Stamceller och regenerativ plastmedicin

Idag är få utövare medvetna om utvecklingen av en ny riktning vid behandling av oönskade sjukdomar av traditionell och icke-traditionell medicin. Det handlar om regenerativ-plastmedicin, baserad på användningen av stamcellernas regenerativa potential. Runt utvecklingsriktningen uppstod en aldrig tidigare skådad vetenskaplig diskussion och ett pseudovetenskapligt skrovabaloo, till stor del skapat av World Wide Webs informationshybrid. På mycket kort tid, laboratorietester de terapeutiska möjligheter stamceller har gått längre än den experimentella och har aktivt införts i medicinsk praxis som har genererat en hel del vetenskapliga problem, etiska, religiösa, juridiska och lagstiftningsplan. Statliga och offentliga institutioner var klart inte redo för övergången av stamceller från petriskålar till system för intravenös administrering, vilket inte gagnar både samhället som helhet och en speciell lidande. I en ofattbar mängd och kvalitet på information om mängden stamceller är inte lätt att förstå de möjligheter och yrkesverksamma (av vilka det finns faktiskt inte, eftersom alla försöker bemästra en ny trend av vetenskapen själv), för att inte tala om de läkare, som inte är direkt involverade i regenerativnoplasticheskoy medicin.

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

Varför behöver vi sådana experiment och behöver de någonting alls?

Vid första anblicken är skapandet av cell mellan arter chimärer resultatet av ohämmad fantasi glömt för bioetik fanatiker vetenskapsman. Men denna metod expanderat kraftigt vår kunskap om grundläggande embryogenes, vilket är tillåtet för att räkna antalet celler som krävs för organogenes (bildning av lever, hjärna, hud, organ i immunsystemet). Också (kanske detta är viktigt i biologi hESCs), genetik har till sitt förfogande ett unikt verktyg som på chimärisering embryon kan ställa in funktionellt syfte av generna. För det första är den speciella tekniken för dubbelknockout i ESC "avstängd" det par gener som undersöks. Då sådana PGCs injiceras in i en blastocyst och spåra ändringar som sker i kroppen utveckla chimärt embryo. Således etablerades funktions gener sf-1 (utveckling av genitala och binjure), URT-l (njur flik) muoD (skelettmuskelutveckling), gata-l-4 (fliken erytro- och lymfopoies). Dessutom i försöksdjur ESCs kan införa (transfektera) har ännu inte studerat mänskliga gener för att bestämma deras funktion med hjälp av chimär embryo.

Men som regel är motiveringen av experimentet genom att erhålla ny grundläggande kunskap inte stöd för en bred publik. Låt oss ge ett exempel på ett tillämpat värde av chimerization med hjälp av ESC. Först och främst är detta xenotransplantation, det vill säga transplantation av ett djurs organ till människor. I teorin "man-gris" möjliggör skapandet av cell chimärer dig att få en djur mycket närmare antigen egenskaperna hos givar ESCs att olika kliniska situationer (diabetes, levercirros) kan rädda livet på en sjuk person. Det är sant att du först måste lära dig hur du returnerar egenskapen till totipotency till genomet hos en mogen somatisk cell, varefter den kan introduceras i det utvecklande grisembryot.

Idag ESC egenskap i speciella odlingsbetingelser dela nästan obegränsat används för framställning av totipotent cellmassa med efterföljande differentiering till specialiserade celler, exempelvis dopaminerga neuroner, vilka sedan transplanterade till en patient med Parkinsons sjukdom. I detta fall föregås transplantationen nödvändigtvis av en riktad differentiering av den resulterande cellmassan i de specialiserade cellerna som behövs för behandling och rening av det senare från odifferentierade cellulära element.

Som det visade sig senare var hotet mot cancerframkallande inte det enda hindret i celltransplantationens sätt. ESC spontant i embryoidkroppar differentierade heterogen, det vill säga, för att bilda derivat mängd olika cellinjer (neuroner, keratinocyter, fibroblaster, endoteliala celler). I synfältet hos mikroskopet i detta fall är de kardiomyocyter fördelas mellan olika fenotyper av celler, av vilka vardera är reducerade i sin rytm. Emellertid, för behandling av patienten måste ha en ren population av celler: neuroner - stroke, kardiomyocyter - hjärtinfarkt, pankreatiska p-celler - diabetes, keratinocyter - brännskador, etc.

Nästa steg i utvecklingen av celltransplantation har associerats med utveckling av tekniker för att producera en tillräcklig mängd (miljoner celler) av rena cellpopulationer. Sök faktorer som orsakar riktad differentiering av hESCs, bar en empirisk karaktär som en sekvens av syntes förblev okänd under embryogenes. Först, visade det sig att bildningen av gulesäcken induceras genom tillsats till kulturen hESCs cAMP och retinsyra. Hematopoietiska cellinjer bildas när mediet 1L-3, SCF odling fibroblasttillväxtfaktor (FGH), insulinliknande tillväxtfaktor (IGF-1), 1L-6 och granulocytkolonistimulerande faktor (G-CSF). Nervsystemceller bildade av hESCs efter avlägsnande av LIF och fibroblast skikt, båda i mataren. Efter behandling med retinoinsyra i närvaro av fetalt kalvserum ESK började att differentiera till neuroner och kardiomyocyter framställdes genom tillsats av dimetylsulfoxid (DMSO), vilket möjliggör målinriktad tillförsel av hydrofoba signaleringsmolekyler i cellkärnan. Sålunda ackumuleringen i odlingsmediet av reaktiva syrespecies, såväl som elektrisk stimulering främjas bildandet av mogna kontraktila kardiomyocyter.

Stora krafter och medel har spenderats på sökandet efter villkor för differentiering av ESC till insulinproducerande pankreatiska celler. Dock blev det snart uppenbart att ett antal specialiserade linjer av p-celler i bukspottkörteln celler, celler i immun och endokrina system, adipocyter) inte härrör från ekonomiska och sociala råd i sin stimulering på principen om "one-stimulerande faktor -. En cellinje" Denna princip visade sig vara giltig endast för ett begränsat antal celllinjer. I synnerhet, kan bildningen av neuroner induceras genom retinoinsyra muskel cellinje - transformerande tillväxtfaktor-β (TCP-β), erytroida linjer - 1L-6, monocyt-myeloid linje - 1L-3. Och effekterna av dessa faktorer på differentieringen av ESC var strikt dosberoende.

Gått in i en fas av sökning tillväxtfaktorkombinationer som främjar ESC i de senare stadierna av embryogenes för att bilda den mesoderm (källan till kardiomyocyter, skelettmuskel, epiteliala tubuli, mieloeritropoeza och glatta muskelceller), ektoderm (epidermis, neuroner, näthinna) och endoderm (epitel av tunntarmen och sekretoriska körtlar, pneumocyter). Nature, eftersom det tvingades forskare att gå framåt på vägen mot embryogenes, upprepa sina steg i en petriskål, vilket gör det omöjligt att omedelbart och enkelt få det önskade resultatet. Och sådana kombinationer av tillväxtfaktorer har hittats. Aktivin A i kombination med TGF-β visade sig vara en potent stimulator av bildning från hESCs mesodermala celler, medan blockera utvecklingen ento- och ektoderm. Retinsyra, samt en signalkombination av benmärgs morfogenetiskt protein (BMP-4) och epidermal tillväxtfaktor (EGF) aktiveras processer av ekto- och mesoderm celler, stoppa utvecklingen av endoderm. Intensiv tillväxt av celler hos alla tre germinallager observeras med samtidig exponering för ESC två faktorer - hepatocyttillväxtfaktor (NGF), och nervtillväxtfaktor.

Sålunda, för relevanta cellinjer måste först överföra embryonala stamceller vid steget att bilda några könsskiktsceller och sedan välja en ny kombination av tillväxtfaktorer med förmåga att inducera riktad differentiering av ekto-, meso- och endodermalt i specialiserade celler som behövs för transplantation patient. Antalet kombinationer av tillväxtfaktorer på idag i tusental, de flesta av dem är patenterade, vissa har inte offentliggjorts bioteknikbolag.

Det var vändningen av reningstiden för de erhållna cellerna från odifferentierade cellföroreningar. Cellerna som differentierades i odling märktes med markörer av mogna cellinjer och passerade genom en höghastighets laserimmunofenotypisk sorterare. Laserstrålen hittade dem i en vanlig cellulär ström och riktade längs en separat väg. Det erhållna renade cellmaterialet erhölls först av laboratoriedjur. Det är dags att utvärdera effektiviteten av användningen av ESK-derivat på modeller av sjukdomar och patologiska processer. En sådan modell var experimentell Parkinsons sjukdom, som är väl reproducerad hos djur med kemiska föreningar som förstör dopaminerga neuroner. Eftersom den underliggande sjukdomen hos människor är det förvärvade underskottet av dopaminerga neuroner, var användningen av ersättningscellsterapi i detta fall patogenetiskt motiverad. Hos djur med experimentell hemiparkinsonism överlevde ungefär hälften av de dopaminerga neuronerna som härleddes från ESC och infördes i hjärnstrukturerna. Detta var tillräckligt för att avsevärt minska de kliniska manifestationerna av sjukdomen. Försök att återställa funktionen av skadade CNS-strukturer under experimentell stroke, trauma och jämn ryggmärgsfrakturer var ganska framgångsrika.

Det bör dock vara uppmärksam på det faktum att nästan alla fall av framgångsrik tillämpning av differentierade derivat av ESC för korrigering av experimentell patologi som tas i den akuta perioden av simulerad onormal situation. De långsiktiga resultaten av behandlingen var inte så tröstande: efter 8-16 månader försvann eller minskades den positiva effekten av celltransplantation. Skälen till detta är ganska förståeligt. Differentiering av transplanterade celler in vitro eller in loco morbi oundvikligen leder till uttryck av cellmarkörer genetisk foreignness som framkallar ett immun attack av den mottagande organismen. För att lösa problemet med immunologisk inkompatibilitet använder traditionell immunsuppression, som började parallella kliniska prövningar för att genomföra transdifferentiering potential och genetisk korrigering inte orsakar immunkonflikt autologa hematopoetiska och mesenkymala stamceller.

Vad är regenerativ-plastmedicin?

Evolution har identifierat två huvudsakliga alternativ för slutförandet av cellens liv - nekros och apoptos, som vid vävnadsnivå motsvarar processerna för spridning och förnyelse. Proliferation kan betraktas som ett slags offer, vid fyllning den skadade vävnaden defekten uppstår på grund av dess ersättning genom bindväv element: upprätthålla strukturell integritet, har kroppsdelen förloras funktionen av det påverkade organet, som bestämmer den efterföljande utvecklingen av kompenserande svar på hypertrofi eller hyperplasi strukturella och funktionella delar av den återstående oskadade. Längd ersättningsperioden beror på mängden av struktur lesioner orsakade av primära och sekundära faktorer förändring, då i de flesta fall dekompenserad inträffar, den kraftiga försämringen och förkortning av mänskligt liv. Regenerering ger de fysiologiska remodeling processer, dvs ersättning av åldrande och döende på mekanismen för naturlig celldöd (apoptos) av celler med nya sådana, härrörande från stamcells reserver av den mänskliga kroppen. I processerna enligt reparativt regenere är också involverade resurser stamcells utrymmen vilka emellertid mobiliseras i patologiska tillstånd associerade med en sjukdom eller vävnadsskada som initierar celldöd genom nekrotiska mekanismer.

Uppmärksamhet av forskare, läkare, press, tv och allmänheten på problemet med att studera biologi embryonala stamceller (ESC) beror framför allt stor potential i cellen, eller som vi kallar det, regenerativ och plast behandling. Formuleringsmetoder för behandling av allvarliga sjukdomar hos människa (degenerativ patologi av det centrala nervsystemet, hjärna och ryggmärgsskada, Alzheimers och Parkinsons, multipel skleros, hjärtinfarkt, högt blodtryck, diabetes, autoimmuna sjukdomar och leukemier, bränna sjukdom och neoplastiska processer utgör långt inte en fullständig lista över dem) som de unika egenskaperna hos stamceller, gör det möjligt att skapa nya vävnader i stället för, som man tidigare trott, oåterkalleligt skadad vävnad zo n patient.

Framsteg av teoretiska studier av biologi stamceller under de senaste 10 åren insåg spontant nya trender framväxande regenerativ medicin och plast, som inte bara är den metod är ganska mottaglig för systematisering, men måste också vara sådan. Den första och mest snabbt växande område praktisk användning av regenerativ potential stamceller kom in som ersättare regenerativ terapi och plast. Hennes sätt ganska lätt spåras i den vetenskapliga litteraturen - från experiment på djur med myokardnekros till arbetena av de senaste åren, i syfte att återställa den post-infarkt hjärtmyocyter brist eller påfyllning av förluster på p-celler i bukspottkörteln och i de dopaminerga neuronerna i det centrala nervsystemet.

Celltransplantation

Basen för ersättningsregenerativ-plastmedicin är celltransplantation. Den sistnämnda bör definieras som ett komplex av medicinska åtgärder där patientens organisme i kort eller lång tid har direkt kontakt med livskraftiga celler av auto-, allo-, iso- eller xenogent ursprung. Medlen av celltransplantation är en suspension av stamceller eller deras derivat, standardiserade av antalet transplantationsenheter. Transplantationsenheten är förhållandet mellan antalet kolonidannande enheter i odling till det totala antalet transplanterade celler. Metoder för att genomföra celltransplantation: intravenös, intraperitoneal, subkutan injektion av en suspension av stamceller eller deras derivat; injektion av en suspension av stamceller eller deras derivat i hjärnans ventrikel, lymfkärl eller cerebrospinalvätska.

När allogen och autolog celltransplantation är två fundamentalt olika sätt att metod genomförande plyuri-, multi- eller polipo- tentnogo potential stamceller - in vivo eller in vitro. I det första fallet, införandet av stamceller i patientens kropp utförs utan preliminär differentiering i den andra - efter multiplicering i odling och rening av riktad differentiering av odifferentierade celler. Bland de många metodologiska tekniker för cellersättningsterapi metoder för tre grupper särskiljs tillräckligt tydligt: substitution av benmärgsceller och blodceller ersättnings organ och mjukdelsersättnings hård och fast kroppselement (brosk, ben, senor, hjärtklaffar och blodkärl av typen kapacitiv). Den sista raden bör definieras som rekonstruktiv och regenerativ medicin som potentiella stamcellsdifferentiering realiseras på matrisen - en biologiskt inerta eller resorberbara konstruktioner substituerbar formade kroppsdelen.

Ett annat sätt att öka intensiteten i regenerativa och plastprocesser i påverkade vävnader är att mobilisera resurser patientens egen skaftkroppen genom användning av exogena tillväxtfaktorer såsom granulocyt-makrofag och granulocyt kolonistimulerande faktorer. I detta fall, spalt stromala bindningarna leder till en ökning i utbytet i den allmänna cirkulationen av hemopoietiska stamceller, vilka ger den zon av vävnad skada regenerativa processer på grund av sin inneboende flexibilitet.

Således syftar metoderna för regenerativ medicin till att stimulera processerna för att återställa den förlorade funktionen - antingen genom mobilisering av sina egna stamreserver av den sjuka organismen eller genom införande av allogent cellulärt material.

En viktig praktisk följd av öppnandet av embryonala stamceller - Terapeutisk kloning baseras på förståelsen av de mekanismer utlöser embryogenes. Om den ursprungliga signalen i början av embryogenes är en uppsättning av pre-mRNA, som är i cytoplasma äggcellen, måste införandet av kärnan i alla somatiska celler i enukleation äggcell köra ett program för embryoutveckling. Idag vet vi redan att cirka 15 000 gener deltar i genomförandet av embryogenesprogrammet. Vad händer med dem efteråt, efter födseln, i perioder av tillväxt, mognad och åldrande? Svaret på denna fråga gavs av Dolly fåren: de är bevarade. Med användning av de mest moderna metoder för forskning visat att vuxna celler nucleus räddar alla koder som är nödvändiga för bildandet av embryonala stamceller, embryonala groddblad, organogenes och begränsning av mognad (avfart i differentiering och specialisering) cellinjer av mesenkymala, ekto-, endo- och mesodermalt ursprung . Terapeutisk kloning som en trend har uppstått i de mycket tidiga stadierna av utveckling, celltransplantation och tillhandahåller för retur totipotency egna somatiska celler av den sjuka personen för att producera genetiskt identisk transplantatmaterial.

Upptäckten av stamceller har börjat "till slutet" som en term som myntades i biologi och medicin A. Maximov appliceras på stamcellerna i benmärgen som ger upphov till alla de mogna cellelementen av perifert blod. Men de hematopoietiska stamcellerna, liksom alla celler i vävnader i en vuxen organism, också har sin egen, mindre differentierad föregångare. En vanlig källa för absolut alla somatiska celler är den embryonala stamcellen. Det bör noteras att begreppet "embryonala stamceller" och "embryonala stamceller" är inte identiska. Embryonala stamceller isolerades J. Thomson från den inre cellmassan av blastocyster och överfördes till en långlivad cellinje. Endast dessa celler har telefaxen "ESC". Leroy Stevens upptäckte embryonala stamceller i möss, beskrev dem som "embryonala pluripotenta stamceller", med hänvisning till förmågan hos hESCs att differentiera till derivat av alla tre bakterieskikten (ecto, meso och endoderm). Men samtidigt alla celler i embryot de senare stadierna av utveckling är samma stam som ger upphov till ett stort antal celler som bildar kroppen av en vuxen. För att definiera dem föreslår vi termen "embryonala pluripotenta stamceller".

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

Typer av stamceller

Ryggraden i den moderna klassificeringen av stamceller baserat på principen om separationsförmåga (potens) ger upphov till cellinjer, vilka definieras som toti-, plyuri-, multi-, poly-, bi- och unipotency. Totipotent, dvs förmågan att rekonstruera en genetiskt programmerad kroppen som helhet, har en cell zygot, blastomerer och embryonala stamceller (den inre cellmassan av blastocysten). En annan grupp av totipotenta celler, vilka är utformade vid de senare stadierna av embryoutveckling presenteras germenativnymi primära embryonala celler av genitala områden (genitala tubercles). Pluripotens under vilka podimayut förmåga att differentiera till celler av alla organ eller vävnad, som kännetecknas av embryonala celler av tre groddblad - ekto-, meso- och endodermalt. Det förmodas att multipotenta, d.v.s. Förmågan att bilda några celler inom en särskild linje, karakteristiskt för endast två celltyper: de så kallade mesenkymala stamceller, som är bildade i neurallisten och är prekursorerna till alla celler i bindväv baser av kroppen, inklusive gliaceller, liksom hematopoetiska hematopoetiska stamceller, vilket ger upphov till alla blodcellinjer. Vidare isolerade bi- och unipotent stamceller, speciellt progenitorceller av myeloid, lymfoid, monocytisk och megakaryocytiska hematopoietiska bakterier. Existens unipotent stamceller bevisas klart av exemplet med levercellerna - förlusten av en betydande del av levervävnaden kompenseras genom intensiv skilje differentierade polyploida hepatocyter.

I utvecklingen av alla organ och vävnader är bildade som ett resultat av proliferationen och differentieringen av den inre cellmassan av blastocysten, vilka celler och är, i strikt mening, totipotenta embryonala stamceller. De första studier på isoleringen av embryonala stamceller utfördes Evans, som visade att blastocyster implanterade i mushjärna, ge upphov teratokarcinom, vilka celler med klonings bildar rader av pluripotenta embryonala stamceller (det ursprungliga namnet på cellerna - embryonala karcinomceller eller förkortning ECC - i för närvarande inte tillämplig). Dessa data bekräftades i flera andra studier där embryonala stamceller erhölls genom odling av celler blastocyster av möss och andra djurarter, inklusive människor.

Under den senaste litteraturen finns flera rapporter om plasticitet av stamceller, som anses inte bara som förmågan hos den senare att differentieras till olika celltyper vid olika stadier av utveckling, men också genomgå dedifferentiering (transdifferentiering, retrodifferentiation). Som är tillåtet i princip möjlighet att lämna tillbaka somatiska differentierade celler vid embryoutvecklingsstadium med rekapitulering (Åter) pluripotens och dess genomförande i re-differentiering för att bilda andra typer av celler. Reportedly, i synnerhet att de hematopoietiska stamcellerna kan bilda transdifferentiera hepatocyter, endotelceller och cardiomyoblasts.

Vetenskaplig debatt till separationen av stamceller genom deras plasticitet fortsätter, dvs den terminologi och celltransplantation ordlistan är i processen för bildandet, den har omedelbar praktisk betydelse, eftersom det är på användningen av plastiska egenskaper och förmågan hos stamceller att differentiera till olika cellinjer etablerade flesta metoder regenerativnoplasticheskoy medicin.

Antalet publikationer inom området för grundläggande och tillämpade problem med regenerativ och plastmedicin växer snabbt. Redan fastställa räckvidden av de olika metodologiska tillvägagångssätt som syftar till den bästa användningen av regenerativ och plast potential stamceller. Zone sina vitala intressen bestäms kardiologer och endokrinologer, neurologer och neurokirurger, transplantationskirurger och hematologer. Plast möjligheter stamceller söka en lösning på de akuta problem ögonläkare, TB läkare, lung, nefrologer, onkologer, genetiker, barnläkare, gastroenterologer, invärtesmedicinare och barnläkare, kirurger och obstetriker-gynekologer - alla representanter för den moderna medicinen hoppas att få möjligheten att bota fortfarande betraktas som en dödlig sjukdom.

Är celltransplantation en annan "panacea" från alla sjukdomar?

Denna fråga uppstår med rätta bland alla läkare och forskare som är tankeväckande och analyserar nuvarande läkarvetenskapliga tillstånd. Situationen är komplicerad av det faktum att på den ena sidan av vetenskapliga konfrontationsområdet finns "sunda konservativa", å andra sidan - "sjuka fanatiker" av celltransplantat. Självklart ligger sanningen som alltid mellan dem - på en "ingenmans land". Låt oss överväga för-och nackdelarna för de angivna områdena regenerativ och plastmedicin, utan att röra på frågor om lag, etik, religion och moral. "En vind" de första vetenskapliga rapporter om terapeutiska möjligheter hESCs i ett år efter deras upptäckt förvandlas till en "stark vind" att snurra 2003 "informations tornado." Den första serien av publikationer gällde odling av embryonala stamceller, deras multiplikation och riktad differentiering in vitro.

Det visade sig att för obegränsad reproduktion av embryonala stamceller i kulturen måste ett antal villkor observeras strikt. Tre faktorer måste nödvändigtvis vara närvarande i den konditionerade miljön: interleukin-6 (IL-6), stamcellerfaktor (SCF) och leukosinhibiterande faktor (LIF). Dessutom bör embryonala stamceller odlas på ett substrat (ett matarskikt av celler) från embryonala fibroblaster och i närvaro av fetalt kalvserum. Under dessa förhållanden växer ESC i kulturen kloner och bildar embryoidkroppar - aggregat av suspensionskloner av globulära celler. Det viktigaste inslaget i ESC-klonen är att i embryon upphör den embryoida kroppen att växa när den ackumuleras i aggregatet 50-60, högst 100 celler. Under denna period sätter ett jämviktsläge in - frekvensen av celldelning inom klonen är lika med frekvensen av apoptos (programmerad celldöd) vid dess periferi. Efter att ha nått en sådan dynamisk jämvikts perifera embryoida kroppsceller undergår spontan differentiering (vanligtvis med bildning av fragment endoderm av gulesäcken, endotelceller och angioblaster) med förlust av totipotency. Därför, för att erhålla ett tillräckligt antal totipotent embryonal cell masskropp skall vara uppdelad varje vecka med en överföringsenhet av embryonala stamceller till en ny grogrund - en process ganska arbetskrävande.

Upptäckten av embryonala stamceller svarade inte på frågan om exakt hur och hur det lanserar embryogenesprogram kodade i zygot-DNA. Det är fortfarande oklart hur genomets program utvecklas i människolivets process. Samtidigt har studier av embryonala stamceller tillåts att utveckla konceptet med mekanismer bevarande toti-, plyuri- och multipotenta stamceller i sin division. Stamcellens främsta kännetecken är dess förmåga till självreproduktion. Detta innebär att en stamcell, i motsats till differentierade uppdelad asymmetriskt, en av dottercellerna ger upphov till specialiserade cellinjen, medan den andra håller toti-, plyuri- eller multipotent genomet. Det förblev oklart varför och hur denna process sker vid de tidigaste stadierna av embryogenes, det är totipotent när dela den inre cellmassan bla stotsisty helhet och ESK genomet är i dormantnom (sömn, låst) tillstånd. Om dupliceringsprocessen nödvändigtvis föregår aktiveringen och uttrycket av ett helt komplex av gener när man delar en vanlig cell, sker det inte när ESC delas. Svaret på frågan "varför" mottogs efter upptäckten av befintliga ekonomiska och sociala råd i mRNA (pre-mRNA), som delvis bildas även i follikelceller och hålls kvar i cytoplasman av ägget och zygot. Den andra upptäckten besvarade frågan "hur": i ESC hittades speciella enzymer, som kallas "editas". Edithaser utför tre huvudfunktioner. Först tillhandahåller de ett alternativt epigenetiskt (utan medverkan av genomet) läsning och duplicering av pre-mRNA. För det andra, processen för att genomföra aktivering av pre-mRNA (skarvning - excision av introner, dvs inaktiva regioner RNA som hämmar proteinsyntesen på mRNA), varefter cellen börjar montering proteinmolekyler. Tredje, editazy främja bildningen av sekundära mRNA är repressorer av genuttryck mekanismer som upprätthåller en tät packning av kromatin och inaktiva gener. Proteinprodukter syntetiserade på sådana sekundära mRNA och kallad protein-ljuddämpare eller genomiska skyddsmedel finns närvarande i humana ägglossningar.

Så här representerar mekanismen för bildandet av odödliga cellinjer av embryonala stamceller idag. Enkelt uttryckt kommer signalen att starta embryogenesprogrammet, vars initiala steg består i bildandet av totipotent cellmassa, kommer från äggcellens cytoplasma. Om i detta skede den inre cellmassan av blastocysten, är dvs ESC isoleras från ytterligare regleringssignaler, uppträder cellsjälvreproduktionsprocess i en sluten cykel utan generna av cellkärnan (epigenetiskt). Om vi tillhandahåller en sådan cell med näringsämnen och isolerar det från yttre signaler som främjar cellmassens differentiering, kommer den att dela upp och reproducera sig självlöst oändligt.

De första resultaten av experimentella försök att använda totipotenta celler för transplantation visade sig vara ganska imponerande, med införandet av embryonala stamceller i vävnaden i 100% av möss med immunsystem försvagas immunodepressorami fall leder till tumörutveckling. Bland neoplastiska celler som var källan till ESCs differentierade derivat träffade exogent totipotent cellmaterial, i synnerhet neuroner, emellertid minskas tillväxten av teratokarcinom värdet av resultaten till noll. På samma gång, genom L. Stevens, ESK införes i bukhålan, till att bilda stora aggregat i vilka fragment bildade embryonala muskel, hjärta, hår, hud, ben, muskler och nervvävnad. (Kirurger som öppnade dermoidcyster, den här bilden borde vara bekant). Det är intressant att uppskjutna musembryoblastceller beter sig på exakt samma sätt: deras införande i vuxna vävnader hos immunkompromerade djur leder alltid till att teratokarcinom bildas. Men om från en tumör belysa en tom rad ESC och skriv in den i bukhålan, sedan igen bildas specialiserade somatiska derivat av alla tre germinallager utan tecken på karcinogenes.

Således var det nästa problem som behövdes lösas reningen av det cellulära materialet från föroreningarna av odifferentierade celler. Även med mycket hög effektivitet av riktad celldifferentiering behåller upp till 20% av cellerna i odlingen sin totipotentpotential, vilken in vivo tyvärr realiseras i tumörtillväxt. En annan "slingshot" av naturen - på vågen av våg av medicinsk risk garanterar patienten att patienten återhämtar sig med garantin för hans död.

Förhållandet mellan tumörceller och de mer avancerade i utveckling än embryonala pluripotenta stamceller (EECC) är mycket tvetydigt. Våra resultat visade att införandet EPPK i olika transplanterade tumörer hos råttor kan leda till sönderdelning av tumörvävnad (T), en snabb ökning i tumörvikt (E) och dess reduktion (E-3) eller inte påverkar dimensionerna hos spontana centrala fokal nekros Neoplastisk vävnad (I, K). Det är uppenbart att resultatet av interaktionen mellan EKPK och tumörceller bestäms av den totala uppsättningen cytokiner och tillväxtfaktorer som produceras av dem in vivo.

Det är anmärkningsvärt att den embryonala stamcells cancer som svar på kontakt med vävnaderna hos en vuxen organism, perfekt likställas med cellmassan av embryot, byggs i alla organ i fostret. Sådana chimärer bestående av egna och givarembryoceller ESCs kallades allofennyh djur, men i själva verket fenotypiska chimärer är de inte. Maximal cellchimerisering när ESC införs i det tidiga embryot genomgår ett hematopoietiskt system, hud, nervvävnad, lever och tunntarmen. Fall av chimerisering av könsorganen beskrivs. Den enda otouchable zonen för ESA var de främsta könscellerna.

Det vill säga, embryot lagrar sina föräldrars genetiska information, vilket bevarar renheten och fortsättningen av både släktet och arten.

Blockaden division tidiga embryoceller genom att administrera tsitoklazina embryonala stamceller i en blastocyst leder till utveckling av embryot, där de primära könsceller, som alla andra, bildades från givar embryonala stamceller. Men i detta fall är embryot i sig helt givare, genetiskt främmande för surrogatmormen. Mekanismerna i ett sådant naturligt block av den potentiella möjligheten att blanda egen och utländsk ärftlig information har ännu inte klargjorts. Det kan antas att i detta fall implementeras ett apoptosprogram, vars determinanter ännu inte är kända.

Det bör noteras att embryogenes av djur av olika arter aldrig kommit överens om: genomförandet av givarprogrammet organogenes i kroppen av mottagande embryo heterologa embryonala stamceller dödar embryot i livmodern och resorberas. Därför förekomsten av chimärer "rat-mus", "gris-ko", "Rat Man" skall förstås som en cell, men inte den morfologiska mosaicism. Med andra ord, införandet av ESC en typ av däggdjurs blastocyst annan typ alltid utvecklas avkomma av moder arter som bland sina egna cellkropparna finns nästan alla inneslutningar och ibland kluster av strukturella och funktionella enheter, som består av en genetiskt främmande material som härstammar hESCs. Vi kan inte acceptera begreppet "humaniserad naya gris "som en beteckning av ett visst monster utrustade med anledning eller yttre tecken på en person. Detta är bara ett djur, varav en del kommer från kroppens celler ingått ett blastocyst svin ESK-rättigheterna.

Utsikterna att använda stamceller

Det har länge varit känt att sjukdomar associerade med hematopoietiska celler genopatologiey och lymfoida linjer är ofta elimineras efter allogen benmärgstransplantation. Substitution egen hematopoetisk vävnad till normala celler genetiskt besläktad donator leder till partiell, och ibland total återvinning av patienten. Bland de genetiska sjukdomar som behandlas med allogen benmärgstransplantation, bör det noteras syndrom, kombinerad immunbrist, X-bunden agammaglobulinemi, kronisk granulomatos, Wiskott-Aldrichs syndrom, Gauchers sjukdom och Harlera, adrenoleukodystrofi, metakromatisk leukodystrofi, sicklecellanemi, talassemi, anemi Fanconi och AIDS. Det största problemet vid användning av allogen benmärgstransplantation vid behandling av sjukdomar som är förknippade med valet av HbA kompatibel relaterad donator, en lyckad sökning som skall i genomsnitt 100.000 prover skrivit donator hematopoetisk vävnad.

Genterapi tillåter dig att korrigera en genetisk defekt direkt i patientens stamhemopoietiska celler. I teorin, erbjuder genterapi samma fördelar vid behandling av genetiska sjukdomar i hematopoietiska systemet, och att allogen benmärgstransplantation, men utan alla möjliga immunologiska komplikationer. Detta kräver dock en teknik som gör det möjligt att på ett effektivt sätt genomföra fullt gen i hematopoetiska stamceller och för att upprätthålla den nödvändiga nivån av dess uttryck, som för vissa typer av ärftliga sjukdomar inte kan vara mycket hög. I detta fall, ger även en liten påfyllning deficient gen-proteinprodukten en positiv klinisk effekt. I synnerhet, är hemofili B för återhämtning av den inre mekanismen för blodkoagulering tillräcklig 10-20% av normal nivå av faktor IX. Genetisk modifiering av autolog cellmaterial har varit framgångsrik i experimentell gemiparkinsonizme (unilateral förstöring av dopaminerga neuroner). Transfektion av råttembryofibroblaster med en retroviral vektor innehållande tyrosinhydroxylas-genen tillhandahålls dopaminsyntes i CNS: intracerebral administration transfekterade fibroblaster minskar dramatiskt intensitet av de kliniska manifestationerna av experimentell modell av Parkinsons sjukdom hos experimentdjur.

Eftersom användningen av stamceller för genterapi av mänskliga sjukdomar har lagt en hel del nya utmaningar för kliniker och praktiker. Problematiska aspekter av genterapi är associerade med utvecklingen av säkra och effektiva transportsystem genen in i målcellen. För närvarande är effektiviteten hos genöverföring till celler hos stora däggdjur mycket liten (1%). Metodiskt löses detta problem på olika sätt. In vitro genöverföring är transfektion av genetiskt material in i en patients celler i odling, och deras efterföljande återgång till patienten. Bör betraktas detta tillvägagångssätt optimalt vid användning av gener införda i benmärgsstamceller, eftersom överföringsmetoder hematopoietiska celler av organismen i kultur och tillbaka tillräckligt väl utvecklade. I de flesta fall, är genöverföring in i hematopoietiska celler in vitro används retrovi-nivåer. Dock är de flesta av hematopoetiska stamceller i vila, vilket gör det svårt att transportera den genetiska informationen med hjälp av retrovirus och kräver nya sätt att effektiva transport gener i stamceller dormantnye. För tillfället sådana metoder för genöverföring, transfektion, direkt mikroinjektion av DNA i celler, lipofektion, elektroporering, "genpistol", en mekanisk förbindelse med hjälp av glaspärlor, transfektion hepatocyt-receptor-förening av DNA med asialoglykoproteiner, och aerosoladministration av transgenen i alveolär cell lungens epitel. Effektiviteten av DNA-överföring med dessa metoder är 10,0-0,01%. Den andra ord, beroende på vilken metod för administrering av den genetiska informationen kan framgång förväntas i 10 patienter av 100, eller en patient av tio patienter LLC. Det är uppenbart att ett effektivt och på samma gång, den säkraste metoden för terapeutisk genöverföring har ännu inte utvecklats.

En fundamentalt annorlunda lösning på problemet med avstötning av allogent cellmaterial i celltransplantation är användningen av höga doser av embryonala pluripotenta progenitorceller för att uppnå effekten återinstallation kontroll antigenisk homeostas av vuxen (effekt Kukharchuk-Radchenko-Sirman), essensen av som ligger i induktion av immunologisk tolerans genom att skapa en ny bas immunokompetenta celler medan omprogrammering av det antigena hemkontrollsystemet stasis. Efter höga doser EPPK senast fast i vävnaderna hos tymus och benmärg. I tymus EPPK påverkas specifik mikromiljö differentiera till dendritiska, interdigitatnye celler och epitelceller-stromala element. Under differentiering EPPK i tymus hos mottagaren, tillsammans med de egna molekylerna av det större histokompatibilitetskomplexet (MHC) uttryckt MHC-molekyler som är genetiskt bestämd i givarceller, dvs., den är inställd en dubbel standard MHC-molekyler på vilken är realiserade en positiv och negativ selektion av T-lymfocyter.

Sålunda, effektorn länken uppdatera mottagarens immunsystemet i kroppen sker genom kända mekanismer av positiv och negativ selektion av T-lymfocyter, men genom en dubbel standard MHC-molekyler - mottagaren och donatorn EPPK.

Omprogrammering av immunförsvaret genom EPPK inte bara tillåter celltransplantation utan ytterligare långvarig användning av immunosuppressiva läkemedel, men också öppnar upp helt nya perspektiv vid behandling av autoimmuna sjukdomar, samt ger ett fotfäste för utveckling av nya idéer om processen för människans åldrande. För vår förståelse av de åldrande mekanismer föreslagit teorin om utarmning av stam utrymmen i kroppen. Enligt grundpositionen av teorin, är åldrandet en permanent neddragning stamceller utrymmen organism, med vilket menas en pool av regionalt ( "vuxna"), stamceller (mesenkymala, neuronala, hematopoietiska stamceller, ursprungsceller i huden, mag-tarmkanalen, endokrina epitel, pigmentceller ciliär veck och al.), cellförlust beviljar dig lämplig vävnad remodeling process i kroppen. Ombyggnad av kroppen - den här uppdateringen cellulära sammansättningen av vävnader och organ på grund av stamcellsutrymmet, som fortsätter under hela livet för en flercellig organism. Antalet stamceller i utrymmena bestäms genetiskt, som bestämmer storleksbegränsningarna (proliferativ kapacitet) för varje hjärnstammen utrymme. I sin tur, stamstorlekar bestämmer hastigheten av åldrandet av utrymmena på enskilda organ, vävnader och organsystem. Efter uttömning av stamcellsreservutrymmen intensiteten och hastigheten för åldring av en flercellig organism bestäms av mekanismerna i åldrande somatiska differentierade celler inom Hayflick gräns.

Därför kan vid tidpunkten för postnatal ontogenesis expansion av stamceller utrymmen inte bara avsevärt öka varaktigheten, men också för att förbättra livskvaliteten genom att återställa potentialen för ombyggnad kroppen. För att uppnå expansion av stamceller utrymmen kan uppnås genom administrering av stora doser av allogena pluripotenta embryonala stamceller som tillhandahålls samtidigt omprogrammera mottagarens immunsystem, som i experimentet avsevärt ökar livslängden hos äldre möss. 

Teorin om utarmning av stamrum kan förändra befintliga begrepp, inte bara om åldringsmekanismerna utan också om sjukdomen, såväl som konsekvenserna av dess medicinska cytotoxiska behandling. Särskilt kan sjukdomen utvecklas som ett resultat av cellens patologi i stamrum (onkopatologi). Utarmning reserv av mesenkymala stamceller ger remodellering av bindväv som resulterar i uppträdandet av yttre tecken på åldrande (rynkor, huden slapphet, celluliter). Utplåning av endotelcellernas stamreserver medför utveckling av arteriell hypertension och ateroskleros. Initialt bestämmer den lilla storleken av thymus stamutrymme sin tidiga permanent ålder involution. För tidig åldrande är en följd av den initiala patologiska minskningen i storleken på alla kroppens stamrum. Läkemedels- och icke-farmakologisk stimulering av stamcellsreserver förbättrar livskvaliteten genom att minska dess varaktighet, eftersom det minskar storleken på stamrummen. Den moderna geroprotektorns låga effektivitet beror på deras skyddande effekt på den åldrande, differentierade somatiska cellen och inte på kroppens kroppsrör.

Avslutningsvis noterar vi återigen att plast regenerativ medicin - en ny riktning för behandling av mänskliga sjukdomar som bygger på användning av regenerativ och plast potential stamceller. Således enligt plasticitet hänför sig till förmågan av exogena eller endogena stamceller implanterade och ge upphov till nya specialiserade cell groddar in i de skadade vävnadsområden av en patients kropp. Invända regenerativt-plast medicin - långt obotlig dödlig human sjukdom, ärftlig abnormalitet, sjukdom för vilken konventionella medicinen uppnås endast symptomatisk verkan, samt anatomiska defekter i kroppen, som syftar till att återställa rekonstruktivnoplasticheskaya regenerativ kirurgi. De första försöken att återskapa hela och samtidigt fullt funktionella organ från stamceller, enligt vår mening, för tidigt att göra en separat del av praktisk medicin. Ämnet plast regenerativ medicin är stamceller, som har, beroende på deras källa, olika plast regenerativ potential. Metodik regenerativ-plast medicin baserad på transplantation av stamceller eller deras derivat.