Stamcellen en regeneratieve plastische geneeskunde

Tegenwoordig zijn maar weinig artsen zich bewust van de ontwikkeling van een nieuwe richting in de behandeling van ongeneeslijke ziekten door traditionele en niet-traditionele geneeskunde. Het gaat over regeneratieve-plastic geneeskunde, gebaseerd op het gebruik van het regeneratieve potentieel van stamcellen. Rond de ontwikkelingsrichting ontstond een ongekende wetenschappelijke discussie en een pseudowetenschappelijke krampachtigheid, grotendeels gecreëerd door de hyperbool van het World Wide Web. In een zeer korte tijd, laboratorium test de therapeutische mogelijkheden van stamcellen zijn dan de experimentele verdwenen en zijn actief geïntroduceerd in de medische praktijk dat veel wetenschappelijke problemen, ethische, religieuze, juridische en wettelijke plan is gegenereerd. Staats- en openbare instellingen waren duidelijk niet klaar voor de snelheid van de overgang van stamcellen van petrischalen naar systemen voor intraveneuze toediening, wat niet ten goede komt aan zowel de maatschappij als geheel als aan een bijzonder lijdend persoon. In een onvoorstelbare hoeveelheid en de kwaliteit van de informatie over de hoeveelheid stamcellen is niet eenvoudig om de kansen en professionals te begrijpen (en dat zijn er eigenlijk niet, omdat iedereen probeert om een nieuwe trend van de wetenschap zelf onder de knie), niet naar de artsen, niet direct betrokken bij regenerativnoplasticheskoy geneeskunde noemen.

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

Waarom hebben we dergelijke experimenten nodig en hebben ze überhaupt iets nodig?

Op het eerste gezicht is de creatie van cellulaire interspecifieke chimaera's de vrucht van een ongebreidelde fantasie van een wetenschapper-fanaticus die de bio-ethiek is vergeten. Deze benadering heeft echter onze fundamentele kennis van embryogenese aanzienlijk uitgebreid, omdat het ons toestond het aantal cellen te tellen dat nodig is voor organogenese (vorming van de lever, hersenen, huid, immuunsysteemorganen). Ook (misschien dit is belangrijk in de biologie hESCs), genetica hebben de beschikking over een unieke tool waarmee ten chimerisatie embryo's de functionele doel van de genen kunt instellen. Ten eerste is de speciale techniek van dubbele knock-out in de ESC "uitgeschakeld" het paar genen dat onderzocht wordt. Vervolgens worden dergelijke ESC's in de blastocyst geïnjecteerd en volgen de veranderingen die optreden in het lichaam van het zich ontwikkelende chimere embryo. Aldus werden vastgestelde functie genen sf-1 (ontwikkeling genitale en bijnier), urt-l (tab nier) muoD (skeletspier ontwikkeling), gata-l-4 (tab erythro- en lymfopoiese). Bovendien is het in het ESC van laboratoriumdieren mogelijk om (getransfecteerde) menselijke genen die nog niet zijn bestudeerd, in te voeren om hun functie te bepalen met behulp van een chimeer embryo.

Maar in de regel voldoet de rechtvaardiging van het experiment door het verkrijgen van nieuwe fundamentele kennis niet aan de steun van een breed publiek. Laten we een voorbeeld geven van een toegepaste waarde van chimerisatie met behulp van ESC. Allereerst is dit xenotransplantatie, dat wil zeggen, transplanteren van de organen van een dier op mensen. In theorie is de creatie van de cel chimaera's "man-varken" kunt u een dier veel dichter antigene kenmerken van de donor SER dat verschillende klinische situaties (diabetes, levercirrose) het leven van een zieke persoon kan redden te krijgen. Toegegeven, hiervoor moet je eerst leren hoe je de eigenschap van totipotentie terug kunt geven aan het genoom van een volwassen somatische cel, waarna het kan worden ingebracht in het zich ontwikkelende varkensembryo.

Vandaag ESC woning in bijzondere kweekomstandigheden aandeel bijna onbeperkt gebruikt worden voor de productie van totipotente cel massa met daarop volgende differentiatie in gespecialiseerde cellen, bijvoorbeeld dopaminerge neuronen, die vervolgens worden getransplanteerd naar een patiënt met de ziekte van Parkinson. In dit geval wordt transplantatie noodzakelijkerwijs voorafgegaan door een gerichte differentiatie van de resulterende celmassa in de gespecialiseerde cellen die nodig zijn voor behandeling en zuivering van laatstgenoemde uit ongedifferentieerde cellulaire elementen.

Zoals later bleek, was de dreiging van carcinogenese niet het enige obstakel in de weg van celtransplantatie. ESC spontaan gedifferentieerde embryoïde lichamen heterogeen, d.w.z. Derivaten vormen uiteenlopende cellijnen (neuronen, keratinocyten, fibroblasten, endotheelcellen). In het gezichtsveld van de microscoop, in dit geval, tussen de cellen van verschillende fenotypes, worden cardiomyocyten onderscheiden, waarvan elk zich in zijn ritme samentrekt. Voor de behandeling van de patiënt moet een zuivere populatie van cellen: neuronen - beroerte, cardiomyocyten - myocardiaal infarct, pancreas β-cellen - diabetes, keratinocyten - brandwonden, etc.

De volgende fase in de ontwikkeling van celtransplantatie is in verband gebracht met de ontwikkeling van technologieën om een voldoende hoeveelheid (miljoenen cellen) zuiver celpopulaties te produceren. Zoekfactoren waardoor gerichte differentiatie van hESCs, droeg een empirische karakter een reeks synthese onbekend gebleven tijdens embryogenese. Ten eerste werd gevonden dat de vorming van dooierzak wordt geïnduceerd door het toevoegen aan de kweek hESCs cAMP en retinoïnezuur. Hematopoietische cellijnen gevormd wanneer het medium 1L-3, SCF kweken fibroblast groeifactor (FGH), insulineachtige groeifactor (IGF-1), 1L-6 en granulocyt koloniestimulerende factor (G-CSF). Zenuwstelselcellen gevormd uit hESCs na verwijdering van LIF en fibroblast laag stelt de feeder. Na behandeling met retinoïnezuur bij aanwezigheid van foetaal kalfsserum ESK begonnen te differentiëren tot neuronen en hartspiercellen werden bereid door toevoeging van dimethylsulfoxide (DMSO), waarmee gerichte afgifte van hydrofobe signalering moleculen in de celkern. Waardoor de ophoping in het kweekmedium van reactieve zuurstof species, en elektrische stimulatie bevorderde vorming van volwassen contractiele cardiomyocyten.

Er zijn enorme krachten en middelen besteed aan het zoeken naar voorwaarden voor de differentiatie van ESC in insulineproducerende alvleeskliercellen. Werd echter snel duidelijk dat een aantal specifieke regels β-cellen van de pancreas cellen, cellen van het immuunsysteem en endocriene systemen, adipocyten) niet voortvloeien uit SER hun stimulatie op het principe van "one-stimulerende factor -. Een cellijn" Dit principe bleek slechts geldig te zijn voor een beperkt aantal cellijnen. In het bijzonder kan de vorming van neuronen geïnduceerd door retinoïnezuur spiercellijn - de transformerende groeifactor-β (TCP-β), erythroïde lijnen - 1L-6, monocyt-myeloïde lijn - 1L-3. En de effecten van deze factoren op de differentiatie van ESC waren strikt dosisafhankelijk.

Een fase van onderzoek groeifactor combinaties die ESC in het latere stadium van de embryogenese bevorderen het mesoderm (de bron van cardiomyocyten, skeletspier, epitheliale tubulus, mieloeritropoeza en gladde spiercellen), ectoderm (epidermis, neuronen, retina) en endoderm (het epitheel van de dunne darm vormen en secretoire klieren, pneumocyten). Natuur, als het ware gedwongen onderzoekers om verder te gaan op het pad van de embryogenese, het herhalen van zijn stappen in een petrischaal, waardoor het onmogelijk is om onmiddellijk en gemakkelijk het gewenste resultaat te krijgen. En dergelijke combinaties van groeifactoren zijn gevonden. Activine A in combinatie met TGF-β bleek een potente stimulator van de vorming van hESCs mesodermale cellen, terwijl het blokkeren van de ontwikkeling ento- en ectoderm. Retinezuur alsook een signaalcombinatie van beenmerg morfogenetisch eiwit (BMP-4) en epidermale groeifactor (EGF) geactiveerd processen van ecto- en mesoderm cellen, het stoppen van de ontwikkeling van het endoderm. Intensieve groei van cellen van alle weefsels waargenomen onder gelijktijdige blootstelling aan ESC twee factoren - hepatocyte growth factor (NGF) en zenuwgroeifactor.

Zo relevante cellijnen eerste embryonale stamcellen moet overdragen aan de stap van het vormen elke kiemlaag cellen, en vervolgens een nieuwe combinatie van groeifactoren staat om gerichte differentiatie van ecto- induceren, meso- en endodermale in gespecialiseerde cellen die nodig zijn voor transplantatie patiënt. Het aantal combinaties van groeifactoren voor vandaag wordt geschat op duizenden, de meeste zijn gepatenteerd, sommige worden helemaal niet bekendgemaakt door biotechnologiebedrijven.

Het was de beurt aan het stadium van zuivering van de verkregen cellen uit ongedifferentieerde celverontreinigingen. De in kweek gedifferentieerde cellen werden gemerkt met markers van rijpe cellijnen en door een hoge snelheid laser-immunofenotypische sorteerder gevoerd. De laserstraal vond ze in een gemeenschappelijke cellulaire stroom en leidde langs een afzonderlijk pad. Het verkregen gezuiverde celmateriaal werd eerst verkregen door laboratoriumdieren. Het is tijd om de effectiviteit van het gebruik van ESK-derivaten op modellen van ziekten en pathologische processen te evalueren. Eén zo'n model was de experimentele ziekte van Parkinson, die goed wordt gereproduceerd in dieren met chemische verbindingen die dopaminerge neuronen vernietigen. Omdat de onderliggende ziekte bij de mens het verworven tekort aan dopaminerge neuronen is, was het gebruik van vervangende celtherapie in dit geval pathogenetisch verantwoord. Bij dieren met experimenteel hemiparkinsonisme overleefde ongeveer de helft van de dopaminerge neuronen die waren afgeleid van het ESC en ingevoegd in de hersenstructuren. Dit was genoeg om de klinische manifestaties van de ziekte aanzienlijk te verminderen. Pogingen om de functie van beschadigde CZS-structuren te herstellen tijdens een experimentele beroerte, trauma en zelfs fracturen van het ruggenmerg waren tamelijk succesvol.

Er dient echter te worden opgemerkt dat bijna alle gevallen van succesvolle toepassing van gedifferentieerde derivaten van ESC om experimentele pathologie te corrigeren werden gemaakt in de acute periode van de gesimuleerde pathologische situatie. De langetermijnresultaten van de behandeling waren niet zo geruststellend: na 8 - 16 maanden verdween het positieve effect van celtransplantatie of nam het sterk af. De redenen hiervoor zijn heel begrijpelijk. Differentiatie van getransplanteerde cellen in vitro of in loco Morbi onvermijdelijk leidt tot de expressie van celmarkers genetische foreignness dat een immune aanval door het ontvangende organisme veroorzaakt. Om het oplossen van het probleem van de immunologische incompatibiliteit gebruik van traditionele immunosuppressie, die parallel klinische studies begon de uitvoering van de transdifferentiatie en genetische correctie niet leidt tot immuun conflict autologe hematopoietische en mesenchymale stamcellen.

Wat is regeneratief-plastische geneeskunde?

Evolutie heeft twee belangrijke mogelijkheden voor de voltooiing van het leven van de cel - necrose en apoptose, die op weefselniveau overeen met de processen van proliferatie en regeneratie. Proliferatie kan als een soort offer worden beschouwd bij het vullen van het beschadigde weefsel defect vanwege de vervanging door verbindingselementen: behoud structurele integriteit heeft het lichaamsdeel de functie van het aangetaste orgaan, dat de verdere ontwikkeling van compenserende reacties op hypertrofie of hyperplasie structurele en functionele elementen van de resterende onbeschadigde bepaalt verloren. Lengtecompensatie is afhankelijk van de hoeveelheid structurele laesies veroorzaakt door primaire en secundaire factoren verandering dan meestal decompensatie optreedt, de sterke achteruitgang en verkorting van het menselijk leven. Regeneratie levert de fysiologische remodeling processen, dat wil zeggen, de vervanging van het ouder worden en sterven op het mechanisme van natuurlijke celdood (apoptose) van cellen met nieuwe, afgeleid van stamcellen reserves van het menselijk lichaam. Bij de werkwijzen volgens herstellende regeneratie zijn ook betrokken hulpmiddelen stamcel ruimten die echter worden gemobiliseerd pathologische aandoeningen geassocieerd met een ziekte of weefselbeschadiging die celdood inleiden necrotisch mechanisme.

Aandacht van wetenschappers, artsen, pers, televisie, en het publiek om het probleem van het bestuderen van de biologie van embryonale stamcellen (SER) zijn het gevolg, vooral, een hoog potentieel van de cel, of zoals wij het noemen, regeneratieve en plastic behandeling. De formulering werkwijzen voor de behandeling van ernstige menselijke ziektes (degeneratieve pathologie van het centrale zenuwstelsel, hersenen en ruggenmergletsel, ziekte van Alzheimer en Parkinson, multiple sclerose, myocardiaal infarct, hypertensie, diabetes, auto-immuunziekten en leukemie, branden ziekten en neoplastische processen vormen ver niet een volledige lijst van hen) legde de unieke eigenschappen van stamcellen, het mogelijk maakt om nieuwe weefsels in plaats van te maken, zoals eerder gedacht, onherstelbaar beschadigd weefsel zo n ziek lichaam.

Voortgang van de theoretische studie van de biologie van stamcellen in de afgelopen 10 jaar werd gerealiseerd spontaan opkomende trends opkomende regeneratieve geneeskunde en kunststof, die niet alleen de methode is heel vatbaar voor systematisering, maar moet ook als zodanig worden. Het eerste en snelst ontwikkelende gebied van praktisch gebruik van het regeneratieve potentieel van stamcellen is vervanging van regeneratieve-plastische therapie geworden. Haar manier vrij gemakkelijk terug te vinden in de wetenschappelijke literatuur - van dierproeven met myocard necrose om de werken van de afgelopen jaren, gericht op herstel van de post-infarct hartspiercellen deficiëntie of aanvullen van verliezen op β-cellen van de alvleesklier en van de dopaminerge neuronen van het centrale zenuwstelsel.

Celtransplantatie

De basis van vervangend regeneratief-plastic geneesmiddel is celtransplantatie. Dit laatste moet worden gedefinieerd als een complex van medische maatregelen waarbij het organisme van de patiënt gedurende korte of lange tijd direct in contact staat met levensvatbare cellen van auto-, allo-, iso- of xenogene oorsprong. Het middel voor celtransplantatie is een suspensie van stamcellen of hun derivaten, gestandaardiseerd door het aantal transplantatie-eenheden. De transplantatie-eenheid is de verhouding van het aantal kolonievormende eenheden in kweek tot het totale aantal getransplanteerde cellen. Methoden voor het uitvoeren van cellulaire transplantatie: intraveneuze, intraperitoneale, subcutane injectie van een suspensie van stamcellen of hun derivaten; injectie van een suspensie van stamcellen of hun derivaten in de ventrikels van de hersenen, lymfevaten of hersenvocht.

Wanneer allogene en autologe celtransplantatie zijn twee fundamenteel verschillende benaderingen voor de implementatie methodologische plyuri-, multi- of polipo- tentnogo mogelijkheden van stamcellen - in vivo of in vitro. In het eerste geval wordt de introductie van stamcellen in een ziek organisme uitgevoerd zonder hun voorlopige differentiatie, in de tweede - na vermenigvuldiging in kweek, gerichte differentiatie en zuivering van ongedifferentieerde elementen. Onder de vele methodologische technieken van celvervangingstherapie werkwijzen drie groepen zijn duidelijk onderscheiden genoeg: substitutie van beenmergcellen en bloedcellen vervangende organen en weefsels te vervangen zachte harde en vaste lichaamselementen (kraakbeen, bot, pezen, hartkleppen en bloedvaten van het capacitieve type). De laatste regel moet worden gedefinieerd als reconstructieve en regeneratieve geneeskunde als potentiële stamceldifferentiatie gerealiseerd op de matrix - een biologisch inerte of resorbeerbaar constructen substitueerbare vormig lichaamsgedeelte.

Een andere manier om de intensiteit van regeneratieve en kunststof processen in aangetast weefsel te verhogen is de eigen steellichaam middelen patiënt te mobiliseren door middel van exogene groeifactoren zoals granulocyt-macrofaag en granulocyt-koloniestimulerende factoren. In dit geval is de spleet stromale bindingen leidt tot een toename van de opbrengst van de algemene circulatie van haematopoietische stamcellen, waarbij de zone van weefselbeschadiging regeneratieve processen vanwege de inherente flexibiliteit.

De methoden van de regeneratieve geneeskunde zijn dus gericht op het stimuleren van de processen voor het herstellen van de verloren functie - hetzij door het mobiliseren van zijn eigen stamreserves van het zieke organisme, hetzij door het introduceren van allogeen cellulair materiaal.

Een belangrijke praktische resultaat van de opening van embryonale stamcellen - Therapeutisch klonen is gebaseerd op het begrijpen van de mechanismen activeert embryogenese. Indien het oorspronkelijke signaal voor het begin van embryogenese is een reeks vooraf mRNA, dat in het cytoplasma van de eicel, moet het inbrengen van de kern van elke somatische cellen in ontkernde eicel een programma van embryo-ontwikkeling werking. Vandaag weten we al dat bij de uitvoering van de embryogenese programma omvat ongeveer 15.000 genen. Wat gebeurt er met hen later, na de geboorte, in een periode van groei, volwassenheid en ouder worden? Het antwoord op deze vraag werd gegeven door Dolly the sheep: ze worden bewaard. Met behulp van de meest moderne methoden van onderzoek aangetoond dat volwassen cellen kern opslaat alle codes die nodig zijn voor de vorming van embryonale stamcellen, embryonale kiem lagen, organogenese en de beperking van de rijping (afrit bij de differentiatie en specialisatie) cellijnen van mesenchymale, ecto-, endo- en mesodermale oorsprong . Therapeutisch klonen als trend ontstaan in de vroege stadia van ontwikkeling, celtransplantatie en zorgt voor de terugkeer totipotentie eigen somatische cellen van de zieke genetisch identieke transplantaatmateriaal te produceren.

De ontdekking van stamcellen is begonnen "tot het uiterste" of een term in Biology and Medicine A. Maximov toegevoerd aan de stamcellen van het beenmerg die aanleiding geven tot alle rijpe celelementen van perifeer bloed. Echter, hematopoietische stamcellen, zoals cellen van alle weefsels van een volwassen organisme, hebben ook een gedifferentieerde voorganger. Een gemeenschappelijke bron voor absoluut alle somatische cellen is de embryonale stamcel. Opgemerkt moet worden dat de begrippen "embryonale stamcellen" en "embryonale stamcellen" in geen geval identiek zijn. Embryonale stamcellen werden door J. Thomson geïsoleerd uit de interne celmassa van de blastocyst en overgebracht naar langlevende cellijnen. Alleen deze cellen hebben de facsimile "ESC". Leroy Stevens ontdekte embryonale stamcellen in muizen, beschreven hen als "embryonale pluripotente stamcellen", verwijst naar het vermogen van hESCs te differentiëren in derivaten van alle weefsels (ecto, meso en endoderm). Maar op hetzelfde moment alle cellen van het embryo de latere stadia van ontwikkeling zijn dezelfde stam als aanleiding geven tot een groot aantal cellen die het lichaam van een volwassene. Om ze te definiëren stellen we de term "embryonale pluripotente progenitorcellen" voor.

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

Typen stamcellen

De ruggengraat van de moderne classificatie van stamcellen gebaseerd op het principe van scheidingsvermogen (werkzaamheid) geven aanleiding tot cellijnen die wordt gedefinieerd als toti-, plyuri-, multi-, poly-, bi- en unipotency. Totipotente, d.w.z. Het vermogen een genetisch geprogrammeerde reconstrueren lichaam als geheel, een cel zygote, blastomeren en embryonale stamcellen (de binnenste celmassa van de blastocyst). Een andere groep totipotente cellen die in de latere stadia van embryo-ontwikkeling gevormd wordt gepresenteerd germenativnymi primaire embryonale cellen van genitaliën (genitale knobbels). Pluripotentie waarbij podimayut vermogen om te differentiëren in cellen van een orgaan of weefsel, gekenmerkt door embryonale cellen drie kiembladen - ecto-, meso- en endodermale. Gemeend wordt dat multipotente, d.w.z. Het vermogen om alle cellen binnen een speciale lijn vormen, kenmerkend slechts twee celtypen: de zogenaamde mesenchymale stamcellen, die zijn gevormd in de neurale lijst en de voorlopers van de cellen met elkaar verbonden bases van het lichaam, zoals gliacellen, evenals hematopoietische hematopoietische stamcellen, die aanleiding geven tot alle bloed cellijnen. Bovendien geïsoleerde bi- en unipotent stamcellen, met name progenitorcellen van myeloïde, lymfoïde, monocytische en megakaryocyten hematopoietische kiemen. Bestaan unipotent stamcellen duidelijk blijkt uit het voorbeeld van de levercellen - het verlies van een aanzienlijk deel van het leverweefsel wordt gecompenseerd door intensieve delende gedifferentieerde hepatocyten polyploïde.

Bij de ontwikkeling van alle organen en weefsels worden gevormd als gevolg van de proliferatie en differentiatie van de binnenste celmassa van de blastocyst, en welke cellen zijn, in strikte zin, totipotente embryonale stamcellen. De eerste studies over de isolatie van embryonale stamcellen werden uitgevoerd Evans, die aantoonde dat blastocysten geïmplanteerd in de hersenen van muizen, aanleiding geven teratocarcinoom, die cellen met het klonen vorm lijnen van pluripotente embryonale stamcellen (de oorspronkelijke naam van de cellen - embryonale carcinoma cellen of afkorting ECC - in momenteel niet van toepassing). Deze gegevens werden bevestigd in verscheidene andere studies waarin embryonale stamcellen werden verkregen door het kweken van cellen blastocysten van muizen en andere diersoorten, waaronder mensen.

In de recente literatuur zijn er meer rapporten plasticiteit van stamcellen, die als niet alleen het vermogen van deze laatste te differentiëren tot verschillende celtypes in verschillende stadia van ontwikkeling, maar ook dedifferentiatie ondergaan (transdifferentiatie, terugdifferentiatie). Aan die niet in beginsel de mogelijkheid te hebben somatische gedifferentieerde cellen in het embryonale stadium van ontwikkeling met de recapitulatie (terug) pluripotentie implementatie in de re-differentiatie andere typen cellen vormen. In het bijzonder wordt vermeld dat hematopoëtische stamcellen in staat zijn tot transdifferentiatie met de vorming van hepatocyten, cardiomyoblasten en endotheliocyten.

Wetenschappelijke discussie over de scheiding van stamcellen hun plasticiteit blijft, d.w.z. De terminologie en celtransplantatie woordenlijst in wording, heeft onmiddellijke praktische betekenis, aangezien deze het gebruik van plastische eigenschappen en het vermogen van stamcellen differentiëren in verscheidene cellijnen vastgesteld meeste werkwijzen regenerativnoplasticheskoy geneeskunde.

Het aantal publicaties op het gebied van fundamentele en toegepaste problemen van regeneratieve en plastische geneeskunde groeit snel. Reeds de draagwijdte van de verschillende methodologische benaderingen die gericht zijn op het beste gebruik van regeneratieve en plastic mogelijkheden van stamcellen. Zone van de vitale belangen bepaald cardiologen en endocrinologen, neurologen en neurochirurgen, transplantatie chirurgen en hematologen. De kunststof mogelijkheden van stamcellen streven naar een oplossing voor de dringende problemen oogartsen, TB artsen, longartsen, nefrologen, oncologen, genetici, kinderartsen, gastro-enterologen, internisten en kinderartsen, chirurgen en verloskundige-gynaecologen - alle vertegenwoordigers van de moderne geneeskunde hopen de kans op genezing te krijgen wordt nog steeds beschouwd als een dodelijke ziekte.

Is celtransplantatie een ander "panacee" tegen alle kwalen?

Deze vraag rijst terecht bij alle artsen en wetenschappers die attent zijn en de huidige stand van de medische wetenschap analyseren. De situatie wordt gecompliceerd door het feit dat er aan de ene kant van het veld van de wetenschappelijke confrontatie "gezonde conservatieven" zijn, aan de andere - "zieke fanatici" van de celtransplantatie. Uiteraard ligt de waarheid, zoals altijd, tussen hen in - op een "niemandsland". Zonder te raken aan kwesties als recht, ethiek, religie en moraliteit, laten we de voor- en nadelen van de aangegeven gebieden van regeneratieve en plastische geneeskunde bekijken. De "lichte bries" van de eerste wetenschappelijke rapporten over de therapeutische mogelijkheden van SER's, al een jaar na hun ontdekking, veranderde in een "windvlaag", wervelend in 2003 in de "informatietornado". De eerste serie publicaties betrof de kweek van embryonale stamcellen, hun vermenigvuldiging en gerichte differentiatie in vitro.

Het bleek dat voor onbeperkte reproductie van embryonale stamcellen in kweek, een aantal voorwaarden strikt moet worden nageleefd. Drie factoren moeten noodzakelijk aanwezig zijn in de geconditioneerde omgeving: interleukine-6 (IL-6), stamcelfactor (SCF) en leukosinhibitiefactor (LIF). Bovendien moeten embryonale stamcellen worden gekweekt op een substraat (een voedingslaag van cellen) van embryonale fibroblasten en in de aanwezigheid van foetaal kalfsserum. Onder deze omstandigheden groeien ESC's in de kweek kloons en vormen ze embryoïde lichamen - aggregaten van suspensieklonen van bolvormige cellen. Het belangrijkste kenmerk van de ESC-kloon is dat in de kweek het embryoïde lichaam niet langer groeit wanneer het wordt geaccumuleerd in het aggregaat 50-60, een maximum van 100 cellen. Gedurende deze periode zet een evenwichtstoestand in - de snelheid van celdeling binnen de kloon is gelijk aan de snelheid van apoptose (geprogrammeerde celdood) aan zijn periferie. Na het bereiken van een dergelijk dynamisch evenwicht perifere embryoiden lichaamscellen ondergaan spontane differentiatie (gewoonlijk onder vorming van fragmenten endoderm van de dooierzak, endotheelcellen en angioblasten) met verlies van totipotentie. Daarom, voor het verkrijgen van een voldoende aantal totipotente embryonale cel massalichaam worden opgesplitst per week met een overbrengeenheid embryonale stamcellen in nieuw voedingsbodem - een proces zeer arbeidsintensief.

De ontdekking van embryonale stamcellen gaf geen antwoord op de vraag wat precies en hoe het embryogenese-programma's, gecodeerd in het zygote DNA, lanceert. Het blijft onduidelijk hoe het programma van het genoom zich ontvouwt in het proces van het menselijk leven. Tegelijkertijd maakte de studie van embryonale stamcellen het mogelijk om een concept te ontwikkelen over de mechanismen voor het behoud van de totaliteit, pluri- en multipotentie van stamcellen in het proces van hun deling. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk van de stamcel is het vermogen tot zelfreproductie. Dit betekent dat een stamcel, in tegenstelling tot gedifferentieerde asymmetrisch verdeeld, een van de dochtercellen leiden tot gespecialiseerde cellijn, terwijl het tweede houdt toti-, plyuri- of multipotente genoom. Het bleef onduidelijk waarom en hoe dit gebeurt in een zo vroeg stadium van embryogenese bij het verdelen van de inwendige celmassa bla stotsisty algemeen is totipotent, en het ESC genoom in dormantnom (slaap vergrendelde) stand. Als het proces van duplicatie noodzakelijkerwijs voorafgaat aan de activering en expressie van een heel complex van genen bij het verdelen van een gewone cel, dan gebeurt dit niet wanneer de ESC wordt verdeeld. Het antwoord op de vraag "waarom" werd ontvangen na de ontdekking van reeds bestaande SER's in het mRNA (pre-mRNA), waarvan een deel ook in de folliculaire cellen wordt gevormd en wordt vastgehouden in het cytoplasma van de eicel en zygote. De tweede ontdekking beantwoordde de vraag "hoe": speciale enzymen, genaamd "editases", werden gevonden in de ESC. Edithases voeren drie belangrijke functies uit. Ten eerste bieden ze een alternatief epigenetisch (zonder de betrokkenheid van het genoom) lezen en duplicatie van pre-mRNA. Ten tweede de tenuitvoerlegging van de activering van pre-mRNA's (splicing - uitsnijden van introns, d.w.z. Inactieve gebieden van RNA die eiwitsynthese remt bij het mRNA), waarna de cel begint montage eiwitmoleculen. Ten derde bevorderen editasen de vorming van secundair mRNA, die de repressors zijn van de mechanismen van genexpressie, die de dichte pakking van chromatine en de inactieve toestand van de genen behouden. Eiwitproducten gesynthetiseerd op dergelijke secundaire mRNA's en de zogenaamde eiwit-silencer of genomische beschermers zijn aanwezig in menselijke eitjes.

Dit is hoe het mechanisme voor de vorming van onsterfelijke cellijnen van embryonale stamcellen vandaag wordt vertegenwoordigd. Simpel gezegd, het signaal om het embryogenese-programma te starten, waarvan de beginstadia bestaan uit de vorming van totipotente celmassa, komt van het cytoplasma van de eicel. Indien in deze fase de binnenste celmassa van de blastocyst, d.w.z. ESC wordt geïsoleerd uit andere regulatoire signalen cel zelf reproductieproces plaats in een gesloten kringloop zonder de genen van de celkern (epigenetisch). Als we een dergelijke cel voorzien van voedingsstoffen en deze isoleren van externe signalen die de differentiatie van de celmassa bevorderen, zal deze zich oneindig delen en zichzelf reproduceren.

De eerste resultaten van experimentele pogingen totipotente cellen te gebruiken voor transplantatie bleek vrij indrukwekkend, met de introductie van embryonale stamcellen in het weefsel in 100% van de muizen met immuunsystemen verzwakt immunodepressorami gevallen tot tumorontwikkeling. Onder neoplastische cellen die de bron van de SER gedifferentieerde derivaten waren met exogeen totipotente celmateriaal, in het bijzonder neuronen echter verminderde de groei van teratocarcinoom waarde van het resultaat nul. Tezelfdertijd door L. Stevens, ESK ingebracht in de buikholte, om grote aggregaten waarin gevormde fragmenten embryonale spier, hart, haren, huid-, spier- en zenuwweefsel vormen. (Chirurgen die dermoid cysten hebben geopend, deze foto zou bekend moeten zijn). Het is interessant dat embryo-elastische cellen opgescheept zich op precies dezelfde manier gedragen: de introductie in volwassen weefsels van immuungecompromitteerde dieren veroorzaakt altijd de vorming van teratocarcinomen. Maar als een duidelijke lijn van ESC wordt geïsoleerd van deze tumor en in de buikholte wordt ingebracht, dan worden opnieuw gespecialiseerde somatische derivaten van alle drie embryonale vellen zonder tekenen van carcinogenese gevormd.

Het volgende probleem dat moest worden opgelost, was dus de zuivering van het cellulaire materiaal van de onzuiverheden van ongedifferentieerde cellen. Zelfs met zeer hoge efficiëntie van gerichte celdifferentiatie behoudt echter tot 20% van de cellen in de kweek hun totipotente potentiaal, hetgeen in vivo helaas wordt gerealiseerd in tumorgroei. Een andere "katapult" van de natuur - op de weegschaal van de medische risico's, de garantie van het herstel van de patiëntensaldi met de garantie van zijn dood.

De relatie tussen tumorcellen en de meer gevorderde ontwikkeling dan embryonale pluripotente voorlopercellen (EECC) is zeer dubbelzinnig. Onze resultaten toonden dat de introductie EPPK verschillende getransplanteerde tumoren bij ratten kan leiden tot uiteenvallen van het tumorweefsel (T), een snelle toename van tumorgewicht (E) en reductie (E-3) of geen invloed op de afmetingen van spontane centrale focale necrose Neoplastisch weefsel (I, K). Het is duidelijk dat het resultaat van de interactie van EKPK en tumorcellen wordt bepaald door de totale set van cytokinen en groeifactoren die ze in vivo produceren.

Het is opmerkelijk dat de embryonale stamcel carcinogenese in respons op contact met de weefsels van een volwassen organisme, perfect gelijkgesteld met de celmassa van het embryo, gebouwd in alle organen van de foetus. Dergelijke chimeren, bestaande uit intrinsieke embryonale cellen en donor-ECS, worden allofenische dieren genoemd, hoewel ze in feite geen fenotypische chimaera's zijn. Maximale cel chimerisatie bij het introduceren van ESC in het vroege embryo ondergaat een hematopoietisch systeem, huid, zenuwweefsel, lever en dunne darm. Gevallen van chimerisatie van geslachtsorganen worden beschreven. De enige onaantastbare zone voor de ESA waren de primaire geslachtscellen.

Dat wil zeggen, het embryo slaat de genetische informatie van zijn ouders op, wat de zuiverheid en voortzetting van zowel het geslacht als de soort bewaart.

De blokkade deling vroege embryocellen door toediening tsitoklazina embryonale stamcellen in een blastocyst leidt tot de ontwikkeling van het embryo, waarbij de primaire geslachtscellen, net als alle anderen, gevormd uit de donor embryonale stamcellen. Maar in dit geval is het embryo zelf volledig donor, genetisch vreemd aan het organisme van de draagmoeder. De mechanismen van zo'n natuurlijk blok van de potentiële mogelijkheid om eigen en buitenlandse erfelijke informatie te mengen, zijn nog niet opgehelderd. Er kan worden verondersteld dat in dit geval een apoptoseprogramma wordt geïmplementeerd waarvan de determinanten nog niet bekend zijn.

Opgemerkt dient te worden dat de embryogenese van dieren van verschillende soorten nooit eens: de uitvoering van de donor programma van organogenese in het lichaam van de ontvanger embryo heterologe embryonale stamcellen doodt het embryo in de baarmoeder en geresorbeerd. Daarom is het bestaan van chimeren "rat-mouse", "pig-cow", "Rattenman" moet worden verstaan een cel, maar de morfologische mozaïcisme. Met andere woorden, de invoering van ESC één type zoogdiercel blastocyst andere soort is altijd in ontwikkeling nakomelingen van de ouder species, die onder hun eigen mobiele lichamen zijn gevonden in bijna alle insluitingen en soms clusters van structurele en functionele eenheden, bestaande uit een genetisch vreemd materiaal afkomstig hESCs. We kunnen de term niet aanvaarden "gehumaniseerde naya pig "als een aanduiding van een bepaald monster begiftigd met reden of uiterlijke tekenen van een persoon. Dit is slechts een dier, waarvan een deel van de cellen van het lichaam afkomstig is van de varkens van de menselijke SER's die in de blastocyst zijn geïnjecteerd.

Het vooruitzicht van het gebruik van stamcellen

Het is al lang bekend dat ziekten geassocieerd met hematopoïetische cellen genopatologiey en lymfoïde lijnen worden vaak verwijderd na allogene beenmergtransplantatie. Substitutie eigen hematopoietische weefsels met normale cellen genetisch verwante donor tot gedeeltelijke en soms volledig herstel van de patiënt. Tot de genetische ziekten die worden behandeld met allogene beenmergtransplantatie, zij opgemerkt syndroom, gecombineerde immunodeficiëntie, X-gebonden agammaglobulinemie, chronische granulomatosis, Wiskott-Aldrich syndroom, de ziekte van Gaucher en Harlera, adrenoleukodystrofie, metachromatische leukodystrofie, sikkelcelanemie, thalassemie, anemie Fanconi en AIDS. Het grootste probleem bij het gebruik van allogene beenmergtransplantatie bij de behandeling van ziekten die verband houden met de selectie van HbA compatibele verwante donor, een succesvolle zoektocht die dient gemiddeld 100.000 monsters werden getypeerd donor hematopoietische weefsel.

Gentherapie maakt het mogelijk om het genetische defect direct in hematopoietische stamcellen van een patiënt te corrigeren. In theorie, gentherapie biedt dezelfde voordelen bij de behandeling van genetische ziekten van het hematopoietische systeem, en dat allogene beenmergtransplantatie, maar zonder alle mogelijke immunologische complicaties. Dit vereist echter een waarmee je volledige gen doeltreffend uit te voeren hematopoietische stamcellen en het vereiste niveau van de expressie, die voor bepaalde erfelijke ziekten kunnen niet erg hoog te houden. In dit geval, zelfs een kleine aanvullen deficiënt gen eiwitproduct een positief klinisch effect. Vooral hemofilie B voor het winnen van het interne mechanisme van bloedcoagulatie voldoende 10-20% van het normale niveau van factor IX. De genetische modificatie van autologe celmateriaal succesvol bij experimentele gemiparkinsonizme (unilaterale destructie van dopaminerge neuronen) geweest. Transfectie van rat fibroblasten met een retrovirale vector die het tyrosine hydroxylase gen verschaft dopamine synthese in het CZS: intracerebrale toediening getransfecteerde fibroblasten drastisch verminderde intensiteit van de klinische manifestaties van experimentele model van de ziekte van Parkinson bij proefdieren.

Aangezien het gebruik van stamcellen voor gentherapie van ziekten bij de mens heeft veel nieuwe uitdagingen voor clinici en onderzoekers zetten. Problematische aspecten van gentherapie worden geassocieerd met de ontwikkeling van veilige en efficiënte vervoerssysteem gen in de doelcel. Momenteel is de efficiëntie van genoverdracht in grote zoogdiercellen is zeer laag (1%). Methodisch is dit probleem op verschillende manieren opgelost. In vitro genoverdracht is de transfectie van genetisch materiaal in cellen van een patiënt in kweek, en de daaropvolgende terugkeer naar de patiënt. Deze aanpak dient optimaal te worden overwogen bij het gebruik van genen ingebracht in beenmergstamcellen, aangezien overdrachtsmethoden hematopoïetische cellen van het organisme in kweek en achter voldoende ontwikkeld. Meestal genoverdracht in hematopoietische cellen in vitro worden gebruikt retrovi-tiers. De meerderheid van hematopoietische stamcellen in rust is, waardoor het moeilijk wordt de genetische informatie transporteren door retrovirussen en vereist nieuwe manieren efficiënt transport genen in stamcellen dormantnye. Op het ogenblik dat de werkwijzen van genoverdracht, transfectie, directe micro-injectie van DNA in cellen, lipofectie, elektroporatie, "genpistool", een mechanische verbinding door middel van glasparels, transfectie hepatocyte receptor-verbinding met DNA met asialoglycoproteïnen en aërosoltoediening van het transgen in alveolaire cel epithelium van de longen. De efficiëntie van DNA-overdracht volgens deze methoden is 10,0-0,01%. Het woord andere, afhankelijk van de wijze van toediening van de genetische informatie, kan succes worden verwacht op de 10 patiënten van de 100, of bij 1 patiënt op de 10 patiënten LLC. Het is duidelijk dat een effectieve en tegelijkertijd de veiligste manier van therapeutische genoverdracht moet nog worden ontwikkeld.

Een principieel andere oplossing voor het probleem van afstoting van allogeen celmateriaal in de celtransplantatie is het gebruik van hoge doses embryonale pluripotente voorlopercellen van het effect herinstallatie controle antigene homeostase volwassen (effect Kukharchuk-Radchenko-Sirman), waarvan de essentie ligt bij de inductie van immunologische tolerantie door een nieuwe basis immunocompetente verwezenlijken cellen tijdens het herprogrammeren van het antigeen huisregelsysteem stasis. Na hoge doses EPPK laatste vastgesteld in de weefsels van de thymus en beenmerg. In de thymus EPPK beïnvloed specifieke micro differentiëren tot dendritische, interdigitatnye cellen en epitheliale-stromale elementen. Tijdens differentiatie EPPK in de thymus van de ontvanger, alsmede de afzonderlijke moleculen van het grote histocompatibiliteitscomplex (MHC) tot expressie gebracht MHC-moleculen die genetisch bepaald donorcellen, d.w.z. Wordt ingesteld met twee maten MHC moleculen op die wordt gemaakt van een positieve en negatieve selectie van T-lymfocyten.

Zo is de effector koppeling bijwerkt immuunsysteem van het lichaam van de ontvanger vindt plaats door bekende mechanismen van positieve en negatieve selectie van T-lymfocyten, maar door middel van een dubbele standaard MHC-moleculen - de ontvanger en de donor EPPK.

Herprogrammeren van het immuunsysteem door EPPK niet alleen zorgt voor celtransplantatie zonder verdere langdurig gebruik van immunosuppressieve geneesmiddelen, maar opent ook geheel nieuwe perspectieven voor de behandeling van auto-immuunziekten, evenals biedt een steunpunt voor de ontwikkeling van nieuwe ideeën op het proces van menselijke veroudering. Voor ons begrip van de vergrijzing van de mechanismen voorgesteld de theorie van de uitputting van de stam ruimten van het lichaam. Volgens de basispositie van de theorie, veroudering permanente inkrimping stam ruimten organisme, waarmee wordt bedoeld een verzameling van regionale ( "adult"), stamcellen (mesenchymale, neuronale, hematopoietische stamcellen, progenitorcellen van de huid, spijsverteringskanaal, endocriene epitheel, pigmentcellen ciliaire plooien en al.), mobiele verlies voorziet u van de juiste weefselremodellering proces in het lichaam. Herinrichting van het lichaam - deze update cellulaire samenstelling van weefsels en organen als gevolg van de stamcellen ruimte, die nog steeds in het hele leven van een meercellig organisme. Het aantal stamcellen in en wordt genetisch bepaald, waarbij de afmetingsbeperkingen (proliferatieve capaciteit) van elke hersenstam ruimte bepaalt. Op zijn beurt, stam afmetingen bepalen de mate van veroudering van de ruimten van individuele organen, weefsels en orgaansystemen. Na uitputting van stamcellen reserve ruimten intensiteit en snelheid van veroudering een multicellulair organisme bepaald door de mechanismen van veroudering somatische gedifferentieerde cellen in de Hayflick limit.

Bijgevolg kan de uitbreiding van stamruimten in het stadium van postnatale ontogenie niet alleen de duur significant verlengen, maar ook de kwaliteit van leven verbeteren door het remodelleringspotentieel van het lichaam te herstellen. Bereiken uitbreiding van stamcellen ruimten kunnen worden bereikt door toediening van grote doses van allogene pluripotente embryonale stamcellen gelijktijdig ontvangen herprogrammeren immuunsysteem van de ontvanger, die in het experiment verhoogt de levensduur van oudere muizen. 

De theorie van uitputting van stamruimten kan bestaande concepten niet alleen veranderen over de mechanismen van veroudering, maar ook over de ziekte, evenals de gevolgen van de medisch-cytotoxische behandeling. In het bijzonder kan de ziekte zich ontwikkelen als een gevolg van de pathologie van cellen in stamruimten (oncopathologie). Uitputting reserve van mesenchymale stamcellen geeft verbouwing van bindweefsels die resulteert in de verschijning van uiterlijke tekenen van veroudering (rimpels, huid laksheid, cellulitis). Depletie van de stamreserve van endotheelcellen veroorzaakt de ontwikkeling van arteriële hypertensie en atherosclerose. Aanvankelijk bepaalt de kleine omvang van de thymusstamruimte de vroege permanente leeftijdinvolutie. Vroegtijdige veroudering is een gevolg van de aanvankelijke pathologische vermindering van de grootte van alle stengelruimtes van het lichaam. Medicamenteuze en niet-medicamenteuze stimulatie van stamcelreserves verbetert de kwaliteit van leven door de duur ervan te verminderen, omdat het de grootte van stamruimten vermindert. De lage effectiviteit van moderne geroprotectors is te wijten aan hun beschermend effect op de ouder wordende gedifferentieerde somatische cel en niet op de spaakruimten van het lichaam.

Tot slot, nogmaals, we merken op dat regeneratief-plastic geneeskunde een nieuwe richting is in de behandeling van menselijke ziekten, gebaseerd op het gebruik van het regeneratieve-plasticpotentieel van stamcellen. Aldus werden plasticiteit verwijst naar het vermogen van exogene of endogene stamcellen geïmplanteerd en tot nieuwe gespecialiseerde cellen spruiten geven in het beschadigde weefsel gebieden van het lichaam van een patiënt. Object regeneratief plastic medicine - toe ongeneeslijke dodelijke menselijke ziekte, erfelijke afwijking, ziekte waarvoor conventionele geneeskunde alleen symptomatische effect bereikt, alsmede anatomische defecten in het lichaam, gericht op herstel rekonstruktivnoplasticheskaya regeneratieve chirurgie. De eerste pogingen om hele en tegelijkertijd functioneel volwaardige organen vanuit stamcellen te recreëren, naar onze mening is het te vroeg om een apart gebied van praktische geneeskunde te maken. Het onderwerp regeneratieve en plastische geneeskunde zijn stamcellen, die, afhankelijk van de bron van hun productie, een ander regeneratief-plasticpotentieel hebben. De methodologie van de regeneratieve-plastic geneeskunde is gebaseerd op de transplantatie van stamcellen of hun derivaten.