Stamceller og regenerativ plastmedicin

I dag er få praktiserende læger opmærksomme på udviklingen af en ny retning i behandlingen af uhelbredelige sygdomme ved traditionel og ikke-traditionel medicin. Det handler om regenerativ-plastmedicin, baseret på brugen af stamcellernes regenerative potentiale. Omkring de udviklingstendenser opstået uden fortilfælde videnskabelig diskussion og pseudo-videnskabelige hype, i høj grad skabt af informationer overdrivelse Internet World Wide Web. I en meget kort tid, laboratorium tester de terapeutiske muligheder for stamceller er gået ud over den eksperimentelle og har været aktivt indført i medicinsk praksis, der har genereret en masse videnskabelige problemer, etiske, religiøse, juridiske og lovgivningsmæssige plan. Statslige og offentlige institutioner var klart ikke forberedt på hastigheden af overgang af stamceller fra petriskåle i systemet til intravenøs administration, som ikke er omfattet både samfundet som helhed, og den konkrete lidelse mand. I en ufattelig mængde og kvalitet af information om mængden af stamceller er ikke let at forstå de muligheder og fagfolk (hvoraf der er faktisk ikke, fordi alle forsøger at beherske en ny tendens i sig selv videnskab), for ikke at nævne de læger, der ikke er direkte involveret i regenerativnoplasticheskoy medicin.

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

Hvorfor har vi brug for sådanne eksperimenter og har de brug for noget overhovedet?

Ved første øjekast, oprettelse af celle interspecies kimærer er resultatet af uhæmmet fantasi glemt om bioetik fanatiker videnskabsmand. Men denne tilgang stærkt udvidet vores viden om grundlæggende embryogenese, som gav mulighed for at tælle antallet af celler, der kræves for organogenese (dannelse af lever, hjerne, hud, organer i immunsystemet). Også (måske dette er vigtigt i biologi hESCs), genetik råder et enestående værktøj på kimæriseringsprocedurer embryoer kan indstille funktionelle formål af generne. Første, en særlig teknik af dobbelt knockout i ESK "slukke" generne studeret par. Skal sådanne PGC'er injiceres i en blastocyst og spore ændringer, der forekommer i legemet udvikle det kimære embryo. Således blev etableret funktion gener sf-1 (udvikling af kønsorganer og binyre), Urt-l (nyre fane) muoD (skeletmuskulatur udvikling), gata-l-4 (fanen erythro- og lymfopoiese). Desuden i laboratoriedyr ESC'er kan introducere (transficere) er endnu ikke undersøgt humane gener for at bestemme deres funktion ved hjælp af kimært embryo.

Men som regel er forsøgets begrundelse ved at opnå ny grundlæggende viden ikke til støtte for et bredt publikum. Lad os give et eksempel på en anvendt værdi af chimerisering ved hjælp af ESC. Først og fremmest er dette xenotransplantation, dvs. Transplantation af et dyrs organer til mennesker. I teorien, oprettelse af celle kimærer "menneskeskabte svin" gør det muligt at få et dyr langt tættere antigene egenskaber for donor økonomiske og sociale råd, at forskellige kliniske situationer (sukkersyge, skrumpelever) kan redde livet for en syg person. Sandelig, for dette må du først lære at returnere egenskaben til totipotency til genomet af en moden somatisk celle, hvorefter det kan introduceres i det udviklende svinembryo.

Dag ESC ejendom i særlige dyrkningsbetingelser deler næsten i det uendelige anvendes til fremstilling af totipotent cellemasse med efterfølgende differentiering til specialiserede celler, for eksempel dopaminerge neuroner, som derefter transplanteret til en patient med Parkinsons sygdom. I dette tilfælde føres transplantationen nødvendigvis af en rettet differentiering af den resulterende cellemasse i de specialiserede celler, der er nødvendige til behandling og oprensning af sidstnævnte fra udifferentierede cellulære elementer.

Da det viste sig senere, at truslen om carcinogenese var ikke den eneste hindring i vejen for celle transplantation. ESC spontant i embryoide legemer differentieret heterogen, dvs. Til dannelse af derivater lang række cellelinjer (neuroner, keratinocytter, fibroblaster, endotelceller). I synsfeltet af mikroskopet i dette tilfælde er cardiomyocytter fordeles blandt de forskellige fænotyper af celler, som hver især er reduceret i sin rytme. Men for behandling af patienten skal have en ren population af celler: neuroner - slagtilfælde, cardiomyocytter - myokardieinfarkt, pankreatiske p-celler - diabetes, keratinocytter - brandsår, etc.

Det næste trin i udviklingen af celletransplantation er blevet forbundet med udviklingen af teknologier til at producere en tilstrækkelig mængde (millioner celler) af rene cellepopulationer. Søgefaktorer forårsager dirigeret differentiering af hESCs, wore en empirisk karakter som en sekvens af syntese forblev ukendt under embryogenese. Først blev det fundet, at dannelsen af blommesækken induceres ved tilsætning til kulturen hESCs cAMP og retinsyre. Hæmatopoietiske cellelinier dannes når mediet 1L-3, SCF dyrkning fibroblastvækstfaktor (FGH), insulin-lignende vækstfaktor (IGF-1), 1L-6 og granulocytkolonistimulerende faktor (G-CSF). Nervesystemceller dannet ud fra hESCs efter fjernelse af LIF og fibroblast lag, der handler i arkføderen. Efter behandling med retinsyre i nærværelse af føtalt kalveserum ESK begyndte at differentiere til neuroner og cardiomyocytter blev fremstillet ved tilsætning af dimethylsulfoxid (DMSO), som muliggør målrettet afgivelse af hydrofobe signalmolekyler i cellekernen. Således ophobning i dyrkningsmediet af reaktive oxygenarter, såvel som elektrisk stimulering fremmes dannelsen af modne kontraktile cardiomyocytter.

Der er brugt store kræfter og midler til at søge betingelser for differentiering af ESC til insulinproducerende bugspytkirtelceller. Men snart blev det klart, at en række specialiserede linjer af p-celler i bugspytkirtlen celler, celler i immunsystemet og endokrine systemer, adipocytter) ikke skyldes økonomiske og sociale råd i deres stimulering på princippet om "one-faktor -. Én cellelinje" Dette princip viste sig kun at være gyldigt for et begrænset antal cellelinjer. Især kan dannelsen af neuroner induceres af retinsyre muskel-cellelinje - den transformerende vækstfaktor-β (TCP-β), erythroide linier - 1L-6, monocyt-myeloid linie - 1L-3. Og virkningerne af disse faktorer på differentieringen af ESC var strenge dosisafhængige.

Ind i en fase af søgning vækstfaktor kombinationer, der fremmer ESC i de senere stadier af embryogenese til dannelse af mesoderm (kilden til cardiomyocytter, skeletmuskel, epitelial tubulus, mieloeritropoeza og glatte muskelceller), ektoderm (epidermis, neuroner, nethinden) og endoderm (epitelet i tyndtarmen og sekretoriske kirtler, pneumocytter). Naturen, da det blev tvunget forskere til at bevæge sig fremad på vejen af embryogenese, at gentage sine skridt i en petriskål, hvilket gør det umuligt at øjeblikkeligt og nemt få det ønskede resultat. Og sådanne kombinationer af vækstfaktorer er blevet fundet. Activin A i kombination med TGF-β vist sig at være en potent stimulator af dannelse fra hESCs mesodermale celler, mens den blokerer udviklingen ento- og ektodermen. Retinsyre såvel som et signal kombination af knoglemarv morfogenetisk protein (BMP-4) og epidermal vækstfaktor (EGF) er aktiveret processer af ekto- og mesoderm celler, stoppe udviklingen af endoderm. Intensiv vækst af celler i alle tre kimlag observeres med samtidig udsættelse for ESC to faktorer - hepatocytvækstfaktor (NGF), og nervevækstfaktor.

Således for relevante cellelinjer først skal overføre embryonale stamceller ved trinnet til dannelse eventuelle kim lagceller og derefter vælge en ny kombination af vækstfaktorer er i stand til at inducere rettet differentiering af ekto-, meso- og endodermale til specialiserede celler, der er nødvendige til transplantation patient. Antallet af kombinationer af vækstfaktorer for i dag anslås i tusindvis, hvoraf de fleste er patenterede, nogle er slet ikke offentliggjort af bioteknologibedrifter.

Det var vendingen af rensningsstadiet af de opnåede celler fra udifferentierede celle urenheder. Cellerne differentieret i kultur blev mærket med markører af modne cellelinier og passeret gennem højhastigheds-laserimmunofenotypisk sortering. Laserstrålen fandt dem i en fælles cellulær strøm og rettet langs en separat sti. Det opnåede rensede cellemateriale blev først opnået af forsøgsdyr. Det er på tide at vurdere effektiviteten af anvendelsen af ESK-derivater på modeller af sygdomme og patologiske processer. En sådan model var eksperimentel Parkinsons sygdom, som er godt reproduceret hos dyr med kemiske forbindelser, der ødelægger dopaminerge neuroner. Fordi den underliggende sygdom hos mennesker er det overtagne underskud på dopaminerge neuroner, var anvendelsen af erstatningscelleterapi i dette tilfælde patogenetisk begrundet. Hos dyr med eksperimentel hemiparkinsonisme overlevede ca. Halvdelen af de dopaminerge neuroner, der blev afledt af ESC og indsat i hjernekonstruktionerne. Dette var nok til at reducere sygdommens kliniske manifestationer signifikant. Forsøg på at genoprette funktionen af beskadigede CNS-strukturer under eksperimentelle slagtilfælde, traumer og endda rygmarvsfrakturer var ret succesfulde.

Det skal imidlertid bemærkes, at næsten alle tilfælde af vellykket anvendelse af differentierede derivater af ESC til korrigerende forsøgspatologi blev lavet i den akutte periode af den simulerede patologiske situation. De langsigtede resultater af behandlingen var ikke så trøstende: efter 8-16 måneder forsvandt eller reducerede den positive effekt af celletransplantation. Årsagerne til dette er helt forståelige. Differentiering af transplanterede celler in vitro eller in loco Morbi uundgåeligt fører til ekspression af cellemarkører genetisk fremmedhed der provokerer et immunangreb af recipientorganismen. For at løse problemet med immunologiske inkompatibilitet bruge traditionel immunosuppression, som begyndte parallelle kliniske forsøg for at gennemføre transdifferentiering potentiale og genetisk korrektion ikke forårsager immun konflikt autologe bloddannende og mesenkymale stamceller.

Hvad er regenerativ plastik medicin?

Evolutionen har identificeret to principielle muligheder for færdiggørelsen af cellens liv - nekrose og apoptose, der på vævsniveau svarer til de processer af proliferation og regenerering. Proliferation kan betragtes som en slags offer, ved påfyldning af beskadiget væv defekten opstår på grund af dets erstatning med forbindende elementer: opretholdelse strukturel integritet, har kropsdelen mistet funktionen af det påvirkede organ, der bestemmer den efterfølgende udvikling af kompensatoriske responser på hypertrofi eller hyperplasi strukturelle og funktionelle elementer i det resterende ubeskadiget. Længde kompensation periode afhænger af mængden af strukturelle læsioner forårsaget af primær og sekundær faktorer ændring, så i de fleste tilfælde dekompensation opstår, den kraftige forværring og afkortning af menneskeliv. Regeneration tilvejebringer de fysiologiske remodeling processer, dvs. Udskiftning af aldring og dø på mekanismen af naturlig celledød (apoptose) af celler med nye, afledt af stamcelle-reserver af det menneskelige legeme. I fremgangsmåderne ifølge reparerende regenerering er også involveret ressourcer stamceller rum, som imidlertid mobiliseres i patologiske tilstande forbundet med en sygdom eller vævsskade, der initierer celledød ved nekrotiske mekanismer.

Opmærksomhed af forskere, læger, presse, tv og offentligheden på problemet med at studere biologi embryonale stamceller (EKSF) skyldes først og fremmest, stort potentiale af cellen, eller som vi kalder det, regenerativ og plast behandling. Formulerings fremgangsmåder til behandling af alvorlige humane sygdomme (degenerativ patologi centralnervesystemet, hjernen og rygmarvsskade, Alzheimers og Parkinsons, multipel sklerose, myokardieinfarkt, hypertension, diabetes, autoimmune sygdomme og leukæmier, brænde sygdom og neoplastiske processer udgør langt ikke en komplet liste over dem) lagde de unikke egenskaber af stamceller, gør det muligt at skabe nye væv i stedet for, som hidtil antaget, irreversibelt beskadiget væv zo n syg krop.

Fremskridt af teoretiske studier af biologi stamceller i de seneste 10 år blev realiseret spontant nye tendenser regenerativ medicin og plast, som ikke blot er den metode er ganske modtagelig for systematisering, men også skal være sådan. Det første og hurtigst voksende felt med praktisk anvendelse af stamcellernes regenerative potentiale er blevet erstatning regenerativ-plastik terapi. Hendes måde ganske let spores i den videnskabelige litteratur - fra eksperimenter på dyr med myokardienekrose til værker af de seneste år, til formål at genoprette post-infarkt hjertemyocytter mangel eller efterfyldning af tab på p-celler i bugspytkirtlen og de dopaminerge neuroner i det centrale nervesystem.

Celletransplantation

Grundlaget for erstatning regenerativ-plast medicin er celle transplantation. Sidstnævnte skal defineres som et kompleks af medicinske foranstaltninger, hvor patientens organisme i kort eller lang tid har direkte kontakt med levedygtige celler af auto-, allo-, iso- eller xenogen oprindelse. Midlerne til celletransplantation er en suspension af stamceller eller deres derivater, standardiseret ved antallet af transplantationsenheder. Transplantationsenheden er forholdet mellem antallet af kolonidannende enheder i kultur til det totale antal transplanterede celler. Fremgangsmåder til udførelse af cellulær transplantation: intravenøs, intraperitoneal, subkutan injektion af en suspension af stamceller eller deres derivater; injektion af en suspension af stamceller eller deres derivater i hjernens ventrikler, lymfekarre eller cerebrospinalvæske.

Ved allo- og autolog celletransplantation anvendes to fundamentalt forskellige metodologiske tilgange til realiseringen af stamcellernes pluri-, multipotentiale potentiale - in vivo eller in vitro. I det første tilfælde, indførelse af stamceller i patientens krop udføres uden indledende differentiering i den anden - efter multiplikation i kultur, og oprensning af dirigeret differentiering af ikke-differentierede celler. Blandt de mange metodologiske teknikker celleerstatningsterapi fremgangsmåder til tre grupper adskiller tydeligt nok: substitution af knoglemarvsceller og blodceller udskiftning organer og blødt væv udskiftning hårdt og fast kropselement (brusk, knogler, sener, hjerteklapper og blodkar i kapacitive typen). Den sidste linje bør defineres som rekonstruktiv og regenerativ medicin som potentiel stamcelledifferentiering realiseres på matrixen - en biologisk indifferente eller resorberbare konstruktioner substituerbare formet kropsdel.

En anden måde at øge intensiteten af regenerative og plastiske processer i påvirkede væv er at mobilisere ressourcer patientens egen frempindlegemet ved anvendelse af exogene vækstfaktorer, såsom granulocyt-makrofag og granulocyt kolonistimulerende faktorer. I dette tilfælde er de gap stromale bindinger fører til en stigning i udbytte i det almindelige kredsløb af hæmopoietiske stamceller, som giver den zone af vævsskade regenerative processer på grund af deres iboende fleksibilitet.

Således er metoderne til regenerativ medicin rettet mod at stimulere processerne til genopretning af den tabte funktion - enten ved mobilisering af sin egen stamreserver af den syge organisme eller ved at indføre allogent cellulært materiale.

Et vigtigt praktisk resultat af åbningen af embryonale stamceller - Terapeutisk kloning er baseret på forståelsen af mekanismerne udløser embryogenese. Hvis det oprindelige signal for begyndelsen af embryogenese er et sæt af præ-mRNA, som er i cytoplasmaet af oocytten, skal indførelsen af kernen af eventuelle somatiske celler i tømte ægcelle køre et program i fosterudviklingen. I dag ved vi allerede, at omkring 15 000 gener deltager i gennemførelsen af embryogeneseprogrammet. Hvad sker der med dem efter fødslen i perioder med vækst, modenhed og aldring? Svaret på dette spørgsmål blev givet af Dolly fårene: de er bevaret. Under anvendelse af de mest moderne metoder til forskning vist, at voksne celler kerne der sparer alle koder, der er nødvendige for dannelsen af embryonale stamceller, embryonale kim lag, organogenese og restriktions af modning (exit i differentieringen og specialisering) cellelinier af mesenchymal, ekto-, endo- og mesodermal oprindelse . Terapeutisk kloning som en tendens er opstået i de meget tidlige stadier af udvikling, celletransplantation og tilvejebringer tilbagevenden totipotens egne somatiske celler i den syge at frembringe genetisk identiske graftmateriale.

Opdagelsen af stamcelle er begyndt "til enden" som et begreb opfundet i biologi og lægevidenskab A. Maximov påføres stamcellerne i knoglemarven, der giver anledning til alle de modne celleelementer i perifert blod. Imidlertid har hæmatopoietiske stamceller, ligesom celler af alle væv fra en voksen organisme, også en differentieret forgænger. En almindelig kilde til absolut alle somatiske celler er den embryonale stamcelle. Det skal bemærkes, at begreberne "embryonale stamceller" og "embryonale stamceller" på ingen måde er ens. Embryonale stamceller blev isoleret af J. Thomson fra blastocystens interne cellemasse og overført til langlivede cellelinier. Kun disse celler har telefaxen "ESC". Leroy Stevens opdagede embryonale stamceller i mus, beskrevet dem som "embryonale pluripotente stamceller", med henvisning til evnen af hESCs at differentiere til derivater af alle tre kimlag (ecto, meso- og endoderm). Men alle celler i embryoet i senere udviklingsstadier er også stamceller, da de giver anledning til et stort antal celler, som danner en voksenes legeme. For at definere dem foreslår vi udtrykket "embryoniske pluripotente stamceller".

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

Typer af stamceller

Rygraden i moderne klassificering af stamceller baseret på princippet om adskillelse evne (styrke) giver anledning til cellelinier, som er defineret som toti-, plyuri-, multi-, poly-, bi- og unipotency. Totipotent, dvs. Evnen til at rekonstituere en genetisk programmeret kroppen som en helhed, har en celle zygote, blastomerer og embryonale stamceller (den indre cellemasse af blastocysten). En anden gruppe af totipotente celler, der er dannet ved de senere stadier af embryoudvikling præsenteres germenativnymi primære embryoniske celler af kønsdele (genital knuder). Pluripotency hvorunder podimayut evne til at differentiere til celler af enhver organ eller væv, kendetegnet ved embryonale celler fra tre kimlag - ekto-, meso- og endoderm. Det antages, at multipotente, dvs. Evnen til at danne alle celler inden for en dedikeret linje, der er karakteristisk for kun to celletyper: de såkaldte mesenkymale stamceller, som er dannet i crista neuralis og er forstadier for alle cellerne i bindevæv baser af kroppen, herunder gliaceller, samt hæmatopoietiske hæmatopoietiske stamceller, der giver anledning til alle blod cellelinier. Endvidere isolerede bi- og unipotente stamceller, især progenitorceller af myeloid, lymfoid, monocytisk og megakaryocytiske hæmatopoietiske bakterier. Eksistens unipotente stamceller tydeligt bevist ved eksemplet med levercellerne - tab af en betydelig del af levervævet kompenseres ved intensiv dividing differentierede polyploide hepatocytter.

I udviklingen af alle organer og væv er dannet som følge af proliferation og differentiering af den indre cellemasse af blastocysten, hvilke celler og er, i streng forstand, totipotente embryonale stamceller. De første undersøgelser af isoleringen af embryostamceller blev udført Evans, som viste, at blastocyster implanteret i musehjerne, give anledning teratocarcinoma, hvilke celler med kloning danner linjer af pluripotente embryonale stamceller (det oprindelige navn af cellerne - embryonale carcinomceller eller forkortelse ECC - i i øjeblikket ikke anvendelig). Disse data blev bekræftet i adskillige andre undersøgelser, hvor embryonale stamceller blev opnået ved dyrkning celler blastocyster fra mus og andre dyrearter, herunder mennesker.

I nyere litteratur er der flere rapporter om plasticitet af stamceller, hvilket betragtes ikke kun som evnen af sidstnævnte til at differentiere til forskellige celletyper på forskellige udviklingsstadier, men også undergå dedifferentiering (transdifferentiering, retrodifferentiation). Der er tilladt i princippet mulighed for at returnere somatiske differentierede celler på fosterstadiet udviklingstrin med reprisen (retur) pluripotens og dens gennemførelse i re-differentiering til dannelse andre celletyper. Angiveligt, navnlig, at de hæmatopoietiske stamceller er i stand til at danne transdifferentiate hepatocytter, endotelceller og cardiomyoblasts.

Videnskabelig debat om adskillelse af stamceller ved deres plasticitet fortsætter, dvs. Terminologi og celletransplantation ordliste er i færd med dannelse, det har umiddelbar praktisk betydning, da det er på brugen af plastiske egenskaber og evnen af stamceller til at differentiere til forskellige cellelinier etableret fleste metoder regenerativnoplasticheskoy medicin.

Antallet af publikationer inden for grundlæggende og anvendte problemer med regenerativ og plastisk medicin vokser hurtigt. Udvalget af forskellige metodologiske fremgangsmåder rettet mod den mest optimale anvendelse af stamcellernes regenerative-plastpotentiale er allerede beskrevet. Zone af sine vitale interesser bestemmes kardiologer og endokrinologer, neurologer og neurokirurger, transplantation kirurger og hæmatologer. Den plastiske muligheder for stamceller søge en løsning på de presserende problemer øjenlæger, TB læger, Pulmonologer, nyrespecialister, onkologer, genetikere, børnelæger, gastroenterologer, internists og børnelæger, kirurger og fødselslæge-gynækologer - alle repræsentanter for moderne medicin håber at få muligheden for helbredelse er stadig betragtes som en dødelig sygdom.

Er celletransplantation en anden "panacea" fra alle sygdomme?

Dette spørgsmål opstår helt rigtigt blandt alle læger og forskere, som er omhyggelige og analyserer den nuværende tilstand af medicinsk videnskab. Situationen er kompliceret af den kendsgerning, at der på den ene side af videnskabelige konfrontationer er "sunde konservative" på den anden side - "syge fanatikere" af celletransplantologi. Naturligvis ligger sandheden som altid mellem dem - på et "ingenmands land". Uden at berøre spørgsmål om lov, etik, religion og moral, lad os overveje fordele og ulemper ved de angivne områder af regenerativ og plastisk medicin. Den "lette brise" i de første videnskabelige rapporter om ESC'ernes terapeutiske muligheder allerede et år efter deres opdagelse blev til en "vindstød", der svirrede i 2003 i "information tornado". Den første serie af publikationer vedrørte dyrkning af embryonale stamceller, deres multiplikation og rettet differentiering in vitro.

Det viste sig, at for ubegrænset reproduktion af embryonale stamceller i kultur skal en række betingelser overholdes nøje. Tre faktorer skal nødvendigvis være til stede i det konditionerede miljø: interleukin-6 (IL-6), stamcellefaktor (SCF) og leukosinhibiterende faktor (LIF). Derudover bør embryonale stamceller dyrkes på et substrat (et feederlag af celler) fra embryonale fibroblaster og i nærværelse af føtalt kalveserum. Under disse forhold vokser ESC'er i kulturen kloner og danner embryoidlegemer - aggregater af suspensionskloner af globulære celler. Det vigtigste element i ESC-klonen er, at i embryoen ophører den embryoide krop at vokse, når den akkumuleres i aggregatet 50-60, maksimalt 100 celler. I denne periode indstilles en ligevægtstilstand i - cellefordelingshastigheden inden for klonen svarer til frekvensen af apoptose (programmeret celledød) ved dens periferi. Efter at have nået sådanne en dynamisk ligevægt perifere embryoide kropsceller undergå spontan differentiering (sædvanligvis med dannelsen af fragmenter endoderm af blommesækken, endotelceller og angioblaster) med tab af totipotens. Derfor, for at opnå et tilstrækkeligt antal totipotent embryonal cellemasse organ bør opdeles ugentligt med en overførselsenhed af embryonale stamceller til en ny grobund - en proces ganske besværlig.

Opdagelsen af embryonale stamceller svarede ikke på spørgsmålet om, hvad nøjagtigt og hvordan det lancerer embryogeneseprogrammer kodet i zygot DNA. Det er stadig uklart, hvordan genets program udfolder sig i menneskelivets proces. Samtidig har undersøgelsen af embryonale stamceller lov til at udvikle konceptet af mekanismerne i konservering toti-, plyuri- og multipotente stamceller i deres division. Stamcelleens vigtigste kendetegn er dets evne til selvgengivelse. Det betyder, at en stamcelle, i modsætning til differentierede opdelt asymmetrisk, en af datterceller give anledning til specialiserede cellelinje, mens den anden holder toti-, plyuri- eller multipotent genom. Det forblev uklart, hvorfor og hvordan denne proces finder sted på de tidligste stadier af embryogenese, når dividere den indre cellemasse bla stotsisty hele det er totipotent, og ØSU genom er i dormantnom (søvn, låst) tilstand. Hvis nødvendigvis går forud for aktivering og ekspression af et kompleks af gener, ved at dividere ESC, der ikke sker under normale celledeling proces duplikationer. Svaret på spørgsmålet "hvorfor" blev modtaget efter opdagelsen af allerede eksisterende økonomiske og sociale råd i mRNA'et (præ-mRNA), hvoraf en del er dannet selv i de follikulære celler og fastholdes i cytoplasmaet i ægget og zygote. Den anden opdagelse besvarede spørgsmålet "hvordan": i ESC blev fundet specielle enzymer, kaldet "editase". Edithaser udfører tre hovedfunktioner. For det første tilvejebringer de en alternativ epigenetisk (uden involvering af genomet) læsning og duplikering af præ-mRNA. For det andet, processen med at gennemføre aktiveringen af præ-mRNA'er (splejsning - udskæring af introns, dvs. Inaktive regioner RNA, som inhiberer proteinsyntesen på mRNA), hvorefter cellen begynder samling proteinmolekyler. Tredje, editazy fremme dannelsen af sekundære mRNA er repressorer for genekspression mekanismer, der opretholder en tæt pakning af kromatin og inaktive gener. Proteinprodukter syntetiseret på sådanne sekundære mRNA'er og kaldet protein-lyddæmper eller genomiske værger er til stede i humane ægsler.

På denne måde er mekanismen til dannelse af immortale cellelinier af embryonale stamceller repræsenteret i dag. Simpelthen kommer signalet til at starte embryogeneseprogrammet, hvis indledende faser består i dannelsen af totipotentcellemasse, fra æggelcellens cytoplasma. Hvis der på dette stadium den indre cellemasse af blastocysten, er dvs. ESC isoleret fra yderligere regulatoriske signaler, celle selvreproduktion proces sker i en lukket cyklus uden generne af cellekernen (epigenetisk). Hvis vi leverer en sådan celle med næringsmateriale og isolerer det fra eksterne signaler, som bidrager til differentiering af cellemassen, vil det dele og reproducere sig uendeligt.

De første resultater af eksperimentelle forsøg på at anvende totipotente celler til transplantation viste sig at være ret imponerende, med indførelsen af embryonale stamceller i vævet i 100% af musene med immunsystemer svækket immunodepressorami tilfælde medførte tumorudvikling. Blandt neoplastiske celler, som var kilden til ØSR differentierede derivater mødte exogent totipotent celle materiale, især neuroner, men reducerede vækst af teratocarcinom af resultaterne til nul. På samme tid ved L. Stevens, ESK indføres i bughulen, til dannelse af store aggregater i hvilke fragmenter dannet embryonale muskler, hjerte, hår, hud, knogler, muskler og nervevæv. (Kirurger der åbnede dermoidcyster, dette billede skal være kendt). Det er interessant, at suspenderede musembryoblastceller opfører sig på nøjagtig samme måde: deres indføring i voksne væv hos immunkompromitterede dyr forårsager altid dannelsen af teratocarcinomer. Men hvis en klar ESC-linje er isoleret fra denne tumor og indsat i bukhulen, dannes der igen specialiserede somatiske derivater af alle tre embryonale plader uden tegn på carcinogenese.

Således var det næste problem, der skulle løses, rensningen af det cellulære materiale fra urenheder af udifferentierede celler. Selv med meget høj effektivitet af rettet celledifferentiering bevarer op til 20% af cellerne i kulturen deres totipotentpotentiale, som desværre in vivo realiseres ved tumorvækst. En anden "slangeskud" af naturen - på skalaerne af den medicinske risiko skal garantien for patientens inddrivelse balanceres med garanti for hans død.

Forholdet mellem tumorceller og de mere avancerede i udvikling end embryoniske pluripotente stamceller (EECC) er meget tvetydigt. Vores resultater viste, at indførelsen EPPK i forskellige transplanterede tumorer i rotter kan føre til sønderdeling af tumorvævet (T), en hurtig stigning i tumorvægt (E) og dets reduktion (E-3) eller ikke påvirker dimensionerne af spontan centrale kontaktpunkt nekrose Neoplastisk væv (I, K). Det er indlysende, at resultatet af interaktionen mellem EKPK og tumorceller bestemmes af det samlede sæt cytokiner og vækstfaktorer, der produceres af dem in vivo.

Det er bemærkelsesværdigt, at embryonale stamceller carcinogenese som respons på kontakt med væv fra en voksen organisme, perfekt ligestillet med cellemassen af embryonet, bygges i alle organer i fosteret. Sådanne kimærer, der består af indre embryonale celler og donor-ESC'er, kaldes allofene dyr, selv om de faktisk ikke er fænotypiske kimærer. Maksimal cellekimisering ved indføring af ESC i det tidlige embryo gennemgår et hæmatopoietisk system, hud, nervevæv, lever og tyndtarme. Tilfælde af chimerisering af kønsorganer er beskrevet. Den eneste ubevægelige zone for ESA var de primære sexceller.

Det vil sige, at embryoet lagrer sine forældres genetiske information, som beskytter renheden og fortsættelsen af både slægten og arten.

Blokaden division tidlige embryoceller ved administration tsitoklazina embryonale stamceller i en blastocyst fører til udvikling af embryoet, hvori de primære kønsceller, ligesom alle de andre, dannet ud fra donor- embryonale stamceller. Men i dette tilfælde er embryoet selv helt donor, der er genetisk fremmed for surrogatmormen. Mekanismerne i en sådan naturlig blok af den potentielle mulighed for at blande egen og udenlandsk arvelig information er endnu ikke blevet afklaret. Det kan antages, at i dette tilfælde implementeres et apoptoseprogram, hvis determinanter endnu ikke er kendt.

Det skal bemærkes, at embryogenese af dyr af forskellige arter aldrig enige: gennemførelsen af donorprogram organogeneseperioden i kroppen af de modtagende embryo heterologe embryonale stamceller dræber fosteret i livmoderen og resorberet. Derfor, at der findes kimærer "rotte-muse", "pig-ko", "Rat Man" skal forstås som en celle, men ikke den morfologiske mosaicisme. Med andre ord er indførelsen af ESC én type af mammal blastocyst anden art altid udvikler afkom stamarten, hvor blandt de egne celler i næsten alle organer er der inklusioner og nogle gange klynger af strukturelle og funktionelle enheder bestående af genetisk fremmed materiale af ESK derivater. "Begrebet humaniseret naya gris "som en betegnelse for et bestemt monster udrustet med årsag eller ydre tegn på en person. Dette er kun et dyr, en del af kroppens celler, som kommer fra svinene fra de menneskelige ESC'er injiceret i blastocysten.

Muligheden for at bruge stamceller

Det har længe været kendt, at sygdomme associeret med hematopoietiske celler genopatologiey og lymfoide linier er ofte elimineret efter allogen knoglemarvstransplantation. Substitution egen hæmatopoietisk væv til normale celler genetisk beslægtet donor fører til delvis, og til tider fuldstændig genvinding af patienten. Blandt de genetiske sygdomme, der behandles med allogen knoglemarvstransplantation, skal det bemærkes syndrom, kombineret immundefekt, X-bunden agammaglobulinæmi, kronisk granulomatose, Wiskott-Aldrich syndrom, Gauchers sygdom og Harlera, adrenoleukodystrofi, metakromatisk leukodystrofi, seglcelleanæmi, thalassæmi, anæmi Fanconi og AIDS. Det vigtigste problem ved anvendelsen af allogen knoglemarvstransplantation i behandlingen af sygdomme forbundet med udvælgelsen af HbA kompatibel beslægtet donor, vellykket søgning der skal i gennemsnit 100.000 prøver blev typebestemt donor hæmatopoietisk væv.

Genterapi giver dig mulighed for at rette en genetisk defekt direkte i patientens stamme hæmopoietiske celler. I teorien genterapi giver de samme fordele i behandlingen af genetiske sygdomme i det hæmatopoietiske system, og at allogen knoglemarvstransplantation, men uden alle de mulige immunologiske komplikationer. Dette kræver imidlertid en teknik, der gør det muligt effektivt at bære fuld gen i hæmatopoietiske stamceller og til at opretholde den nødvendige grad af dets ekspression, som for visse typer af arvelige sygdomme kan ikke være meget høj,. I dette tilfælde frembringer selv en ubetydelig genopfyldning af proteinproduktet af et mangelfuldt gen en positiv klinisk virkning. Især med hæmofili B er 10-20% af det normale niveau af faktor IX tilstrækkeligt til at genoprette den interne mekanisme for blodkoagulation. Genetisk modifikation af autologt cellulært materiale var vellykket i eksperimentel hæmarkarkinsonisme (ensidig destruktion af dopaminerge neuroner). Transfektion af rotteembryofibroblaster med en retroviral vektor indeholdende tyrosinhydroxylase-genet billede dopaminsyntese i CNS: intracerebral administration transficerede fibroblaster dramatisk reduceret intensitet af de kliniske manifestationer af eksperimentel model af Parkinsons sygdom hos forsøgsdyr.

Da anvendelsen af stamceller til genterapi af humane sygdomme har lagt en masse nye udfordringer for klinikere og experimenters. Problematiske aspekter ved genterapi er forbundet med udvikling af en sikker og effektivt transportsystem gen i målcellen. Øjeblikket, effektiviteten af genoverførsel i store pattedyrsceller er meget lav (1%). Metodisk er dette problem løst på forskellige måder. In vitro-genoverførsel er transfektion af genetisk materiale i en patients celler i kultur, og deres efterfølgende returnering til patienten. Denne fremgangsmåde bør betragtes som optimale ved brug gener indført i knoglemarvsstamceller, eftersom overførselsmetoder hæmatopoietiske celler i organismen i kultur og tilbage tilstrækkeligt veludviklede. I de fleste tilfælde er genoverførsel til hæmatopoietiske celler in vitro anvendes retrovi-tiers. Men de fleste af hæmatopoietiske stamceller er i hvile, hvilket gør det vanskeligt at transportere den genetiske information ved anvendelse af retrovira og kræver nye måder effektive transportforbindelser gener i stamceller dormantnye. I øjeblikket sådanne metoder til genoverførsel, transfektion, direkte mikroinjektion af DNA i celler, lipofektion, elektroporation, "genkanon", en mekanisk forbindelse ved hjælp af glaskugler, transfektion hepatocyt receptor-forbindelsen af DNA med asialoglycoproteiner, og aerosolindgivelse af transgenet i alveolære celle lunge epitel. Effektiviteten af DNA-overførsel ved disse metoder er, 10,0-0,01%. Den anden ord, afhængigt af fremgangsmåden til administration af den genetiske information, kan succes forventes hos 10 patienter ud af 100, eller i 1 patient ud af 10 patienter LLC. Det er indlysende, at en effektiv og samtidig har endnu ikke udviklet den sikreste metode til terapeutisk genoverføring.

En fundamentalt anderledes løsning på problemet for afstødning af allogene cellemateriale i celletransplantation er anvendelsen af høje doser af embryonale pluripotente stamceller for at opnå effekten geninstallation kontrol antigene homeostase af voksne (virkning Kukharchuk-Radchenko-Sirman), essensen af, som ligger i induktionen af immunologisk tolerance ved at oprette en ny base immunkompetente celler, mens omprogrammering antigene Goma kontrolsystem stasis. Efter høje doser EPPK senest fastsat i vævene i thymus og knoglemarv. I thymus EPPK påvirket specifik mikromiljø differentiere til dendritiske, interdigitatnye celler og epitelceller-stromale elementer. Under differentiering EPPK i thymus hos modtageren, sammen med de egne molekyler af det store histokompatibilitetskompleks (MHC) udtrykt MHC-molekyler, der er genetisk bestemt i donorceller, dvs., at det satte en dobbelt standard MHC-molekyler, hvorpå der er realiseret en positiv og negativ selektion af T-lymfocytter.

Således forekommer fornyelsen af effektor-forbindelsen af immunsystemet af recipientorganismen ifølge de kendte mekanismer for positivt og negativt udvalg af T-lymfocytter, men gennem en dobbelt standard af MHC-receptormolekyler og donor-EDCM'er.

Omprogrammering immunsystemet ved EPPK ikke kun giver mulighed for celle transplantation uden yderligere langvarig brug af immunosuppressive lægemidler, men også åbner op for helt nye perspektiver i behandlingen af autoimmune sygdomme, samt giver fodfæste for udvikling af nye ideer om processen med menneskets aldring. Til vores forståelse af den aldrende mekanismer foreslået teorien om udtømning af stamceller rum i kroppen. Ifølge den grundlæggende position af teori, aldring er en permanent downsizing stamceller rum organisme, hvormed menes en pulje af regional ( "voksen"), stamceller (mesenchymal, neuronal, hæmatopoietiske stamceller, progenitorceller i huden, fordøjelseskanal, endokrin epitel, pigmentceller ciliær folder og al.), celletab ydelse du passende væv remodeling proces i kroppen. Remodeling af kroppen - denne opdatering cellulære sammensætning af væv og organer som følge af den stamcelle rum, som fortsætter gennem hele livet af en multicellulær organisme. Antallet af stamceller i rummene bestemmes genetisk, som bestemmer de størrelsesbegrænsninger (proliferativ kapacitet) af hver hjernestammen plads. Til gengæld stamceller størrelser bestemme hastigheden for ældning af rum af individuelle organer, væv og organsystemer. Efter udtømning af stamceller reserve rum intensitet og hastigheden for ældning en multicellulær organisme bestemt af mekanismerne i aldrende somatiske differentierede celler i Hayflick grænse.

Følgelig kan udvidelsen af stammerum i fase af postnatal ontogeni ikke kun betydeligt øge varigheden, men også forbedre livskvaliteten ved at genoprette kroppens remodeleringspotentiale. At opnå udvidelse af stamceller rum kan opnås ved indgivelse af store doser af allogene pluripotente embryonale stamceller tilvejebragt samtidigt omprogrammere modtagerens immunsystem, at i eksperimentet øger levetiden for ældre mus. 

Teorien om udtømning af stammeområder kan ændre eksisterende begreber ikke kun om aldringsmekanismerne, men også om sygdommen samt konsekvenserne af dens medicinske cytotoksiske behandling. Især kan sygdommen udvikle sig som følge af cellernes patologi i stammeområder (oncopatologi). Udtømmelsen af reserven af mesenkymale stamceller forstyrrer processerne for ombygning af bindevæv, hvilket fører til udseendet af ydre tegn på alderdom (rynker, hudens flothed, cellulite). Afdrivning af stamceller i endotelceller forårsager udviklingen af arteriel hypertension og aterosklerose. Indledningsvis bestemmer den lille størrelse af thymus stamme plads sin tidlige permanent alder involution. For tidlig aldring er en konsekvens af den indledende patologiske reduktion i størrelsen af alle kroppens stempler. Lægemiddel- og ikke-farmakologisk stimulering af stamcellens reserver forbedrer livskvaliteten ved at reducere varigheden, da det reducerer størrelsen af stammerum. Den lave effektivitet af moderne geroprotektorer skyldes deres beskyttende virkning på den aldrende differentierede somatiske celle og ikke på kroppens stammerum.

Afslutningsvis bemærker vi igen, at regenerativ-plastisk medicin er en ny retning i behandlingen af menneskersygdomme baseret på anvendelsen af stamcellernes regenerative-plastpotentiale. I dette tilfælde betyder plasticitet evnen af eksogene eller endogene stamceller til at blive implanteret og give anledning til nye specialiserede cellespirer i beskadigede vævsområder af den syge organisme. Objekt regenerativt plast medicin - langt uhelbredelig dødelig sygdom hos mennesker, arvelig abnormitet, sygdom, for hvilken der opnås konventionelle medicin kun symptomatisk virkning, samt anatomiske defekter i kroppen, som er rettet mod at genoprette rekonstruktivnoplasticheskaya regenerativ kirurgi. De første forsøg på at genskabe hele og samtidig funktionelt fuldverdige organer fra stamceller, er efter vores mening det for tidligt at lave et særskilt område af praktisk medicin. Genstanden for regenerativ og plastisk medicin er stamceller, der, afhængigt af deres produktionskilde, har et forskelligt plastisk potentiale. Metoden for regenerativ-plastisk medicin er baseret på transplantationen af stamceller eller deres derivater.