Kmenové buňky a regenerační plastická medicína

Dnes je málo praktikujících vědomo vývoje nového směru léčby nevyléčitelných chorob tradiční a netradiční medicínou. Jedná se o regenerativní plastická léčiva, založená na využití regeneračního potenciálu kmenových buněk. Kolem rozvojové trendy se objevily nebývalé vědecké diskuse a pseudo-vědecký humbuk, z velké části vytvořeny informace nadsázka Internet World Wide Web. Ve velmi krátkém čase, laboratorní testy léčebné možnosti kmenových buněk překročily experimentální a byly aktivně zavedeny v lékařské praxi, které byly získány mnoho vědeckých problémů, etické, náboženské, právní a legislativní plán. Státní a veřejné instituce byly zjevně není připravena na rychlost přechodu kmenových buněk z Petriho misek v systému pro nitrožilní podání, které nevyužívají i společnosti jako celku, a betonovým utrpení člověka. V nepředstavitelné množství a kvalitu informací o množství kmenových buněk není snadné pochopit příležitosti a odborníky (který tam jsou vlastně ne, protože každý se snaží zvládnout nový trend samotné vědy), nemluvě o lékaři, které nejsou přímo zapojeny do regenerativnoplasticheskoy medicíně.

[1], [2], [3]

Proč potřebujeme takové experimenty a vůbec potřebují něco?

Na první pohled se tvorba buněčných mezidruhové chimér je výsledkem neomezené představivosti zapomenutého pro bioetiku fanatickou vědce. Tento přístup však velmi rozšířil naše znalosti základní embryogeneze, jak to umožňuje pro počítání počtu buněk potřebných pro organogeneze (tvorba jater, mozku, kůže, orgánů imunitního systému). Také (možná to je důležité pro biologii hESCs), genetika mají k dispozici unikátní nástroj, se kterým lze v chimerization embrya nastavení funkční účel genů. Za prvé, speciální technika double knockout v ESC je "vypnutá" vyšetřovaná dvojice genů. Pak se tyto ESC injektují do blastocysty a monitorují změny, ke kterým dochází v těle vyvíjejícího se chimérického embrya. Tak byla stanovena funkční geny SF-1 (vývoj genitálií a nadledvin), Urt-l (karta ledviny) muoD (vývoj kosterních svalů), gata-l-4 (tab erythro- a lymfopoéze). Navíc v ESC laboratorních zvířat je možné zavést (transfekované) lidské geny, které ještě nebyly studovány, aby se určila jejich funkce pomocí chimérického embrya.

Ovšem zpravidla ospravedlnění experimentu získáním nových základních znalostí nesplňuje podporu široké veřejnosti. Uveďme příklad použité hodnoty chimerizace pomocí ESC. Za prvé, jedná se o xenotransplantaci, tj. Transplantaci orgánů zvířete na člověka. V teorii, tvorba buněčných chimér „man-prase“ vám umožní získat nějaké zvíře mnohem blíž antigenní vlastnosti dárcovského HSR, že různé klinické situace (diabetes, cirhóza jater) může zachránit život nemocného člověka. Je pravda, že pro to se musíte nejprve naučit vrátit vlastnost totipotency genomu vyspělé somatické buňky, po které může být zavedena do vyvíjejícího se embrya prasete.

Dnes vlastnost ESC ve speciálních kultivačních podmínek sdílet téměř neomezeně použít pro výrobu totipotentní buněčné hmoty s následnou diferenciaci do specializované buňky, například dopaminergních neuronů, které jsou pak transplantovány pacientovi s Parkinsonovou chorobou. V tomto transplantaci vždy předchází řízené diferenciaci této buněčné hmoty které jsou nezbytné pro léčbu specializovaných buněk a čištění této sloučeniny z nediferencovaných buněčných elementů.

Jak se ukázalo později, hrozba karcinogeneze nebyla jedinou překážkou v cestě transplantace buněk. ESC spontánně embryoidních tělísek diferencované heterogenní, to znamená, že k vytvoření derivátů širokou škálu buněčných linií (neurony, keratinocyty, fibroblasty, endoteliální buňky). V zorném poli mikroskopu se v tomto případě mezi buňkami různých fenotypů vyznačují kardiomyocyty, z nichž každá kontraktuje v rytmu. Nicméně, pro léčení pacienta, musí mít čistý populaci buněk: neurony - mrtvice, kardiomyocyty - infarkt myokardu, pankreatické beta-buňky - cukrovka, keratinocyty - popáleniny, atd

V další fázi ve vývoji transplantace buněk bylo spojeno s vývojem technologií, které produkují dostatečné množství (milionů buněk) populací čistých buněk. Hledání faktory způsobující směřující diferenciaci hESCs, měl empirický charakter jako sekvence syntézy zůstává neznámý během embryogeneze. Nejprve bylo zjištěno, že tvorba žloutkového váčku je indukována přidáním do kultury hESCs cAMP a kyselina retinová. Hematopoetické buněčné linie vytvořena, když se médium 1L-3, SCF růstový faktor fibroblastů kultivace (FGH), inzulínu podobný růstový faktor (IGF-1), 1L-6, a faktor stimulující kolonie granulocytů (G-CSF). Systém buňky nervového vytvořena z hESCs po odstranění LIF a fibroblastů vrstvu, působící v podavači. Po ošetření kyselinou retinovou v přítomnosti fetálního telecího séra ESK začal diferencovat do neuronů a kardiomyocyty byly připraveny přidáním dimethylsulfoxidu (DMSO), který umožňuje cílené dodávání hydrofobních signálních molekul do buněčného jádra. Tak akumulace v kultivačním médiu reaktivních forem kyslíku, jakož i elektrická stimulace podporována tvorba zralých kontraktilních kardiomyocytů.

Obrovské síly a prostředky byly vynaloženy na hledání podmínek pro diferenciaci ESC na pankreatické buňky produkující inzulín. Nicméně, brzy se ukázalo, že řada specializovaných linie beta-buněk pankreatických buněk, buněk imunitního a endokrinního systému, adipocyty) nevyplývají ze HSR v jejich stimulace na principu „jeden faktor stimulující -. Jedné buněčné linii“ Tento princip se ukázal být platný pouze pro omezený počet buněčných linií. Zejména tvorba neuronů může být indukována svalových buněk linie retinové kyseliny - transformačního růstového faktoru-p (TCP-P), erytroidní linie - 1L-6, monocytů myeloidní linie - 1L-3. A účinky těchto faktorů na diferenciaci ESC byly přísně závislé na dávce.

Vstoupila do fáze kombinací růstových hledání faktorů takový, že podporuje ESC v pozdějších stadiích embryogeneze tvořit mezoderm (zdroj kardiomyocytů, kosterního svalu, epiteliální tubulu, mieloeritropoeza a buňky hladkého svalstva), ectodermální (epidermis, neuronů, sítnice) a endoderm (epitelu tenkého střeva a sekreční žlázy, pneumocyty). Nature, protože byli nuceni výzkumníky pokročit na cestě embryogeneze, opakování své kroky v Petriho misce, takže je nemožné, aby okamžitě a snadno získat požadovaný výsledek. Byly nalezeny takové kombinace růstových faktorů. Aktivin A ve spojení s TGF-p se ukázal být silným stimulátorem tvorby z hESCs mesodermálních buněk, zatímco blokování rozvoje ento- a ektodermu. Kyselina retinová, stejně jako kombinace signál morfogenetický kostní dřeně protein (BMP-4) a epidermální růstový faktor (EGF) je aktivován procesy ekto- a mesodermální buněk, zastavení vývoje endoderm. Intenzivní růst buněk všech tří zárodečných listů je pozorována se současným vystavením ESC dva faktory - růstový faktor hepatocytů (NGF), a nervový růstový faktor.

Tak, pro příslušné buněčné linie musí nejprve převést embryonální kmenové buňky v kroku vytváření všechny buňky zárodečné vrstvy, a potom vybrat novou kombinaci růstových faktorů, který je schopen indukovat směřující diferenciaci ekto-, mezo- a endodermální do specializovaných buněk potřebných k transplantaci pacienta. Počet kombinací růstových faktorů na dnes v tisících, většina z nich jsou patentovány, některé nebyly zveřejněny biotechnologické firmy.

Byl to obrat etapy čištění získaných buněk z nediferencovaných buněčných nečistot. Buňky diferencované v kultuře byly značeny markery zralých buněčných linií a prošly vysokorychlostním laserovým imunofenotypickým třídičem. Laserový paprsek je našel v běžném celulárním proudu a směřoval po samostatné cestě. Získaný purifikovaný buněčný materiál byl nejdříve získán laboratorními zvířaty. Je na čase zhodnotit účinnost použití derivátů ESK na modely onemocnění a patologických procesů. Jedním z takových modelů byla experimentální Parkinsonova choroba, která je u zvířat dobře reprodukována chemickými sloučeninami, které ničí dopaminergní neurony. Vzhledem k tomu, že základním onemocněním u lidí je získaný deficit dopaminergních neuronů, bylo použití náhradní buněčné terapie v tomto případě patogenně odůvodněné. U zvířat s experimentálním hemiparkinsonismem přežilo asi polovina dopaminergních neuronů, které byly odvozeny z ESC a vloženy do mozkových struktur. To stačilo k významnému snížení klinických projevů onemocnění. Pokusy o obnovení funkce poškozených struktur CNS během experimentální mrtvice, trauma a dokonce i zlomeniny míchy byly poměrně úspěšné.

Je však třeba věnovat pozornost skutečnosti, že téměř všechny případy úspěšné uplatnění diferencovaných derivátů ESC pro opravu experimentální patologie přijatého v akutní fázi simulovaného abnormální situace. Dlouhodobé výsledky léčby nebyly tak uklidňující: po 8-16 měsících zmizel pozitivní účinek buněčné transplantace nebo se prudce snížil. Důvody jsou zcela srozumitelné. Diferenciace transplantovaných buněk in vitro nebo in lokomotivy morbidity nevyhnutelně vede k expresi buněčných markerů genetický cizáckostí který vyvolává imunitní útok organismu příjemce. Chcete-li vyřešit problém imunitní neslučitelnosti použít tradiční imunosuprese, která začala paralelní klinické zkoušky realizovat transdiferenciace potenciál a genetickou opravu nezpůsobuje imunitní konfliktu autologní krvetvorných a mezenchymálních kmenových buněk.

Co je regenerativní-plastická medicína?

Evoluce identifikovala dvě hlavní možnosti pro ukončení života buňky - nekrózy a apoptózy, které na úrovni tkáně odpovídající procesy proliferace a regenerace. Proliferace lze považovat za určitý druh oběti, při plnění vadu poškozené tkáně dochází v důsledku jeho nahrazení spojovací prvky: zachování strukturální integritu, část těla ztratil funkce postiženého orgánu, který určuje další vývoj kompenzačních odpovědí na hypertrofie nebo hyperplazie strukturální a funkční prvky zbývající nepoškozené. Korekce délky doba závisí na množství strukturálních lézí způsobených primární a sekundární faktory změny, pak dochází k většině případů dekompenzace, na prudké zhoršení a zkracování lidského života. Regenerace poskytuje fyziologické remodelace procesy, tedy nahrazení stárnutí a umírání na mechanismu smrti přírodního buněk (apoptóza) buněk s novými, odvozené od kmenových buněk rezerv lidského těla. Při způsobech podle reparativní regenerace jsou také zapojeny zdroje kmenových buněk prostory, které však jsou mobilizovány patologických stavů spojených s poraněním onemocnění nebo tkáně, které iniciují buněčnou smrt nekrotických mechanismy.

Pozornost vědců, lékařů, tisku, televizi a veřejnost na problém studovat biologii embryonálních kmenových buněk (HSR) jsou způsobeny především vysoký potenciál buňky, nebo jak říkáme, regenerační a plastové ošetření. Způsoby formulace pro léčení závažných lidských onemocnění (degenerativní patologii centrální nervové soustavy, mozku a poranění míchy, Alzheimerovy choroby a Parkinsonovy choroby, roztroušené sklerózy, infarktu myokardu, hypertenze, diabetes, autoimunitní onemocnění a leukemií, vypálit onemocnění a neoplastických procesů představují daleko není úplný seznam z nich) položeny jedinečné vlastnosti kmenových buněk, což umožňuje vytvářet nové tkáně místo, jak se dříve myslelo, k trvalému poškození tkání Zo n pacienta.

Pokrok teoretických studií biologie kmenových buněk v posledních 10 letech byl realizován spontánně nové trendy vznikající regenerativní lékařství a plastu, který je nejen metodika je zcela přístupný systemizaci, ale také musí být takový. První a rychle se rozvíjející oblastí praktického použití regeneračního potenciálu kmenových buněk bylo nahrazení regenerační terapii a plastu. Způsob, jímž se poměrně snadno vysledovat ve vědecké literatuře - z pokusů na zvířatech s infarktem nekrózy k práci posledních let, s cílem obnovit nedostatek po infarktu, srdeční myocyty nebo doplnění ztrát z p-buněk slinivky břišní a dopaminergických neuronů v centrálním nervovém systému.

Transplantace buněk

Základem náhradního léku z regeneračních plastů je transplantace buněk. Posledně jmenovaná by měla být definována jako soubor lékařských opatření, při nichž má organismus pacienta krátkou nebo dlouhou dobu přímý kontakt s životaschopnými buňkami auto-, allo-, iso- nebo xenogeneického původu. Prostředkem transplantace buněk je suspenze kmenových buněk nebo jejich derivátů, standardizovaná počtem transplantačních jednotek. Transplantační jednotka je poměr počtu jednotek tvořících kolonii v kultuře k celkovému počtu transplantovaných buněk. Metody provádění buněčné transplantace: intravenózní, intraperitoneální, subkutánní injekce suspenze kmenových buněk nebo jejich derivátů; injekce suspenze kmenových buněk nebo jejich derivátů do komor mozku, lymfatických cév nebo cerebrospinální tekutiny.

Když alogenní a autologní transplantace buněk jsou dva zásadně odlišné přístupy k metodické provádění plyuri-, multi- nebo polipo- tentnogo potenciálu kmenových buněk - in vivo nebo in vitro. V prvním případě, zavedení kmenových buněk v těle pacienta, provádět bez předběžné diferenciace v druhé - po množení v kultuře, a čištění řízené diferenciace nediferencovaných buněk. Mezi mnoha metodických technik náhradní buněčné terapie metod tří skupin se vyznačují dostatečně jasně: substituce buněk kostní dřeně a krevních buněk náhradních orgánů a měkké tkáňové náhrady tvrdé a pevné prvky karoserie (chrupavky, kosti, šlach, srdečních chlopní a cév typu kapacitního). Poslední řádek by měl být definován jako rekonstrukční a regenerativní medicíně jako potenciální diferenciace kmenových buněk se provádí na matrici - biologicky inertní nebo resorbovatelné konstrukty substituovatelné tvarovaného tělesa.

Další způsob, jak zvýšit intenzitu regeneračních a plastových procesů v postižených tkáních je mobilizovat zdroje pacientovy vlastní kmenové tělo použitím exogenních růstových faktorů, jako je granulocytů-makrofágů a granulocytů faktorů stimulujících. V tomto případě, stromální vazby mezera vede ke zvýšení výtěžku v obecném oběhu krvetvorných kmenových buněk, které poskytují zónu poškození tkáně regenerační procesy v důsledku jejich vlastní pružnosti.

Metody regenerační medicíny jsou proto zaměřeny na stimulaci procesů obnovy ztracené funkce - a to buď mobilizací vlastních kmenových rezerv nemocného organismu nebo zavedením alogenního buněčného materiálu.

Důležitým praktickým výsledkem otevření embryonálních kmenových buněk - Terapeutické klonování je založeno na pochopení mechanismů spouští embryogeneze. Pokud je původní signál pro začátek embryogeneze je sada pre-mRNA, která je v cytoplazmě oocytu, zavedení jádra jakýchkoli somatických buněk do enukleovaného vajíčka nutné spustit program vývoje embrya. Dnes už víme, že asi 15 000 genů se účastní implementace programu embryogeneze. Co se stane s nimi poté, po narození, během období růstu, zralosti a stárnutí? Odpověď na tuto otázku dala Dolly ovce: jsou zachovány. Použití nejmodernější metody výzkumu prokázaly, že dospělé buňky jádro šetří všechny kódy potřebné pro tvorbu embryonálních kmenových buněk, embryonálních zárodečných vrstev, organogenních a omezení zrání (výjezd v diferenciaci a specializaci) buněčné linie mesenchymálních, bez-, endo- a mesodermální původ . Terapeutické klonování jako trend se objevil ve velmi raných fázích vývoje, transplantace buněk a poskytuje na zpáteční totipotencí vlastní somatické buňky nemocného k produkci geneticky identické materiálu štěpu.

Objev kmenové buňky začal „až do konce“, jak je termín vytvořený v biologii a medicíně A. Maximov aplikovaného na kmenových buňkách kostní dřeně, které vedou ke všem zralých buněčných elementů periferní krve. Avšak hematopoetické kmenové buňky, stejně jako buňky všech tkání dospělého organismu, mají také diferencovaný předchůdce. Společným zdrojem absolutních všech somatických buněk je embryonální kmenová buňka. Je třeba poznamenat, že pojmy "embryonální kmenové buňky" a "embryonální kmenové buňky" nejsou v žádném případě totožné. Embryonální kmenové buňky byly izolovány J. Thomsonem z vnitřní buněčné hmoty blastocysty a přeneseny na dlouhotrvající buněčné linie. Pouze tyto buňky mají fax "ESC". Leroy Stevens objevil embryonálních kmenových buněk u myší, popsal jako „embryonální pluripotentní kmenové buňky“, s odkazem na schopnost hESCs se diferencovat do deriváty všech tří zárodečných vrstev (ekto, meso a endoderm). Ale všechny buňky embrya pozdějších fází vývoje jsou také kmenové buňky, protože dávají vznik obrovskému počtu buněk, které tvoří tělo dospělého. Pro jejich definici navrhujeme termín "embryonální pluripotentní progenitorové buňky".

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

Typy kmenových buněk

Páteř moderní klasifikace kmenových buněk na základě principu separační schopnosti (účinnosti) vést k buněčné linie, která je definována jako toti-, plyuri-, multi-, poly-, bi- a unipotency. Totipotentní, to znamená, že schopnost rekonstituci geneticky naprogramované tělo jako celek, má zygoty, blastomer a embryonálních kmenových buněk (vnitřní buněčné hmoty blastocysty). Další skupinou totipotentní buňky, které jsou vytvořeny v pozdějších fázích vývoje embrya je zobrazena germenativnymi primární embryonální buňky oblasti genitálií (genitální nádory). Pluripotence pod jakou podimayut schopnost diferencovat do buněk jakéhokoliv orgánu nebo tkáně, vyznačující se tím, embryonální buňky tří zárodečných vrstev - bez-, mezo- a endodermální. Předpokládá se, že multipotentní, tj. Schopnost vytvářet všechny buňky v pevnou linkou, charakteristiku pouze dva typy buněk: tzv mesenchymální kmenové buňky, které jsou vytvořené v neurální lišty a jsou prekurzory všech buňkách pojivových základen těla, včetně gliové buňky, stejně jako krvetvorné krvetvorné kmenové buňky, které vedou ke vzniku všech linií krevních buněk. Dále izolované bi- a unipotentních kmenové buňky, zejména progenitorové buňky myeloidní, mízní, monocytární a megakaryocytů hematopoetických choroboplodných zárodků. Existence unipotentních kmenové buňky jasně prokázáno na příkladu jaterních buněk - ztráta značné části jaterní tkáně je kompenzována intenzivní dělicími diferencovaných polyploidní hepatocytů.

Při vývoji všech orgánů a tkání, jsou vytvořeny jako v důsledku proliferace a diferenciace vnitřní buněčné masy blastocysty, které buňky a jsou, v užším slova smyslu, totipotentní embryonální kmenové buňky. První studie o izolaci embryonálních kmenových buněk byla provedena Evans, který ukázal, že blastocysty implantované v mozku myši mohly vést teratokarcinom, které buňky se klonování formě linií pluripotentních kmenových buněk (původní název buněk - buňkách embryonálního karcinomu nebo zkratkou ECC - v V současné době nepoužívá). Tyto údaje byly potvrzeny v několika dalších studií, ve kterých se embryonální kmenové buňky získané kultivací buněk blastocysty myší a jiných živočišných druhů, včetně lidí.

V nedávné literatuře existuje více zpráv o plasticity kmenových buněk, která je považována nejen jako schopnost této sloučeniny se diferencovat do různých typů buněk v různých stádiích vývoje, ale také podstoupit Dediferenciace (transdiferenciaci, retrodifferentiation). To je možné v zásadě možnost vracet somatických diferencované buňky v embryonálním stádiu vývoje s rekapitulace (návrat) pluripotenci a jeho provádění v opakovaném diferenciace za vzniku jiných typů buněk. Údajně, zejména, že hematopoetické kmenové buňky jsou schopné tvořit transdiferenciaci hepatocyty, endoteliální buňky a cardiomyoblasts.

Vědecká debata jak k separaci kmenových buněk plasticitu pokračuje, to znamená, že terminologie a transplantace buněk slovníček jsou v procesu tvorby, má bezprostřední praktický význam, protože je na použití plastických vlastností a schopnost kmenových buněk diferencovat do různých buněčných linií založena většina metod regenerativnoplasticheskoy lék.

Počet publikací v oblasti základních a aplikovaných problémů regenerativní medicíně a plastů rychle roste. Již stanovit rozsah různých metodických postupů, jejichž cílem je co nejlepší využití regenerativní a plastů potenciál kmenových buněk. Zóna svých životních zájmů určeno kardiologů a endokrinology neurology a neurosurgeons, transplantace lékaře a hematologie. Možnosti plastové kmenových buněk hledat řešení naléhavých problémů oftalmologů, TBC lékařů, pneumologů, nephrologists, onkologů, genetiků, pediatry, gastroenterology, internisty a pediatři, chirurgové a porodníků-gynekologů - všichni představitelé moderní medicíny doufají, že dostat možnost vyléčení je stále považován za smrtelné onemocnění.

Je transplantace buněk dalším "všelékem" všech nemocí?

Tato otázka vzniká zcela správně u všech lékařů a vědců, kteří jsou přemýšliví a analyzují současný stav lékařské vědy. Situaci komplikuje skutečnost, že na jedné straně vědecké konfrontace jsou "zdravé konzervativci", na druhé straně "nemocní fanatici" transplantace buněk. Je zřejmé, že pravda, jako vždy, spočívá mezi nimi - na "pozemku ne-člověka". Aniž bychom se dotýkali otázek práva, etiky, náboženství a morálky, zvážme klady a zápory uvedených oblastí regenerační a plastické medicíny. „Vánek“ První vědecké zprávy o léčebných možnostech hESCs za rok po svém objevení proměnil „silný vítr“ se točit v roce 2003 „Informace o tornádo.“ První série publikací se týkala kultivace embryonálních kmenových buněk, jejich množení a řízené diferenciace in vitro.

Ukázalo se, že pro neomezenou reprodukci embryonálních kmenových buněk v kultuře musí být přísně dodržována řada podmínek. Upravené médium musí být přítomny tři faktory: interleukin-6 (IL-6) a faktor kmenových buněk (SCF) a faktor, inhibující leukemii (LIF). Navíc, embryonální kmenové buňky, musí být pěstovány na podkladu (živné vrstvy buněk) fetálních fibroblastů v přítomnosti fetálního telecího séra. Za těchto podmínek rostou ESC v klonu klony a tvoří embryoidní těla - agregáty suspenzních klonů globulárních buněk. Nejdůležitějším rysem klon ESC je, že v kultuře embryoidních těla přestane růst, kdy akumulace v jednotce 50-60, maximálně 100 buněk. Během tohoto období, přichází rovnovážného stavu - rychlost buněčného dělení v klonu je míra apoptózy (programované smrti buněk) na svém obvodu. Po dosažení takové dynamické rovnováze periferní embryoidních těla buňky podstoupí spontánní diferenciaci (obvykle s tvorbou fragmentů endoderm ze žloutkového váčku, endoteliálních buněk a angioblasts) se ztrátou totipotencí. Proto, aby se získal dostatečný počet totipotentní embryonální buněčné hmoty tělesa by měla být rozdělena týdně s přenosovou jednotkou embryonálních kmenových buněk do nového semeniště - proces dosti pracné.

Objev embryonálních kmenových buněk nedal odpověď na otázku, co a jak se spouští embryogeneze programu zakódovaného v DNA zygoty. Zůstává nejasné, jak se program genomu rozvíjí v procesu lidského života. Ve stejné době, studium embryonálních kmenových buněk umožnila vypracovat koncepci mechanismů zachování toti-, plyuri- a multipotentních kmenových buněk ve své divizi. Hlavním rozlišovacím znakem kmenové buňky je schopnost samoreprodukce. To znamená, že kmenové buňky, na rozdíl od diferencované rozděleny asymetricky, jeden z dceřiných buněk vést ke specializované buněčné linii, zatímco druhý udržuje toti-, plyuri- nebo multipotentní genom. To zůstalo nejasné, proč a jak tento proces probíhá v počátečních fázích embryogeneze, při dělení vnitřní buněčná hmota bla stotsisty celek je totipotentní a ESC genom je v dormantnom (spánek, uzamčeno) stavu. Pokud nutně předchází aktivaci a exprese celého komplexu genů, vydělením ESC, že se nestane za normálních buněčné dělení procesních duplikací. Odpověď na otázku „proč“ byl přijat po objevení již existujících HSR v mRNA (pre-mRNA), jehož část je vytvořena i v folikulárních buněk a je zadržován v cytoplazmě vejce a zygoty. Druhý objev odpověděl na otázku "jak": v ESC byly nalezeny speciální enzymy nazvané "editace". Edithases provádí tři hlavní funkce. Nejprve poskytují alternativní epigenetické (bez zapojení genomu) čtení a duplikování pre-mRNA. Za druhé, je proces, kterým se provádí aktivaci pre-mRNA (sestřihu - excizi introny, to znamená, neaktivní oblasti RNA, které inhibují syntézu proteinu na mRNA), po kterém se buňka začne sestavování proteinových molekul. Za třetí, editazy podporují tvorbu sekundárních mRNA jsou represory genové exprese mechanismy, které udržuje hustou balení chromatinu a neaktivních genů. Proteinové produkty syntetizované v takové sekundární mRNA a bílkovin se nazývá tlumiče nebo strážce genomu přítomného v lidských oocytů.

Tak je dnes představen mechanismus tvorby nesmrtelných buněčných linií embryonálních kmenových buněk. Jednoduše řečeno, signál pro zahájení programu embryogeneze, jehož počáteční stavy spočívají v tvorbě totipotentní buněčné hmoty, pochází z cytoplazmy vaječné buňky. Pokud se v této fázi je vnitřní buněčné hmoty z blastocysty, tj. ESC je izolován od dalších regulačních signálů, buňka sebereprodukce proces se vyskytuje v uzavřeném cyklu, bez genů buněčného jádra (epigeneticky). Pokud poskytneme takovou buňku živinovým materiálem a izolujeme ji od vnějších signálů, které podporují diferenciaci buněčné hmoty, bude se sdílet a reprodukovat nekonečně.

První výsledky experimentálních pokusů k použití totipotentní buněk pro transplantaci se ukázalo být velmi působivý, se zavedením embryonálních kmenových buněk v tkáni ve 100% myší s imunitní systém oslabený případy immunodepressorami vedoucí k vývoji nádorů. Mezi nádorových buněk, které byly zdrojem HSR diferencovaných derivátů splněny exogenní totipotentní buněčného materiálu, zejména neuronech však snížil růst teratokarcinomem hodnoty výsledků na nulu. Ve stejné době, L. Stevens, ESK zavádí do břišní dutiny, tvořit velké agregáty, ve kterém fragmenty vytvořené zárodečné svalové, srdce, vlasy, kůže, kosti, svalovou hmotu a nervovou tkáň. (Lékaři, kteří otevřeli dermoidní cysty, tento obrázek by měl být známý). Je zajímavé, že suspendované buňky embryoblast myš chovat stejným způsobem: jejich zavedení do tkání dospělých s oslabeným imunitním systémem zvířat vždy způsobí teratokarcinomu. Ale pokud z nádoru zvýraznit prázdný řádek ESC a vstup do dutiny břišní, pak znovu vytvoří specializované somatické deriváty všech tří zárodečných vrstev, bez známek karcinogeneze.

Dalším problémem, který je třeba vyřešit, bylo tedy čištění buněčného materiálu z nečistot nediferencovaných buněk. Ovšem i při velmi vysoké účinnosti diferenciace zaměřené na buňky si až 20% buněk v kultuře zachovává svůj totipotentní potenciál, který se bohužel, bohužel, dosahuje při růstu nádoru. Další "praštit" přírody - na stupnicích lékařských rizik váží záruka na zotavení pacienta v rovnováze se zárukou jeho smrti.

Vztah nádorových buněk a ve vývoji pokročilejší než ESC, embryonální pluripotentní kmenové buňky (EPPK) je velmi nejednoznačné. Naše výsledky ukázaly, že zavedení EPPK v různých transplantovaných nádorů u potkanů může vést k rozpadu nádorové tkáně (T), k rychlému nárůstu hmotnosti nádoru (E) a jeho redukce (E-3), nebo nemá žádný vliv na rozměry spontánní centrální fokální nekrózy Neoplastická tkáň (I, K). Je zřejmé, že výsledek interakce EKPK a nádorových buněk je určen celkovým souborem cytokinů a růstovými faktory produkovanými in vivo.

Je pozoruhodné, že embryonální kmenová buňka karcinogeneze v odpovědi na kontakt s tkání dospělého organismu, dokonale přirovnány k buněčné hmoty embrya, se staví na všech orgánů plodu. Takové chiméry, které se skládají z vnitřních embryonálních buněk a donorových ESC, se nazývají alophenické živočichy, ačkoli ve skutečnosti nejsou fenotypovými chiméry. Maximální chimerizace buněk při zavádění ESC do raného embrya prochází hematopoetickým systémem, kůží, nervovým tkáněm, játry a tenkým střevem. Jsou popsány případy chimerizace genitálních orgánů. Jedinou nedotknutelnou oblastí pro ESA byly primární sexuální buňky.

To znamená, že embryo ukládá genetické informace svých rodičů, které chrání čistotu a pokračování rodu i druhů.

Blokáda dělení embryonální buňky brzy podáváním tsitoklazina embryonálních kmenových buněk do blastocysty vede k vývoji embrya, ve kterém primární pohlavní buňky, stejně jako všechny ostatní, byly vytvořeny z dárcovských embryonálních kmenových buněk. Ale v tomto případě samotné embryo je zcela dárce, geneticky cizí organismu náhradní matky. Mechanismy takového přirozeného bloku potenciální možnosti míchání vlastních a zahraničních dědičných informací ještě nebyly objasněny. Lze předpokládat, že v tomto případě je zaveden program apoptózy, jehož determinanty dosud nejsou známy.

Je třeba poznamenat, že embryogeneze zvířat různých druhů nikdy souhlasil: provádění programu dárců organogeneze v těle příjemce embrya heterologních embryonální kmenové buňky zabíjí embrya v děloze a vstřebá. Z tohoto důvodu, je existence chimér „rat-myší“, „prase-kráva“, „Rat Man“ je třeba chápat jako buňky, ale ne morfologické mozaika. Jinými slovy, zavedení ESC jednoho typu savčí blastocysty jiného druhu je vždy vyvíjí potomci z rodičovských druhů, který mezi svými vlastními těly buněk se vyskytují téměř všechny inkluze a někdy shluky strukturní a funkční jednotky, skládající se z geneticky cizorodé látky odvozené hESCs. Nemůžeme akceptovat termín „humanizovaná naya prase "jako označení určité monstrum obdařené rozumem nebo vnějšími znaky osoby. Je to jen zvíře, jehož část pochází z tělních buněk vstoupila do práv blastocysty prasečí ESC.

Vyhlídka na použití kmenových buněk

Je již dlouho známo, že nemoci související s krvetvorných buněk genopatologiey a lymfoidní linie jsou často odstraněny po transplantaci alogenní kostní dřeně. Střídání vlastní krvetvorné tkáně s normálními buňkami geneticky příbuzný dárce vede k částečné, a někdy i celková regenerace pacienta. Mezi genetických onemocnění, která jsou léčeni alogenní transplantací kostní dřeně, je třeba poznamenat, syndrom, kombinovaná imunodeficience, X-vázaná agamaglobulinémie, chronické granulomatózy, Wiskott-Aldrichův syndrom, Gaucherovy choroby a Harlera, adrenoleukodystrofie, metachromatické leukodystrofie, srpkovitá anémie, talasemie, anémie Fanconi a AIDS. Hlavním problémem při používání alogenní transplantace kostní dřeně při léčbě nemocí spojených s výběrem HbA kompatibilní příbuzné dárce, úspěšné hledání, které musí průměrná 100.000 Vzorky byly zadány dárce krvetvorné tkáně.

Genová terapie umožňuje opravit genetický defekt přímo do hematopoetických kmenových buněk pacienta. Teoreticky, genová terapie nabízí stejné výhody v léčbě genetických onemocnění hematopoetického systému, a že alogenní transplantací kostní dřeně, ale bez všech možných imunologických komplikací. To však vyžaduje techniku, která umožňuje účinné provádění plně genu v hematopoetických kmenových buněk a udržovat potřebnou úroveň jeho exprese, která je pro určité typy dědičných chorob nemusí být velmi vysoká. V tomto případě, i malá doplňování deficitem genu proteinového produktu dává pozitivní klinický účinek. Zejména, hemofilie B pro obnovení vnitřního mechanismu srážení krve je dostatečná 10-20% normální hladiny faktoru IX. Genetická modifikace autologní buněčného materiálu byl úspěšný v experimentální gemiparkinsonizme (jednostranný zničení dopaminergních neuronů). Transfekce fibroblastů krysa embryonálních retrovirovým vektorem obsahujícím gen za předpokladu syntézu dopaminu tyrosin hydroxylázy v CNS: intracerebrální aplikací transfekované fibroblasty výrazně snížit intenzitu klinických projevů experimentálního modelu Parkinsonovy choroby u pokusných zvířat.

Vzhledem k tomu, využití kmenových buněk pro genovou terapii lidských onemocnění dal spoustu nových výzvách pro klinické lékaře a experimentátorů. Problematické aspekty genové terapie jsou spojeny s rozvojem bezpečného a účinného genu dopravního systému do cílové buňky. V současné době se účinnost přenosu genů ve velkých savčích buňkách je velmi nízký (1%). Metodicky je tento problém řešen různými způsoby. Při přenosu genu in vitro je transfekce genetického materiálu do buněk pacientových v kultuře, a jejich následným návratem k pacientovi. Tento přístup by měl být považován za optimální při použití genů zavedených do kmenových buněk kostní dřeně, protože způsoby přenosu krvetvorných buněk v organismu v kultuře a zpět dostatečně dobře vyvinuté. Ve většině případů, přenos genu do hematopoietických buněk in vitro se používá retrovi-vrstev. Nicméně, většina z hematopoetických kmenových buněk je v klidu, což ztěžuje transport genetické informace pomocí retrovirů a vyžaduje nové způsoby efektivní dopravní genů do kmenových buněk dormantnye. V současné době takové metody přenosu genů, transfekcí, přímou mikroinjekci DNA do buněk, lipofekce, elektroporace, „genovým dělem“, mechanické spojení pomocí skleněných kuliček, transfekce hepatocytů receptor sloučenina DNA s asialoglykoproteiny, a podávání ve formě aerosolu transgenu v alveolární buňce epitelu plic. Účinnost přenosu DNA těmito způsoby je 10,0-0,01%. Slovo jiné, v závislosti na způsobu podání genetické informace, úspěch lze očekávat u 10 pacientů ze 100, nebo u 1 pacienta z 10 pacientů LLC. Je zřejmé, že účinné a současně, musí být ještě vyvinuty nejbezpečnější Farmaceutický přenosu genů.

Zásadně jiná řešení problému odmítnutí alogenní buněčného materiálu v buněčné transplantace je použití vysokých dávek embryonálních pluripotentních kmenových buněk, aby se dosáhlo ovládání účinek reinstalace antigenní homeostázu dospělých (efekt Kukharchuk-Radchenko-Sirman), jehož podstata spočívá v indukci imunologické tolerance vytvořením nové základní imunokompetentních buňky při přeprogramování antigenního systému domácí kontroly městnání. Po vysoké dávky EPPK poslední stanovena v tkáních brzlíku a kostní dřeni. V brzlíku EPPK ovlivňoval konkrétní mikroprostředí diferenciaci na dendritické, interdigitatnye buněk a epiteliálních-stromální prvků. Během diferenciace EPPK v brzlíku příjemce, spolu s vlastními molekulami hlavního histokompatibilního komplexu (MHC), vyjádřený MHC molekuly, které jsou geneticky podmíněné v dárcovských buněk, to znamená, že je nastavena dvojí standard MHC molekuly, na které je realizována pozitivní a negativní selekce T-lymfocyty.

Tak, aktualizovat odkaz efektor imunitního systému příjemce těla dochází známými mechanismy pozitivní a negativní selekce T lymfocytů, ale přes dvojitý standardních molekulách MHC - příjemce a dárce EPPK.

Přeprogramování imunitní systém EPPK umožňuje nejen pro transplantaci buněk bez další dlouhodobé užívání imunosupresiv, ale také otevírá zcela nové perspektivy v léčbě autoimunitních onemocnění, stejně jako poskytuje oporu pro rozvoj nových myšlenek na proces stárnutí člověka. Pro naše pochopení mechanismů stárnutí navrhl teorii vyčerpání kmenových prostorách těla. Podle základní polohy teorie, stárnutí je stálý zmenšování kmenové prostory organismus, čímž se míní bazén regionální ( „dospělého“), kmenové buňky (mezenchymální, neuronální, hematopoetické kmenové buňky, progenitorové buňky kůže, trávicího traktu, endokrinní epitelu, pigmentové buňky ciliární záhyby a kol.), ztráta buněk udělení vám příslušný proces přestavby tkání v těle. Remodelace těla - tato aktualizace buněčného složení tkání a orgánů v důsledku kmenových buněk prostoru, který pokračuje po celou dobu životnosti mnohobuněčného organismu. Počet kmenových buněk v prostoru je určena geneticky, která určuje omezení velikosti (proliferační kapacita) každého mozkového kmene prostoru. Na druhé straně, velikosti kmenové určení rychlosti stárnutí prostorách jednotlivých orgánů, tkání a orgánových systémů. Po vyčerpání kmenových buněk intenzity rezervní prostory a rychlost stárnutí se mnohobuněčného organismu určený mechanismům stárnutí somatických diferencovaných buněk v rámci limitu Hayflickův.

Následně ve stádiu postnatální ontogeneze může rozšíření dříkových prostorů nejen výrazně prodloužit dobu trvání, ale také zlepšit kvalitu života tím, že obnoví schopnost remodelace těla. Pro dosažení expanze kmenových prostorů může být dosaženo podáváním vysokých dávek allogenních pluripotentních embryonálních kmenových buněk poskytnutých současně přeprogramovat imunitní systém příjemce, které v experimentu výrazně zvyšuje životnost starších myší. 

Teorie vyčerpání kmenových prostorů může změnit existující pojmy nejen o mechanismech stárnutí, ale také o nemoci, stejně jako o důsledcích jeho lékařsko-cytotoxické léčby. Zejména se choroba může vyvinout jako výsledek patologie buněk v kmenových prostorách (onkopatologie). Vyčerpání rezerva mezenchymálních kmenových buněk dává remodelaci pojivových tkání, která má za následek výskyt vnějších příznaků stárnutí (vrásek, kůže laxnost, celulitidy). Vyčerpání rezervy endotheliálních kmenů způsobuje vývoj arteriální hypertenze a aterosklerózy. Zpočátku malá velikost kmenového prostoru tymusu určuje jeho časnou trvalou involuci. Předčasné stárnutí je důsledkem počátečního patologického snížení velikosti všech kmenových prostorů těla. Drogová a nefarmakologická stimulace zásob kmenových buněk zlepšuje kvalitu života tím, že snižuje její trvání, protože snižuje velikost stonkových prostorů. Nízká účinnost moderních protektorů je důsledkem jejich ochranného účinku na stárnoucí diferencovanou somatickou buňku a nikoliv na kmenové prostory těla.

Na závěr lze konstatovat, opět, že plastový regenerační přípravek - nový směr v léčbě lidských onemocnění založených na využití regeneračního a plastů potenciálu kmenových buněk. Tak za plasticity se týká schopnosti exogenních nebo endogenních kmenových buněk implantovaných a vzniku nových specializované buněčné klíčky do poškozených oblastí tkáně těla pacienta. Objekt regenerativně plastový lék - daleko nevyléčitelné smrtelné onemocnění člověka, dědičné abnormality, onemocnění, pro které je konvenční medicína dosaženo pouze symptomatická účinek, stejně jako anatomické vady v těle, který je zaměřen na obnovení rekonstruktivnoplasticheskaya regenerační operaci. První pokusy obnovit celek a zároveň plné funkční orgány z kmenových buněk, podle našeho názoru, příliš brzy na samostatnou oblast praktické medicíně. Předmětem regenerační a plastické medicíny jsou kmenové buňky, které v závislosti na zdroji jejich výroby mají jiný regenerativní-plastový potenciál. Metodika regenerační-plastové medicíny je založena na transplantaci kmenových buněk nebo jejich derivátů.