia, penyakit terbakar dan proses neoplastik membentuk jauh dari senarai lengkap) sel-sel baru, yang dipercayai unik untuk menggantikan sel-sel baru, yang dipercayai sebagai ciri-ciri unik sel stem sebelum ini. kawasan tisu yang rosak tidak dapat dipulihkan bagi organisma yang berpenyakit.

Kemajuan penyelidikan teori ke dalam biologi sel stem sejak 10 tahun yang lalu telah direalisasikan oleh bidang-bidang yang muncul secara spontan bagi perubatan regeneratif-plastik yang baru muncul, metodologi yang bukan sahaja boleh diterima oleh sistematisasi, tetapi juga memerlukannya. Bidang penggunaan praktikal yang pertama dan paling pesat membangun potensi regeneratif sel stem telah menjadi terapi penggantian regeneratif-plastik. Jalannya agak mudah dikesan dalam kesusasteraan saintifik - dari eksperimen ke atas haiwan dengan nekrosis miokardium kepada kerja-kerja tahun kebelakangan ini yang bertujuan untuk memulihkan kekurangan post-infarksi kardiomiosit atau menambah kehilangan sel β pankreas dan neuron dopaminergik sistem saraf pusat.

Pemindahan sel

Asas perubatan regeneratif-plastik pengganti ialah pemindahan sel. Yang terakhir harus ditakrifkan sebagai langkah perubatan yang kompleks, di mana badan pesakit mempunyai hubungan langsung dengan sel yang berdaya maju dari asal auto, allo-, iso- atau xenogenik untuk jangka masa yang singkat atau panjang. Cara pemindahan sel ialah penggantungan sel stem atau derivatifnya, diseragamkan mengikut bilangan unit pemindahan. Unit pemindahan ialah nisbah bilangan unit pembentuk koloni dalam kultur kepada jumlah sel yang dipindahkan. Kaedah pemindahan sel: pentadbiran intravena, intraperitoneal, subkutaneus penggantungan sel stem atau derivatifnya; pentadbiran penggantungan sel stem atau derivatifnya ke dalam ventrikel otak, saluran limfa atau cecair serebrospinal.

Pemindahan sel allo dan autologous menggunakan dua pendekatan metodologi yang berbeza secara asas untuk pelaksanaan potensi pluri-, multi- atau polipoten sel stem - in vivo atau in vitro. Dalam kes pertama, pengenalan sel stem ke dalam badan pesakit dijalankan tanpa pembezaan awal mereka, pada yang kedua - selepas pembiakan dalam budaya, pembezaan yang disasarkan dan pemurnian daripada unsur-unsur yang tidak dibezakan. Di antara pelbagai teknik metodologi terapi sel penggantian, tiga kumpulan kaedah agak jelas dibezakan: penggantian sumsum tulang dan sel darah, penggantian sel organ dan tisu lembut, penggantian unsur tegar dan pepejal badan (rawan, tulang, tendon, injap jantung dan saluran kapasitif). Arah yang terakhir harus ditakrifkan sebagai perubatan rekonstruktif dan regeneratif, kerana potensi pembezaan sel stem direalisasikan pada matriks - struktur biologi lengai atau boleh diserap berbentuk seperti kawasan badan yang diganti.

Satu lagi cara untuk meningkatkan keamatan proses regeneratif-plastik dalam tisu yang rosak adalah untuk menggerakkan sumber stem pesakit sendiri dengan menggunakan faktor pertumbuhan eksogen, seperti faktor perangsang koloni granulosit dan granulosit-makrofaj. Dalam kes ini, pemecahan sambungan stromal membawa kepada peningkatan dalam pembebasan sel stem hematopoietik ke dalam aliran darah umum, yang di kawasan kerosakan tisu menyediakan proses penjanaan semula kerana keplastikan yang wujud.

Oleh itu, kaedah ubat regeneratif bertujuan untuk merangsang proses pemulihan fungsi yang hilang - sama ada melalui mobilisasi rizab batang pesakit sendiri, atau dengan memperkenalkan bahan selular alogenik.

Hasil praktikal penting penemuan sel stem embrio adalah pengklonan terapeutik berdasarkan pemahaman pencetus embriogenesis. Jika isyarat awal untuk permulaan embriogenesis adalah kompleks pra-mRNA yang terletak di dalam sitoplasma oosit, maka pengenalan nukleus mana-mana sel somatik ke dalam telur yang dienukleasi harus mencetuskan program pembangunan embrio. Hari ini kita sudah mengetahui bahawa kira-kira 15,000 gen mengambil bahagian dalam pelaksanaan program embriogenesis. Apa yang berlaku kepada mereka kemudian, selepas kelahiran, semasa tempoh pertumbuhan, kematangan dan penuaan? Jawapan kepada soalan ini diberikan oleh Dolly the sheep: mereka dipelihara. Menggunakan kaedah penyelidikan yang paling moden, telah terbukti bahawa nukleus sel dewasa mengekalkan semua kod yang diperlukan untuk pembentukan sel stem embrio, lapisan kuman, organogenesis dan pematangan sekatan (keluar kepada pembezaan dan pengkhususan) garisan sel asal mesenchymal, ecto-, endo- dan mesodermal. Pengklonan terapeutik sebagai arah telah dibentuk pada peringkat terawal perkembangan transplantologi sel dan menyediakan untuk mengembalikan totipotensi kepada sel somatik pesakit sendiri untuk mendapatkan bahan pemindahan yang serupa secara genetik.

Penemuan sel stem bermula "dari akhir", sejak istilah itu diperkenalkan ke dalam biologi dan perubatan oleh A. Maksimov merujuk kepada sel stem sumsum tulang, yang menimbulkan semua unsur sel matang darah periferi. Walau bagaimanapun, sel stem hematopoietik, seperti sel semua tisu organisma dewasa, juga mempunyai pendahulunya sendiri yang kurang dibezakan. Sumber biasa untuk semua sel somatik adalah sel stem embrionik. Perlu diingatkan bahawa konsep "sel stem embrio" dan "sel stem embrio" adalah sama sekali tidak sama. Sel stem embrio telah diasingkan oleh J. Thomson daripada jisim sel dalam blastokista dan dipindahkan ke garisan sel yang berumur panjang. Hanya sel-sel ini mempunyai faksimili "ESC". Leroy Stevens, yang menemui sel stem embrionik dalam eksperimen pada tikus, memanggilnya "sel stem pluripotent embrionik," merujuk kepada keupayaan ESC untuk membezakan kepada derivatif ketiga-tiga lapisan kuman (ecto-, meso-, dan endoderm). Walau bagaimanapun, semua sel embrio pada peringkat akhir perkembangan juga adalah sel stem, kerana ia menimbulkan sejumlah besar sel yang membentuk badan orang dewasa. Untuk mentakrifkannya, kami mencadangkan istilah "sel progenitor pluripotent embrionik."

trusted-source[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Jenis sel stem

Klasifikasi moden sel stem adalah berdasarkan prinsip pembahagiannya dengan keupayaan (potensi) mereka untuk menimbulkan garisan sel, yang ditakrifkan sebagai toti-, pluri-, multi-, poly-, bi- dan unipotensi. Totipotensi, iaitu keupayaan untuk mencipta semula organisma yang diprogramkan secara genetik secara keseluruhan, dimiliki oleh sel zigot, blastomer dan sel stem embrionik (sel jisim dalaman blastokista). Satu lagi kumpulan sel totipoten, yang terbentuk pada peringkat akhir perkembangan embrio, diwakili oleh sel germinal utama zon genital embrio (tuberkel genital). Pluripotensi, iaitu keupayaan untuk membezakan ke dalam sel mana-mana organ atau tisu, wujud dalam sel embrio dari tiga lapisan kuman - ecto-, meso- dan endoderm. Adalah dipercayai bahawa multipotensi, iaitu keupayaan untuk membentuk mana-mana sel dalam satu baris khusus, adalah ciri hanya dua jenis sel: sel stem mesenchymal yang dipanggil, yang terbentuk di puncak saraf dan merupakan prekursor semua sel asas tisu penghubung badan, termasuk sel neuroglia, serta sel stem hematopoietik hematopoietik, yang menimbulkan sel stem hematopoietik hematopoietik. Di samping itu, sel stem bi- dan unipoten dibezakan, khususnya, sel prekursor myeloid, limfoid, monocytic dan megakaryocytic hematopoietic sprouts. Kewujudan sel stem unipoten telah terbukti dengan jelas menggunakan contoh sel hati - kehilangan sebahagian besar tisu hati dikompensasikan oleh pembahagian intensif hepatosit poliploid yang dibezakan.

Semasa pembangunan, semua organ dan tisu terbentuk akibat percambahan dan pembezaan jisim sel dalaman blastokista, sel-selnya, dalam erti kata yang ketat, sel stem embrionik totipoten. Kerja pertama pada pengasingan sel stem embrio telah dijalankan oleh Evans, yang menunjukkan bahawa blastokista yang ditanam di dalam otak tikus menimbulkan teratokarsinoma, sel-selnya, apabila diklon, membentuk garisan sel stem embrionik pluripoten (nama asal sel-sel ini - sel karsinoma embrio atau dalam singkatan EC). Data ini telah disahkan dalam beberapa kajian lain di mana sel stem embrio diperolehi dengan mengkultur sel blastokista tikus dan spesies haiwan lain, serta manusia.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kesusasteraan semakin banyak melaporkan tentang keplastikan sel stem, yang dianggap bukan sahaja sebagai keupayaan yang terakhir untuk membezakan ke dalam pelbagai jenis sel pada peringkat pembangunan yang berbeza, tetapi juga untuk menjalani penyahbezaan (transdifferentiation, retrodifferentiation). Iaitu, kemungkinan asas untuk mengembalikan sel yang dibezakan somatik ke peringkat perkembangan embrio dengan rekapitulasi (pemulangan) pluripotensi dan pelaksanaannya dalam pembezaan berulang dengan pembentukan sel jenis yang berbeza diterima. Khususnya, dilaporkan bahawa sel stem hematopoietik mampu melakukan transdifferentiation dengan pembentukan hepatosit, kardiomioblas dan endotheliosit.

Perdebatan saintifik mengenai pembahagian sel stem mengikut keplastikan mereka berterusan, iaitu, istilah dan glosari pemindahan sel sedang dalam proses pembentukan, yang mempunyai kepentingan praktikal langsung, kerana kebanyakan kaedah perubatan plastik regeneratif adalah berdasarkan penggunaan sifat plastik dan keupayaan sel stem untuk membezakan ke dalam pelbagai garisan sel.

Bilangan penerbitan dalam bidang masalah asas dan gunaan perubatan regeneratif-plastik semakin meningkat dengan pesat. Pelbagai pendekatan metodologi yang berbeza yang bertujuan untuk penggunaan paling optimum potensi regeneratif-plastik sel stem telah pun digariskan. Pakar kardiologi dan endokrinologi, pakar neurologi dan pakar bedah saraf, pakar pemindahan dan hematologi telah mengenal pasti bidang yang diminati mereka. Pakar oftalmologi, pakar phthisiologist, pakar pulmonologi, pakar nefrologi, pakar onkologi, pakar genetik, pakar pediatrik, pakar gastroenterologi, ahli terapi dan pakar kanak-kanak, pakar bedah dan pakar obstetrik-ginekologi sedang mencari penyelesaian kepada masalah mendesak dalam keupayaan plastik sel stem - semua wakil perubatan moden berharap untuk mendapat peluang untuk menyembuhkan penyakit fatal sebelum ini.

Adakah pemindahan sel adalah "penyembuh-semua" seterusnya?

Soalan ini betul-betul timbul dalam semua doktor dan saintis yang bijak menganalisis keadaan semasa sains perubatan. Keadaan ini rumit oleh fakta bahawa di satu sisi bidang konfrontasi saintifik adalah "konservatif yang sihat", di sisi lain - "fanatik sakit" transplantologi sel. Jelas sekali, kebenaran, seperti biasa, ada di antara mereka – di “tanah tiada manusia”. Tanpa menyentuh isu undang-undang, etika, agama dan moral, mari kita mempertimbangkan kebaikan dan keburukan bidang perubatan regeneratif-plastik yang ditetapkan. "Angin sepoi-sepoi" laporan saintifik pertama mengenai kemungkinan terapeutik ESC bertukar menjadi "angin kencang" setahun selepas penemuan mereka, yang berpusing menjadi "puting beliung maklumat" pada tahun 2003. Siri penerbitan pertama berkenaan isu pembiakan sel stem embrio, pembiakan dan pembezaan terarah secara in vitro.

Ternyata untuk pembiakan tanpa had sel stem embrio dalam budaya adalah perlu untuk memerhatikan beberapa syarat dengan ketat. Tiga faktor mesti ada dalam medium terkondisi: interleukin-6 (IL-6), faktor sel stem (SCF) dan faktor perencatan leukase (LIF). Di samping itu, sel stem embrio mesti ditanam pada substrat (lapisan penyuap sel) fibroblas embrio dan dengan kehadiran serum anak lembu janin. Jika syarat-syarat ini dipenuhi, ESC dalam kultur tumbuh sebagai klon dan membentuk badan embrioid - agregat klon penggantungan sel sfera. Ciri yang paling penting bagi klon ESC ialah dalam kultur badan embrioid berhenti membesar apabila 50-60, maksimum 100 sel terkumpul dalam agregat. Dalam tempoh ini, keadaan keseimbangan berlaku - kadar pembahagian sel di dalam klon adalah sama dengan kadar apoptosis (kematian sel terprogram) di pinggirnya. Selepas mencapai keseimbangan dinamik sedemikian, sel-sel periferi badan embrioid mengalami pembezaan spontan (biasanya dengan pembentukan serpihan endodermal kantung kuning telur, angioblast dan endotheliocytes) dengan kehilangan totipotensi. Oleh itu, untuk mendapatkan jumlah jisim sel totipoten yang mencukupi, badan embrioid mesti diasingkan setiap minggu dengan pemindahan sel stem embrio individu ke medium nutrien baru - proses yang agak intensif buruh.

Penemuan sel stem embrio tidak menjawab persoalan apa sebenarnya dan bagaimana mencetuskan program embriogenesis yang disulitkan dalam DNA zigot. Ia masih tidak jelas bagaimana program genom berlaku semasa kehidupan manusia. Pada masa yang sama, kajian sel stem embrionik memungkinkan untuk membangunkan konsep mekanisme untuk mengekalkan toti-, pluri- dan multipotensi sel stem semasa pembahagiannya. Ciri membezakan utama sel stem ialah keupayaannya untuk membiak sendiri. Ini bermakna bahawa sel stem, tidak seperti sel yang dibezakan, membahagi secara tidak simetri: salah satu sel anak menghasilkan garis sel khusus, dan yang kedua mengekalkan toti-, pluri- atau multipotensi genom. Masih tidak jelas mengapa dan bagaimana proses ini berlaku pada peringkat awal embriogenesis, apabila jisim sel dalaman yang membahagi blastokista adalah totipoten sepenuhnya, dan genom ESC berada dalam keadaan tidak aktif (tidur, terhalang). Jika semasa pembahagian sel biasa proses duplikasi semestinya didahului oleh pengaktifan dan ekspresi keseluruhan kompleks gen, maka semasa pembahagian ESC ini tidak berlaku. Jawapan kepada soalan "mengapa" diperoleh selepas penemuan mRNA sedia ada (pra-mRNA) dalam ESC, sebahagian daripadanya terbentuk dalam sel folikel dan disimpan dalam sitoplasma telur dan zigot. Penemuan kedua menjawab soalan "bagaimana": enzim khas yang dipanggil "editases" ditemui dalam ESC. Editase melaksanakan tiga fungsi penting. Pertama, mereka menyediakan bacaan epigenetik alternatif (tanpa penyertaan genom) dan pertindihan pra-mRNA. Kedua, mereka melaksanakan proses pengaktifan pra-mRNA (splicing - memotong intron, iaitu bahagian RNA yang tidak aktif yang menghalang proses sintesis protein pada mRNA), selepas itu pemasangan molekul protein bermula di dalam sel. Ketiga, editase menggalakkan pembentukan mRNA sekunder, yang merupakan penindas mekanisme ekspresi gen, yang mengekalkan pembungkusan padat kromatin dan keadaan gen yang tidak aktif. Produk protein yang disintesis pada mRNA sekunder tersebut dan dipanggil protein penyenyap atau penjaga genom terdapat dalam sel telur manusia.

Ini adalah bagaimana mekanisme pembentukan garisan sel abadi sel stem embrio dibentangkan hari ini. Ringkasnya, isyarat untuk melancarkan program embriogenesis, peringkat awal yang terdiri daripada pembentukan jisim sel totipoten, berasal dari sitoplasma telur. Jika pada peringkat ini jisim sel dalaman blastokista, iaitu ESC, diasingkan daripada isyarat pengawalseliaan selanjutnya, proses pembiakan sendiri sel berlaku dalam kitaran tertutup tanpa penyertaan gen nukleus sel (epigenetik). Jika sel sedemikian dibekalkan dengan bahan nutrien dan diasingkan daripada isyarat luar yang menggalakkan pembezaan jisim sel, ia akan membahagi dan membiak jenisnya sendiri selama-lamanya.

Keputusan pertama percubaan percubaan untuk menggunakan sel totipoten untuk pemindahan agak mengagumkan: pengenalan sel stem embrio ke dalam tisu tikus dengan sistem imun yang lemah oleh imunosupresan membawa kepada perkembangan tumor dalam 100% kes. Di antara sel-sel neoplasma, sumbernya adalah ESC, terdapat derivatif yang berbeza daripada bahan selular eksogen totipoten, khususnya neuron, tetapi pertumbuhan teratokarsinoma mengurangkan nilai hasil yang diperolehi kepada apa-apa. Pada masa yang sama, dalam karya L. Stevens, ESC yang dimasukkan ke dalam rongga perut membentuk agregat besar di mana otot embrio, jantung, rambut, kulit, tulang, otot dan tisu saraf terbentuk secara berpecah-belah. (Pakar bedah yang membuka sista dermoid sepatutnya biasa dengan gambar ini). Menariknya, sel embrioblast tetikus yang digantung berkelakuan dengan cara yang sama: pengenalannya ke dalam tisu haiwan dewasa imunokompromi sentiasa menyebabkan pembentukan teratokarsinoma. Tetapi jika garis ESC tulen diasingkan daripada tumor sedemikian dan dimasukkan ke dalam rongga perut, maka sekali lagi derivatif somatik khusus dari ketiga-tiga lapisan kuman terbentuk tanpa tanda-tanda karsinogenesis.

Oleh itu, masalah seterusnya yang perlu diselesaikan adalah untuk membersihkan bahan selular daripada kekotoran sel yang tidak dibezakan. Walau bagaimanapun, walaupun dengan kecekapan pembezaan selular yang disasarkan yang sangat tinggi, sehingga 20% daripada sel dalam kultur mengekalkan potensi totipoten mereka, yang dalam vivo, malangnya, direalisasikan dalam pertumbuhan tumor. Satu lagi "katapel" alam - pada skala risiko perubatan, jaminan pemulihan pesakit mengimbangi dengan jaminan kematiannya.

Hubungan antara sel tumor dan sel progenitor pluripotent embrionik (EPPC), yang lebih maju dalam pembangunan daripada ESC, agak samar-samar. Hasil kajian kami telah menunjukkan bahawa pengenalan EPPC ke dalam pelbagai tumor yang boleh dipindahkan pada tikus boleh membawa kepada perpecahan tisu tumor (G), peningkatan pesat dalam jisim tumor (D), pengurangannya (E-3), atau tidak menjejaskan saiz nekrosis fokus pusat spontan tisu neoplastik (I, K). Adalah jelas bahawa hasil interaksi EPPC dan sel tumor ditentukan oleh jumlah set sitokin dan faktor pertumbuhan yang dihasilkan oleh mereka dalam vivo.

Perlu diperhatikan bahawa sel stem embrio, bertindak balas dengan karsinogenesis untuk bersentuhan dengan tisu dewasa, diasimilasikan dengan sempurna dengan jisim selular embrio, berintegrasi ke dalam semua organ embrio. Chimera sedemikian, yang terdiri daripada sel embrio sendiri dan ESC penderma, dipanggil haiwan alofen, walaupun, sebenarnya, ia bukan chimera fenotip. Sistem hematopoietik, kulit, tisu saraf, hati dan usus kecil mengalami chimerization selular maksimum apabila ESC diperkenalkan ke dalam embrio awal. Kes chimerisasi alat kelamin telah diterangkan. Satu-satunya zon yang tidak boleh dilanggar untuk ESC ialah sel kuman primer.

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

Di bawah keadaan sekatan pembahagian sel embrio awal menggunakan cytoclazine, pengenalan sel stem embrio ke dalam blastocyst membawa kepada perkembangan embrio yang sel kuman utamanya, seperti semua yang lain, terbentuk daripada sel stem embrionik penderma. Tetapi dalam kes ini, embrio itu sendiri adalah penderma sepenuhnya, secara genetik asing kepada badan ibu tumpang. Mekanisme blok semula jadi yang berpotensi untuk mencampurkan maklumat keturunan sendiri dan asing masih belum dijelaskan. Ia boleh diandaikan bahawa dalam kes ini, program apoptosis direalisasikan, penentunya belum diketahui oleh kita.

Perlu diingatkan bahawa embriogenesis haiwan spesies yang berbeza tidak pernah diselaraskan: apabila melaksanakan program penderma organogenesis dalam badan penerima embrio sel stem embrio xenogeneik, embrio mati dalam utero dan diserap semula. Oleh itu, kewujudan chimeras "tikus tikus", "lembu babi", "manusia-tikus" harus difahami sebagai selular, tetapi bukan mozek morfologi. Dalam erti kata lain, apabila ESC satu spesies mamalia diperkenalkan ke dalam blastokista spesies lain, keturunan spesies ibu sentiasa berkembang, di mana, di antara sel-sel mereka sendiri hampir semua organ, kemasukan ditemui, dan kadang-kadang kumpulan unit struktur dan berfungsi yang terdiri daripada bahan asing secara genetik derivatif ESC. Istilah "babi manusiawi" tidak boleh dianggap sebagai sebutan sejenis raksasa yang dikurniakan kecerdasan atau ciri luaran manusia. Ini hanyalah haiwan, sebahagian daripada sel badannya berasal daripada ESC manusia yang dimasukkan ke dalam blastokista babi.

Prospek untuk penggunaan sel stem

Telah lama diketahui bahawa penyakit yang berkaitan dengan genopatologi sel keturunan hematopoietik dan limfoid sering dihapuskan selepas pemindahan sumsum tulang alogenik. Penggantian tisu hematopoietik sendiri dengan sel normal secara genetik daripada penderma yang berkaitan membawa kepada pemulihan separa dan kadang-kadang lengkap pesakit. Antara penyakit genetik yang dirawat dengan pemindahan sumsum tulang alogenik, perlu diperhatikan sindrom kekurangan imun gabungan, agammaglobulinemia berkaitan X, granulomatosis kronik, sindrom Wiskott-Aldrich, penyakit Gaucher dan Hurler, adrenoleukodystrophy, leukodystrophy metachromatic, anemia sel sabit, Fanconthalas'semia, anemia sel sabit. Masalah utama dalam penggunaan pemindahan sumsum tulang alogenik dalam rawatan penyakit ini dikaitkan dengan pemilihan penderma berkaitan HbA yang serasi, untuk pencarian yang berjaya di mana purata 100,000 sampel tisu hematopoietik penderma ditaip diperlukan.

Terapi gen membolehkan membetulkan kecacatan genetik secara langsung dalam sel stem hematopoietik pesakit. Secara teorinya, terapi gen memberikan kelebihan yang sama dalam rawatan penyakit genetik sistem hematopoietik seperti pemindahan sumsum tulang alogenik, tetapi tanpa semua komplikasi imunologi yang mungkin. Walau bagaimanapun, ini memerlukan teknik yang membolehkan pemindahan berkesan gen penuh ke dalam sel stem hematopoietik dan mengekalkan tahap ekspresi yang diperlukan, yang dalam jenis patologi keturunan tertentu mungkin tidak terlalu tinggi. Dalam kes ini, walaupun penambahan sedikit produk protein gen yang kekurangan memberikan kesan klinikal yang positif. Khususnya, dalam hemofilia B, 10-20% daripada tahap normal faktor IX cukup mencukupi untuk memulihkan mekanisme dalaman pembekuan darah. Pengubahsuaian genetik bahan selular autologus telah terbukti berjaya dalam hemiparkinsonisme eksperimen (pemusnahan unilateral neuron dopaminergik). Transfeksi fibroblas embrio tikus dengan vektor retroviral yang mengandungi gen tyrosine hydroxylase memastikan sintesis dopamin dalam sistem saraf pusat: pentadbiran intracerebral fibroblas yang ditransfeksi secara mendadak mengurangkan intensiti manifestasi klinikal model eksperimen penyakit Parkinson dalam haiwan eksperimen.

Prospek menggunakan sel stem untuk terapi gen penyakit manusia telah menimbulkan banyak cabaran baharu bagi doktor dan penguji. Aspek bermasalah terapi gen dikaitkan dengan pembangunan sistem yang selamat dan berkesan untuk pengangkutan gen ke dalam sel sasaran. Pada masa ini, kecekapan pemindahan gen ke dalam sel mamalia besar adalah sangat rendah (1%). Secara kaedah, masalah ini diselesaikan dengan pelbagai cara. Pemindahan gen in vitro melibatkan pemindahan bahan genetik ke dalam sel pesakit dalam kultur, dengan kembalinya ke dalam badan pesakit. Pendekatan ini harus diiktiraf sebagai optimum apabila menggunakan gen yang dimasukkan ke dalam sel stem sumsum tulang, kerana kaedah untuk memindahkan sel hematopoietik dari badan ke kultur dan belakang sudah mantap. Retrovirus paling kerap digunakan untuk pemindahan gen ke dalam sel hematopoietik secara in vitro. Walau bagaimanapun, sebahagian besar sel stem hematopoietik berada dalam keadaan tidak aktif, yang merumitkan pengangkutan maklumat genetik menggunakan retrovirus dan memerlukan pencarian cara baharu pengangkutan gen yang berkesan ke dalam sel stem tidak aktif. Pada masa ini, kaedah pemindahan gen seperti pemindahan, suntikan mikro terus DNA ke dalam sel, lipofection, elektroporasi, "gen gun", gandingan mekanikal menggunakan manik kaca, pemindahan hepatosit dengan gandingan DNA yang bergantung kepada reseptor kepada asialoglycoprotein, dan pengenalan aerosol transgen ke dalam sel epitelium alveolar paru-paru digunakan. Kecekapan pemindahan DNA oleh kaedah ini ialah 10.0-0.01%. Dengan kata lain, bergantung kepada kaedah memperkenalkan maklumat genetik, kejayaan boleh dijangkakan dalam 10 pesakit daripada 100 atau dalam 1 pesakit daripada 10,000 pesakit. Adalah jelas bahawa kaedah pemindahan gen terapeutik yang berkesan dan pada masa yang sama masih belum dibangunkan.

Penyelesaian asas yang berbeza untuk masalah penolakan bahan selular alogenik dalam transplantologi sel ialah penggunaan dos tinggi sel progenitor pluripoten embrionik untuk mencapai kesan pemasangan semula sistem kawalan homeostasis antigen organisma dewasa (kesan Kukharchuk-Radchenko-Sirman), intipatinya dengan mewujudkan toleransi imunologi baru dengan induksi asas. pengaturcaraan semula serentak sistem kawalan homeostasis antigen. Selepas pengenalan dos tinggi EPPC, yang terakhir difiksasi dalam tisu timus dan sumsum tulang. Dalam timus, EPPC, di bawah pengaruh persekitaran mikro tertentu, membezakan kepada dendritik, sel interdigitate dan unsur epitelium-stromal. Semasa pembezaan EPPC dalam timus penerima, bersama-sama dengan molekul penerima sendiri kompleks histokompatibiliti utama (MHC), molekul MHC yang ditentukan secara genetik dalam sel penderma dinyatakan, iaitu, piawaian berganda molekul MHC ditubuhkan, mengikut mana pemilihan positif dan negatif limfosit T direalisasikan.

Oleh itu, pembaharuan pautan efektor sistem imun penerima berlaku melalui mekanisme pemilihan positif dan negatif T-limfosit yang diketahui, tetapi melalui piawaian berganda molekul MHC - penerima dan penderma EPPC.

Memprogram semula sistem imun menggunakan EPPC bukan sahaja membenarkan pemindahan sel tanpa penggunaan imunosupresan jangka panjang berikutnya, tetapi juga membuka prospek baru sepenuhnya dalam rawatan penyakit autoimun, dan menyediakan tapak untuk pembangunan idea baharu tentang proses penuaan manusia. Untuk memahami mekanisme penuaan, kami telah mencadangkan teori pengurangan ruang batang badan. Menurut peruntukan utama teori ini, penuaan adalah pengurangan kekal dalam saiz ruang batang badan, yang difahami sebagai kumpulan sel stem serantau ("dewasa") (mesenchymal, neuronal, sel stem hematopoietik, sel progenitor kulit, saluran penghadaman, epitelium endokrin, sel pigmen lipatan sel sel yang sepadan, dan lain-lain). pembentukan semula. Pengubahsuaian badan ialah pembaharuan komposisi selular semua tisu dan organ disebabkan oleh sel ruang stem, yang berterusan sepanjang hayat organisma multiselular. Bilangan sel dalam ruang batang ditentukan secara genetik, yang menentukan saiz terhad (potensi proliferatif) setiap ruang batang. Sebaliknya, saiz ruang batang menentukan kadar penuaan organ, tisu dan sistem badan individu. Selepas kehabisan rizab selular ruang batang, keamatan dan kadar penuaan organisma multisel ditentukan oleh mekanisme penuaan sel dibezakan somatik dalam had Hayflick.

Oleh itu, pada peringkat ontogenesis selepas bersalin, pengembangan ruang batang bukan sahaja dapat meningkatkan jangka hayat dengan ketara, tetapi juga meningkatkan kualiti hidup dengan memulihkan potensi pembentukan semula badan. Pengembangan ruang batang boleh dicapai dengan memperkenalkan dos besar sel progenitor pluripotent embrionik alogenik, dengan syarat sistem imun penerima diprogramkan semula secara serentak, yang meningkatkan jangka hayat tikus lama dengan ketara dalam eksperimen.

Teori pengurangan ruang batang boleh mengubah idea yang sedia ada bukan sahaja mengenai mekanisme penuaan, tetapi juga tentang penyakit, serta akibat rawatan yang disebabkan oleh dadah. Khususnya, penyakit ini boleh berkembang akibat patologi sel ruang stem (onkopatologi). Pengurangan rizab sel stem mesenchymal mengganggu proses pembentukan semula tisu penghubung, yang membawa kepada kemunculan tanda-tanda penuaan luaran (kedutan, kegemukan kulit, selulit). Pengurangan rizab batang sel endothelial menyebabkan perkembangan hipertensi arteri dan aterosklerosis. Saiz awal ruang batang timus yang kecil menentukan involusi awal berkaitan usia yang kekal. Penuaan pramatang adalah akibat daripada penurunan patologi awal dalam saiz semua ruang batang badan. Rangsangan rizab sel stem ubat dan bukan ubat meningkatkan kualiti hidup dengan mengurangkan tempohnya, kerana ia mengurangkan saiz ruang stem. Kecekapan rendah geroprotectors moden adalah disebabkan oleh kesan perlindungannya pada penuaan sel somatik yang dibezakan, dan bukan pada ruang batang badan.

Kesimpulannya, kami ingin ambil perhatian sekali lagi bahawa perubatan regeneratif-plastik adalah hala tuju baru dalam rawatan penyakit manusia berdasarkan penggunaan potensi regeneratif-plastik sel stem. Dalam kes ini, keplastikan difahami sebagai keupayaan sel stem eksogen atau endogen untuk ditanam dan menimbulkan tunas sel khusus baru di kawasan tisu rosak organisma yang berpenyakit. Objektif ubat regeneratif-plastik adalah penyakit manusia maut yang pada masa ini tidak dapat diubati, patologi keturunan, penyakit di mana kaedah perubatan tradisional hanya mencapai kesan gejala, serta kecacatan anatomi badan, pemulihan yang merupakan matlamat pembedahan regeneratif plastik rekonstruktif. Pada pendapat kami, masih terlalu awal untuk mempertimbangkan percubaan pertama untuk mencipta semula organ yang lengkap dan berfungsi secara lengkap daripada sel stem sebagai kawasan perubatan praktikal yang berasingan. Subjek perubatan regeneratif-plastik adalah sel stem, yang, bergantung pada sumber penerimaannya, mempunyai potensi plastik regeneratif yang berbeza. Metodologi ubat plastik regeneratif adalah berdasarkan pemindahan sel stem atau derivatifnya.

You are reporting a typo in the following text:
Simply click the "Send typo report" button to complete the report. You can also include a comment.