Verdens første hematopoietiske celletransplantasjon navlestrengsblod ble utført av Eliane Gluckman i 1988 på Saint Ludwig Clinic i Paris på et barn med Fanconi-anemi. For tiden (2003) har mer enn 1000 slike transplantasjoner blitt utført i verden for pasienter med en lang rekke sykdommer av en tumor (leukemi, lymfom) og ikke-tumor (medfødt immunsvikt, anemi, sykdommer assosiert med metabolske forstyrrelser).
I tillegg er det vist at relaterte transplantasjoner gir en høyere prosentandel av vellykkede terapeutiske resultater (63 %) enn ikke-relaterte transplantasjoner (opptil 29 %). Dessverre er det ennå ingen data om transplantasjon av egne HPC-er, siden PC-banker er en ny satsing. Men dataene som er tilgjengelige i dag støtter klart opprettelsen av slike banker, siden det er åpenbart at transplantasjon av egne HPCer til en syk mottaker bør gi et veldig høyt, om ikke 100 %, resultat.
Benmargsstromaceller
Mulighetene for å bruke andre typer stamceller kan diskuteres ved å bruke eksemplet med stromaceller lokalisert i beinmarg. De fleste voksne stamceller finnes i benmargen. Som kjent er benmarg først og fremst et springbrett for hematopoiesis. Den består av to typer stamceller: de som alle kjente variasjoner av blodceller er hentet fra (de såkalte hematopoietiske stamceller), og stromale stamceller, som vil bli diskutert.
Sammenlignet med hematopoietiske stamceller er det svært få stromale stamceller i benmargen, og de er mer komplekse, langlivede systemer som fornyes ganske sjelden. Transformasjonsveiene til stromale celler begynner akkurat å bli studert. Som vist siste forskning, stromaceller, så vel som forløperne til blodceller, sirkulerer konstant i blodet til pattedyr.
Stamceller delta i restaurering av skadet vev. Hvordan gjenoppretter en sunn voksen kropp organer og vev hvis de er skadet? Det er fastslått at to typer stamceller er involvert i regenerering - spesialiserte vevsceller og universelle stromale celler i benmargen.
Det er ikke uten grunn at klok natur, sammen med "lokale depoter" (vevstamceller), også skapte et "sentrallager av reservedeler" (benmargsstromaceller). Hvis vevstamceller brukes til å gjenopprette skadede områder bare på et gitt sted og for en bestemt type vev (bein - for bein, muskler - for muskler, etc.), så er "reservedelene til sentrallageret" - benmarg stromale stamceller - er universelle. De går inn i det skadede organet eller vevet gjennom blodet og blir, under påvirkning av ulike signalstoffer, omdannet til de nødvendige spesialiserte cellene som erstatter de døde.
Benmargsstromale stamceller er i stand til å utvikle seg til mange andre celler i kroppen. Tilbake på 60-tallet viste Friedenstein og hans kolleger i eksperimenter på dyreceller at stromaceller er i stand til å bli til bruskceller (kondrocytter), fettceller (adipocytter) og benceller (osteoblaster). Dessuten beholder de evnen til slike transformasjoner selv når de dyrker en koloni fra en enkelt stromalcelle. Det vil si at det er grunnleggende mulig å vokse stort antall stromale celler, og deretter, ved hjelp av spesielle signalstoffer, lede dem "på rett vei" - for å gjenopprette skadet vev.
Ved alvorlige skader har ikke kroppen nok av sine egne stromaceller. Det kan hjelpes ved å introdusere stromaceller fra utsiden. Italienske forskere utførte et enkelt eksperiment: ved hjelp av bestråling ble benmargen fullstendig fjernet fra mus, deretter ble spesielt merkede stromaceller injisert. Noen dager senere fikk dyrene et medikament som begynte å ødelegge musklene i forbena. To uker etter injeksjonen av stromaceller ble muskelvevet i musenes forbein delvis gjenopprettet. Det viste seg at det meste av det nye muskelceller dannet fra de introduserte stromale. Tilsynelatende nærmer stromaceller seg skadestedet, hvor de mottar et "kjemisk signal" om hvilke celler de trenger å bli til for å kompensere for kroppens tap. Videre var forskere i stand til å "tvinge" stromaceller, under påvirkning av spesielle signalstoffer, til å transformere seg til glatte muskelceller direkte "in vitro".
Japanske forskere skaffet hjertemuskelceller fra stromalcellene i benmargen til mus Det viste seg at innføringen av stromalceller i benmargen i sonen for skade på hjertemuskelen (infarktsonen) nesten helt eliminerer fenomenene. av hjertesvikt etter infarkt hos forsøksdyr. Dermed degenererer stromaceller injisert i "hjerteinfarkt"-griser fullstendig til hjertemuskelceller etter åtte uker, og gjenoppretter funksjonene nesten fullstendig.
Resultatene av denne behandlingen av hjerteinfarkt hos dyr er rett og slett fantastiske. I følge American Heart Association (American Society of Cardiology) for 2000, hos rotter med et kunstig indusert hjerteinfarkt, degenererer 90 % av benmargsstromalcellene som injiseres i hjerteområdet fullstendig til hjertemuskelceller.
Slik celleterapi for å reparere skader på hjertemuskelen etter et hjerteinfarkt er svært lovende fordi den bruker kroppens egne stromale stamceller. Men de blir ikke avvist i tillegg, når voksne stamceller introduseres, er muligheten for deres ondartede degenerasjon utelukket.
Og en helt utrolig metamorfose - stromaceller kan så "glemme" om benmargens opprinnelse at de, under påvirkning av visse faktorer, til og med blir til nerveceller (nevroner). To uker etter tilsetning av et spesielt signalstoff til kulturen av stromaceller, er de allerede 80% sammensatt av nevroner! Dette er fortsatt bare en reagensglassprestasjon, men det gir håp om helbredelse av pasienter med alvorlig skade på ryggmargen og hjernen. Dessuten, (som mange forskere har vist) når ens egne benmargsstromale celler blir introdusert i den menneskelige ryggmargen, blir de jevnt fordelt over alle deler av hjernen uten å forstyrre strukturen.
Et ekstremt viktig eksperiment ble utført av amerikanske forskere. Et slag ble kunstig indusert hos mus, hvoretter deres egne stromaceller ble injisert i ryggmargskanalen. I 100 % av tilfellene opplevde mus delvis bedring motorisk aktivitet lemmer. Resultatet er lovende, så det er ikke overraskende at US National Institutes of Health har bevilget enorme midler til å utvikle problemet med å konvertere stromale celler til nevroner. Hjerneslag er en vanlig og for tiden uhelbredelig sykdom.
Stromceller blir også til leverceller. Det er fastslått at når leveren er skadet, dannes nye leverceller (hepatocytter) og deres forløpere hovedsakelig fra donorbenmargsstromaceller.
Stromceller i klinisk praksis– Dette er allerede virkeligheten terapeutisk bruk stromaceller i dag, uten tvil, leder an innen ortopedi. Faktum er at leger har unike stoffer i hendene: spesielle proteiner som forårsaker degenerering av stromaceller til beinvevsceller (osteoblaster). Resultatene fra kliniske forsøk er imponerende. I USA ble en 91 år gammel pasient med et brudd som ikke hadde grodd på 13 år implantert en spesiell kollagenplate med disse proteinene påført. Samtidig ble stromacellene som kom inn i bruddsonen "tiltrukket" til platen og begynte under påvirkning av de samme proteinene å transformere seg til beinvevsceller. Åtte måneder etter at platen ble installert, var pasientens brukne bein nesten gjenopprettet.
Amerikanske forskere utførte et interessant eksperiment med vevsstamceller. De dyrket stamceller muskelvev(myoblaster) fra lårmusklene til en 72 år gammel infarktpasient. Deretter ble disse cellene injisert direkte inn i infarktområdet, hvoretter pasienten viste betydelig bedring kontraktilitet hjerter.
Kilder til stromale hematopoietiske celler for regenerativ terapi
Så inn sunn kropp faktisk er det en universell mekanisme for helbredelse av skade ved bruk av den interne cellulære reserven - benmargsstromalceller. Etter helbredelse av omfattende skader blir benmargen "tom", og med alderen avtar tilførselen av stromaceller betydelig.
Hvordan gjenopprette skadede celler i praksis? Hvor får du tak i dine egne benmargsstromale stamceller? Tross alt, når noe allerede har skjedd med en person - for eksempel et brukket ben eller fått et hjerteinfarkt - er det allerede for sent å velge benmarg og dyrke en kultur av stromaceller fra den for påfølgende injeksjon i det berørte området. Og å overbevise en person om å donere en benmargsprøve for å få en kultur av stromaceller fra den "bare i tilfelle" er ganske vanskelig. Den begrensende faktoren i stromalcelleterapi er tid. Når et hjerteinfarkt oppstår, trengs dine egne celler eller celler som er kompatible med kroppen umiddelbart og i store mengder.
Er det nødvendig å lage individuelle eller donorbanker av stromaceller for fremtidens regenerative medisin? Uten tvil. I prinsippet er det ikke vanskelig å finne givere. Det er et annet problem. Når vi blir født, har vi én stromalcelle i beinmargen for hver 10.000 hematopoietiske stamceller. Hos ungdom er det allerede 10 ganger færre stromaceller. Ved 50-årsalderen er det én stromacelle per en halv million stamceller, og i en alder av 70 er det rett og slett meningsløst å ta en benmargsprøve – det er bare én stromacelle per million stamceller. Det vil si at det å donere benmarg gir mening bare i i ung alder, vil eldre måtte bruke fremmede kulturer av stromaceller. Dessuten er det mest hensiktsmessig å skaffe donorstromaceller direkte ved fødselen fra navlestrengen og morkaken, hvor de også finnes i tilstrekkelige mengder.
Bruk av embryonale stamceller
Forskning på embryonale stamceller er for tiden begrenset i mange land. En av grunnene er at introduksjon av embryonale celler til en pasient, dessverre, kan resultere i utvikling av en ondartet svulst. En annen grunn er etisk. Hovedkilden til embryonale celler er embryonalt materiale. Den katolske kirken, religiøse samfunn, ulike offentlige organisasjoner – alle som kjemper for å forby abort legger et enormt press på regjeringer og presidenter, og ber om, sammen med abort, å forby behandling med embryonale stamceller. Etiske bekymringer har hemmet studiet av embryonale celler, men de har også tiltrukket ny vitenskapelig oppmerksomhet til voksenstamcelleforskning.
I Israel er forsøk med stamceller offisielt tillatt, så stamcellebehandling bredt utvalg sykdommer - en helt lovlig operasjon utført i flere medisinske sentre, en av dem er Top Ichilov, sammen med CTCI, ledet så langt av professor Slavin. Du kan kontakte oss ved eventuelle spørsmål, inkludert om praksisplasser eller felles arbeid.
Udifferensierte stamceller, som brukes aktivt i medisin, representerer grunnlaget for utviklingen av celler i hjernen, blodet eller et hvilket som helst annet organ. I moderne farmakologi og kosmetologi er dette biologiske materialet en verdifull medisin. Eksperter har lært å dyrke det selv for ulike behov: for eksempel å ta navlestrengsblodmateriale, som er mye brukt for å gjenopprette og styrke immunsystemet.
Hva er stamceller
For å forklare det i klare termer, er ST-er (udifferensierte stamceller) "forfedre" til vanlige celler, hvorav det er hundretusenvis av arter. Vanlige celler er ansvarlige for helsen vår, sørger for at vitale systemer fungerer som de skal, får hjertet til å slå og hjernen til å fungere, de er ansvarlige for fordøyelsen, skjønnheten til hud og hår.
Hvor finnes stamceller?
Til tross for det imponerende tallet på 50 milliarder stykker, har en voksen så verdifullt materiale i svært små mengder. Hovedtyngden av cellene finnes i benmargen (mesenkymale celler og stromaceller) og subkutant fett, resten er jevnt fordelt over hele kroppen.
Embryoet dannes annerledes. Milliarder av stamceller dannes etter deling av zygoten, som er resultatet av sammensmeltingen av mannlige og kvinnelige kjønnsceller. Zygoten lagrer ikke bare genetisk informasjon, men også en plan for sekvensiell utvikling. Men under embryogenese er dens eneste funksjon deling. Det er ingen andre oppgaver enn å overføre genetisk minne til neste generasjon. Delingscellene til zygoten er stamceller, eller mer presist, embryonale celler.
Egenskaper
Voksne celler er i hviletilstand inntil et av reguleringssystemene gir et faresignal. CT-er aktiveres og beveger seg gjennom blodet til det berørte området, hvor de, ved å lese informasjon fra "naboer", omdannes til bein, lever, muskler, nerve og andre komponenter, og stimulerer kroppens indre reserver for vevsrestaurering.
Mengden mirakelmateriale avtar med alderen, og reduksjonen begynner i en veldig ung alder - 20 år. Ved fylte 70 er det svært få celler igjen som støtter funksjonen til kroppens livsstøttesystemer. I tillegg mister "aldrede" ST-er delvis sin allsidighet de kan ikke lenger forvandle seg til noen form for vev. For eksempel forsvinner muligheten for transformasjon til nerve- og blodkomponenter.
På grunn av mangelen på hematopoietiske komponenter som er ansvarlige for bloddannelse, blir en person i alderdommen dekket med rynker og tørker ut på grunn av det faktum at huden ikke lenger får tilstrekkelig næring. Embryonalt materiale er det mest i stand til å transformere, noe som betyr at det er det mest verdifulle. Slik CT kan degenerere til alle typer vev i kroppen, raskt gjenopprette immunitet og stimulere organet til å regenerere.
Varianter
Det kan virke som om det bare er to typer stamceller: embryonale og celler som finnes i kroppen til en født person. Men det er ikke sant. De er klassifisert etter pluripotens (evnen til å forvandle seg til andre typer vev):
- totipotente celler;
- pluripotent;
- multipotent.
Takket være den sistnevnte typen, som navnet antyder, er det mulig å få tak i hvilket som helst vev i menneskekroppen. Dette er ikke den eneste klassifiseringen. Den neste forskjellen vil være i metoden for å oppnå:
- embryonal;
- foster;
- postnatal.
Foster ST-er tas fra embryoer som er flere dager gamle. Fosterceller er biologisk materiale som samles inn fra vevet til embryoer etter aborter. Styrken deres er litt lavere sammenlignet med tre-dagers embryoer. Den postnatale arten er biomaterialet til en født person, hentet for eksempel fra navlestrengsblod.
Dyrking av stamceller
Ved å studere egenskapene til embryonale stamceller, kom forskerne til konklusjonen at dette er et ideelt materiale for transplantasjon, siden det kan erstatte ethvert vev i menneskekroppen. Fosterkomponenter er hentet fra ubrukt vev fra embryoer som i utgangspunktet dyrkes for kunstig inseminasjon. Imidlertid reiser bruken av embryoer etiske innvendinger, som et resultat har forskere oppdaget en ny type stamceller - indusert pluripotent.
Induserte pluripotente celler (iPS) har lindret etiske bekymringer uten å miste de unike egenskapene som embryonale har. Materialet for deres dyrking er ikke embryoer, men modne differensierte celler fra pasienten, som fjernes fra kroppen, og etter arbeid i et spesielt næringsmedium, returneres de tilbake, men med oppdaterte kvaliteter.
Søknad
Bruken av ST er veldig bred. Det er vanskelig å fastslå hvilke områder de brukes. De fleste forskere sier imidlertid at behandling med donorbiomateriale er fremtiden tilleggsforskning bør fortsette å gjennomføres. På for øyeblikket Slikt arbeid er stort sett vellykket; det har hatt en positiv innvirkning på behandlingen av mange sykdommer. Ta for eksempel bistand til behandling av kreft, der de første stadiene allerede har gitt håp om bedring for mange pasienter.
I medisin
Det er ingen tilfeldighet at medisinen setter store forhåpninger til mikroteknologi. I 20 år har leger fra hele verden brukt benmargsmesenkymale celler til behandling. alvorlige sykdommer, inkludert ondartede svulster. En nær slektning av pasienten som har en passende blodtype kan bli donor av slikt materiale med et antigensett. Forskere utfører også annen forskning innen behandling av sykdommer som levercirrhose, hepatitt, nyrepatologier, diabetes, hjerteinfarkt, leddartrose og autoimmune sykdommer.
Behandling av ulike sykdommer med stamceller
Utvalget av bruksområder i behandling er fantastisk. Mange medisiner er laget av ST, men transplantasjoner er spesielt fordelaktige. Ikke alle transplantasjoner ender godt på grunn av individuell avvisning av materialet, men behandlingen er vellykket i de fleste tilfeller. Det brukes mot slike plager:
- akutt leukemi (akutt lymfatisk, akutt myeloblastisk, akutt udifferensiert og andre typer akutt leukemi);
- kronisk leukemi (kronisk myeloid, kronisk lymfatisk og andre typer kronisk leukemi);
- patologier av myeloid avstamningsproliferasjon (akutt myelofibrose, polycytemia vera, idiopatisk myelofibrose og andre);
- fagocytiske dysfunksjoner;
- arvelige metabolske forstyrrelser (Harlers sykdom, Krabbes sykdom, metakromatisk leukodystrofi og andre);
- arvelige forstyrrelser i immunsystemet (lymfocyttadhesjonsmangel, Kostmanns sykdom og andre);
- lymfoproliferative lidelser (lymfogranulomatose, non-Hodgkins lymfom);
- andre arvelige lidelser.
I kosmetikk
Metoder for å bruke stamceller har funnet sin anvendelse innen skjønnhet. Kosmetikkselskaper produserer i økende grad produkter med en biologisk komponent, som kan være enten dyr eller mennesker. I kosmetikk er det merket som stamceller. Hun er kreditert mirakuløse egenskaper: foryngelse, bleking, regenerering, gjenoppretting av fasthet og elastisitet. Noen salonger tilbyr til og med stamcelleinjeksjoner, men å injisere stoffet under huden vil være dyrt.
Når du velger dette eller det middelet, ikke la deg lure av vakre ord. Dette biomaterialet har ingenting med antioksidanter å gjøre, og det vil ikke være mulig å oppnå ti års foryngelse på en uke. Vær oppmerksom på at slike kremer og serum ikke vil koste en krone, fordi det å skaffe stamceller er en vanskelig og tidkrevende prosess. For eksempel prøver japanske forskere å få snegler til å skille ut mer slim som inneholder det ettertraktede materialet i laboratorier. Snart vil dette slimet bli grunnlaget for ny kosmetikk.
Video: Stamcelle
Det finnes flere typer stamceller. Først av alt er disse embryonale og voksne (fra en voksen organisme) stamceller. Hematopoietiske stamceller er involvert i hematopoiesis og stammer fra benmargen. Mesenkymale stamceller stammer fra det mesenkymale kimlaget. Stromale stamceller finnes i stroma av benmargen. Det finnes også vevsstamceller i ulike vev.
Embryonale stamceller
Studiet av embryonale stamceller (ESCs) begynte i 1963, først ved bruk av oppdelte kanin- og museembryoer. Deres in vitro-differensiering var ganske begrenset og vanligvis begrenset til dannelsen av trophectoderm-celler som festet seg til plasten. Kaninmorula-cellene og blastomerene festet seg raskere, trophectodermen dannet et lag med celler som var dekket med stamceller fra den indre delen av cellemassen. Kulturer av blastomerer på en kollagenbelagt overflate produserte en rekke celler, inkludert nerveceller, blodceller, nevrale celler, fagocytter og mange andre celletyper. Når den indre cellemassen ble frigjort og dyrket intakt eller som celledisaggreganter, ble det etablert ESC-linjer som hadde gode nivåer av disaggregering og stor stabilitet i enzymsekresjon, morfologi og kromosomfullstendighet. Utviklingskapasiteten til en enkelt museembryonalcelle ble målt ved å injisere en eller flere i en mottakerblastocyst, og graden av kolonisering i de resulterende kimærene var et mål på deres pluripotens. Hos mus ble celleproliferasjoner kalt embryonale kropper, som produserte proliferasjoner som ligner de hos kaniner. Cellene deres er vidt differensierte avhengig av deres eksponering for forskjellige cytokiner eller substrater. Markører for differensiering eller pluripotens er etablert, og avslører hvordan nevrale, hjerte-, hematologiske og andre ESC-linjer kan defineres in vitro. Dette har vist seg nyttig for å studere tidlig differensiering og bruke disse cellene ved transplantasjon til syke pasienter. Menneskelige ESC-er som demonstrerte lignende egenskaper dukket opp på slutten av 1990-tallet. Modeller for klinisk bruk av ESC-er har vist hvordan de raskt beveger seg til målvev langs embryonale veier, differensierer og koloniserer målorganet. Ingen tegn til betennelse eller vevsskade ble funnet; skadet vev kunne repareres, inkludert remyelinisering, og ingen svulster ble dannet. Embryonale stamceller har et bredt terapeutisk potensial for mennesker, selv om det er omfattende kliniske studier venter fortsatt på å bli ferdigstilt.
Moderne utviklinger innen stamcelleforskning indikerer deres enorme potensial som en kilde til vev for regenerative terapier. Suksessen til disse applikasjonene vil avhenge av de nøyaktige egenskapene og potensialene til stamceller isolert fra enten embryonalt eller voksent vev. ESC-er isolert fra den indre massen til tidlige museembryoer er preget av nesten ubegrenset spredning og evnen til å differensiere til derivater av i det vesentlige alle avstamninger. Nylig isolasjon og kultur av menneskelige ESC-er har gitt nye muligheter for rekonstruktiv medisin. Nyere studier har også vist det uventede høye potensialet for utvikling av voksne vevsspesifikke stamceller.
Med tanke på det stadig økende behovet for menneskelige stamceller for transplantasjon, ble det utført en in vitro- og in vivo-studie på menneskelige embryonale benmarg/stamceller oppnådd fra 16-20 ukers aborter. Ved å bruke primater som modell har embryonale vev vist seg å ha visse egenskaper som er optimale for transplantasjon. De fenotypiske og funksjonelle egenskapene til føtal benmarg, voksen benmarg, navlestrengsblod og perifert blod, kildene til de mest primitive stam-/progenitorcellene, ble testet og sammenlignet. Disse observasjonene indikerer at hver kilde til hematopoietiske stamceller har forskjellige iboende egenskaper som nært korrelerer med ontogenetisk alder, som er den ledende determinanten for fenotypiske egenskaper, avstamningsbestemmelse, immunogenisitet, så vel som proliferativt potensial. Disse dataene viser tydelig at EMC-er er den beste kilden til stamceller for transplantasjon og terapeutisk rekonstitusjon på grunn av deres svært høye spredningskapasitet, lave immunogenisitet og det høyeste antallet primitive stamceller/progenitorceller.
Fostervev er den rikeste kilden til primordiale stamceller og har flere egenskaper som gjør dem spesielt nyttige for transplantasjon. De er overlegne voksne (modne) vev i visse henseender. For det første er embryonale celler i stand til å formere seg raskere og hyppigere enn modne, fullt differensierte celler. Dette betyr at disse donorcellene er i stand til raskt å gjenopprette tapt vertsfunksjon. I tillegg kan disse embryonale cellene differensiere som respons på signaler fra miljøet. På grunn av sin plassering kan de vokse, forlenge, migrere og etablere funksjonelle forbindelser med andre celler rundt seg i verten. Det har blitt oppdaget at disse fostervevet ikke lett blir avvist av mottakeren pga lavt nivå histokompatibilitetsantigener i embryonalt vev. Samtidig inneholder de angiogene og trofiske faktorer i høye konsentrasjoner, noe som øker deres evne til å vokse under transplantasjon. Fordi tidlig embryonisk hematopoietisk vev mangler lymfocytter, minimeres graft-versus-vert-reaksjoner. Embryonale celler har en tendens til å overleve eksisjon, disseksjon og transplantasjon bedre fordi de vanligvis ikke har lange forlengelser eller sterke intercellulære forbindelser. Som konklusjon kan embryonalt vev overleve ved lavere oksygennivåer enn modne celler. Dette gjør dem mer motstandsdyktige mot iskemiske tilstander som oppstår under transplantasjon eller in vitro-situasjoner. Studiene på embryonale celler/vev har vært inspirerende. Fostervev kan brukes til ulike indikasjoner, for eksempel kan føtale levertransplantasjoner brukes til å bekjempe aplastisk anemi, navlestrengsblod kan tjene som et alternativ til transfusjon fullblod voksne, har en føtal binyretransplantasjon blitt testet for å bekjempe kroniske smerter for leddgikt har føtal thymustransplantasjon blitt brukt til å behandle ulike tilstander med immunsvikt. Det embryonale hjernevevstransplantatet ble transplantert til en heterotopisk stilling, og vevsproliferasjon ble observert. Nevrotransplantasjon av fostervev for parkinsonisme har vist positive resultater i flere globale studier. Det er potensielle muligheter for å bruke embryonalt vev i bioteknologi.
Således har embryonale stamceller en større evne til å formere seg og større plastisitet (evnen til å differensiere bredere) enn voksne stamceller, samt lav immunogenisitet.
Hematopoetiske stamceller
Hematopoietiske stamceller (HSCs) er definert av deres evne til å gi opphav til alle hematopoietiske linjer in vivo og opprettholde produksjonen av disse cellene gjennom en persons liv. I fravær av pålitelige direkte markører for HSC-er, avhenger deres identifikasjon og oppregning av funksjonelle og multilineage in vivo repopulasjonsstudier. Den uvanlig lave forekomsten av HSC-er i ethvert vev og mangelen på en spesifikk HSC-fenotype har gjort deres rensing og karakterisering svært vanskelig oppgave. HSC-er og primitive hematopoietiske celler kan skilles fra modne blodceller ved deres mangel på avstamningsspesifikke markører og tilstedeværelsen av noen andre overflateantigener, som CD133 (f. menneskelige celler) og c-kit og Sca-1 (i museceller). Funksjonell analyse av subpopulasjoner av primitive hematopoietiske celler har ført til flere prosedyrer for å isolere cellepopulasjoner som er sterkt beriket for celler som viser stamcelleaktivitet in vivo. Forenklede metoder for å oppnå disse cellene i høyt utbytte var viktig for den praktiske bruken av slike utviklinger.
HSC-er har blitt mye brukt til autologe og allo-transplantasjoner i flere tiår, selv om lite er kjent om deres migrasjon, overlevelse, selvfornyelse og differensiering. Inntil nylig ble stamceller i benmargen ansett som spesifikke for hematopoiesis. Eksperimenter, inkludert kliniske studier, har vist dannelsen av forskjellige vev, som muskelceller, nerveceller og hepatocytter, etter medullær celletransplantasjon og har tilbakevist dette dogmet. Faktisk mangler fortsatt bevis for slik transdifferensiering av HSC-er, og bevis kan oppnås ved å studere differensieringen av andre multipotente celler som er tilstede i benmargen, slik som mesenkymale stamceller og de mer primitive multipotente voksne kjønnscellene og cellene fra -produktpopulasjon.
Stamceller fra ulike vev har vist seg å være i stand til å differensiere til vevsspesifikke celler, antagelig som respons på mikromiljøsignaler. Dette er hierarkisk plastisitet. Både humane og murine nevrosfæreceller, som har potensial til å differensiere til nevroner, oligodendritiske celler og astrocytter, ble vist å produsere hematopoietiske stamceller når de ble transplantert til 3,5 dager gamle sauer eller museblastomerer. Det er andre egenskaper ved den hematopoietiske stamcellen som tyder på at denne svært plastiske cellen har evnen til raskt å endre membranfenotypen og utviser uvanlig retningsmotilitet. Derfor bør plastisitet forårsaket av cellesyklusfaser betraktes som et kritisk tilleggstrekk ved den hematopoietiske stamcellefenotypen.
Normal, vedvarende hematopoiesis forekommer i benmargens mikromiljø. Løselige faktorer, så vel som kontaktinteraksjoner mellom hematopoietiske celler og benmargsmikromiljøet, dikterer skjebnen til hematopoietiske celler og stamceller. I løpet av de siste ti årene har det blitt klart at celle-celle og celle-ekstracellulær matrise interaksjoner gjennom adhesjonsreseptorer spiller en stor rolle i den hematopoietiske prosessen. De er nødvendige for stamcellers residens, så vel som for målsøking av stamceller og stamceller i benmargen på stedet for cellesetting av stamcelletransplantasjonen. Dessuten spiller adhesjonsreseptorer en viktig rolle i å regulere celleadferd, enten gjennom direkte aktivering av signalveier som er viktige for celleoverlevelse, cellevekst og celleskjebne, eller modulerende responser på vekstfaktorer. Å forstå mekanismene for abnormiteter sett i disse interaksjonene i sykdommer i det hematopoietiske systemet vil bidra til å utvikle bedre terapeutiske strategier basert på patogenesen til disse sykdommene.
HSC-er er et attraktivt mål for genterapi av genetiske sykdommer i immun- og hematopoietiske systemer, og for medikamentresistente strategier der gener som er ansvarlige for resistens mot forskjellige kjemoterapeutiske midler transformeres. Stamceller er relativt enkle å få tak i ved benmargspunktering.
Vedlikehold av modne blodceller krever tilstedeværelse av hematopoietiske stamceller, hvis egenskaper er evnen til å fornye seg selv og produsere differensiert avkom.
Dermed er hematopoietiske stamceller i stand til å danne ikke bare blodceller, men også andre typer celler. For tiden lages metoder for å øke utbyttet av HSC-er fra benmargen. HSC er den viktigste kilden til å skaffe egne stamceller.
Mesenkymale stamceller
Mesenkymale stamceller (MSCs) har blitt isolert fra benmarg, periosteum, trabekulært bein, fettvev, synovium, skjelettmuskulatur og primære tenner. Disse cellene har evnen til å differensiere til celler bindevev, inkludert bein, fett, brusk og muskler. Mye har blitt lært de siste årene om isolasjonen og egenskapene til MSC-er og kontrollen av deres differensiering. Disse cellene har tiltrukket seg stor interesse på grunn av mulighetene for deres bruk i regenerativ medisin og vevsteknikk. Det er dramatiske eksempler hentet fra preklinisk og klinisk bruk av MSC-er som illustrerer deres terapeutiske verdi. Etter hvert som nye teknikker har blitt utviklet, har flere aspekter av interaksjonene mellom implanterte celler og verten blitt identifisert. De må vurderes før de underliggende mekanismene kan forstås. Interaksjoner mellom implanterte celler og verten inkluderer vertens immunrespons mot implanterte celler, målsøkingsmekanismer som dirigerer celler til skadestedet, og in vivo differensiering av implanterte celler under påvirkning av lokale signaler.
Populasjoner av stamceller finnes i de fleste voksne vev, og generelt kan deres differensieringspotensial gjenspeile lokale cellepopulasjoner. Hematopoietiske, epidermale, mesenkymale, nevrale og hepato-stamceller er blitt beskrevet. Det er mulig at disse cellene i den voksne kroppen er et reservoar av reparative celler som mobiliseres ved skade og migrerer til såret, hvor de i samarbeid med lokale celler deltar i den reparative responsen. Mesenkymale stamceller isolert fra benmarg har evnen til å differensiere til bindevevsceller. Noen slående eksempler på terapeutisk bruk av MSC-er har nylig blitt beskrevet for tilfeller som koronar sykdom arterier, skade ryggmarg, Parkinsons sykdom og leverregenerering. I ortopedisk medisin har MSC-er blitt brukt til reparasjon av bein og brusk og i behandling av slitasjegikt. Spørsmålet om vertsrespons på implanterte MSC-er blir kritisk etter hvert som kliniske applikasjoner utvikles. Det er flere aspekter ved implantert stamcelle-vert interaksjoner som må vurderes for å forstå mekanismene som ligger til grunn for stamcelleterapi. Dette er vertens immunrespons på implanterte celler, målsøkingsmekanismer som dirigerer celler til skadestedet og differensiering av implanterte celler under påvirkning av lokale signaler.
Mesenkymale stamceller (MSC) er forløperne til alle bindevevsceller. MSC-er har blitt isolert fra benmarg og annet voksent vev fra en rekke virveldyrarter. De formerte seg i kultur og differensierte seg til flere vevsdannende celler, som bein, brusk, fett, muskler, sener, lever, nyre, hjerte, til og med hjerneceller. Siste prestasjoner i den praktiske anvendelsen av MSCs i regenerering av den menneskelige leddkondylen i synovialleddet er eksempler på deres funksjonalitet og allsidighet.
Dermed danner mesenkymale celler ved differensiering forskjellige bindevevsceller.
Stromale stamceller
Humane mesenkymale stamcellelinjer har blitt opprettet som kan differensiere til ulike vevsceller, inkludert bein, nerveceller, benmargsstromaceller, støtte veksten av hematopoietiske stamceller og såkalte "stromale tumorceller" blandet med tumorceller. Telomerase-besittende humane stromaceller fra benmarg har økt levetid og støtter veksten av hematopoetiske klonogene celler. Genoverføring Indisk pinnsvin(pinnsvin) økte betydelig utvidelsen av hematopoietiske stamceller støttet av humane benmargsstromale celler. Genetisk konstruerte mesenkymale stamceller er nyttige som terapeutiske verktøy for behandling av hjernevevsskade (f.eks. som følge av hjerneinfarkt) og ondartede hjerneneoplasmer. Mesenkymal stamcelletransplantasjon beskytter hjernen mot akutt iskemisk skade etter okklusjon av midtre cerebral arterie i en dyremodell. Hjerneavledet neurotrofisk faktor (BDNF)-gentransduksjon økte den beskyttende effekten mot iskemisk skade ytterligere. Mesenkymale stamceller har utmerket migrasjonsevne og har en hemmende effekt på gliomceller. Genmodifisering av mesenkymale stamceller med terapeutiske cytokiner øker antitumoreffekten og forlenger overlevelsen til dyr med svulster. Genterapi ved bruk av mesenkymale stamceller som et vevsbeskyttende og målrettet cytoreagens er en lovende tilnærming.
Denne anmeldelsen fokuserer på benmargsstamceller. Metoder for identifisering, dyrking, celleakkumulering og transplantasjon av stamceller er beskrevet, inkludert isolering av hematopoietiske og mesenkymale stamcellelinjer og detaljert analyse ved bruk av flere CD og andre markører for å identifisere små underpopulasjoner av stamceller. Et avsnitt om navlestrengsblodstamceller etterfølges av en detaljert diskusjon av dagens situasjon i klinisk bruk stamceller, dens nylige feil relatert til epigenetiske faktorer, ulike tilnærminger til oppdagelsen av svært multipotente benmargsstamceller, og en kort beskrivelse av embryologiske tilnærminger til identifikasjon av basale benmargsstamceller i de tidligste stadiene av pattedyrembryoutvikling.
Benmargen til voksne pattedyr inneholder ikke én, men to distinkte populasjoner av voksne stamceller. Den første og best karakteriserte er populasjonen av hematopoietiske stamceller, ansvarlig for å opprettholde den livslange produksjonen av blodceller. Biologiske egenskaper og egenskapene til den andre fastboende populasjonen av benmargsstamceller, kalt benmargsstromale celler eller mesenkymale stamceller, er mye mindre forstått. In vitro-kulturer, avledet fra en suspensjon av separert benmarg fra forskjellige pattedyrarter, danner kolonier av benmargsstromaceller, som hver er avledet fra en enkelt forløpercelle kalt en kolonidannende fibroblast. Kulturbetingelser ble utviklet for å dyrke benmargsstromaceller in vitro som beholdt evnen til å differensiere til bein, fett og brusk. Mye av dagens kunnskap om denne cellepopulasjonen er basert på analysen av egenskapene til disse cellekulturene, og ikke på egenskapene til de primære koloniinitierende cellene. Nåværende bevis tyder på at stromale stamceller i benmargen er in situ assosiert med den ytre overflaten av blodkar og kan dele identitet med vaskulære pericytter.
Således er benmargsstromale stamceller en type mesenkymale stamceller.
Vevsspesifikke stamceller
Stamceller antas å være viktige for regenerering av flere voksne vev. Nylig har voksne stamceller med et veldig bredt differensieringspotensial blitt identifisert, selv om det ikke er kjent om de representerer primitive stamceller eller produktene av ekstremt sjeldne dedifferensieringshendelser som involverer vevsspesifikke stamceller. Transdifferensiering av vevsspesifikke stamceller på tvers av avstamningsgrenser har også blitt demonstrert, men den relative ineffektiviteten til prosessen in vivo, selv i nærvær av vevsskade, har blitt stilt spørsmål ved. fysiologisk betydning en slik mekanisme. Interessant nok blant voksne stamceller. som dyrkes ex vivo i lengre perioder, er evnen til å skifte avstamning størst. Hvis beslutninger om skjebnen til normale mangfoldige stamceller kan endres med høy frekvens in situ kan mulige regenerative terapier for en lang rekke sykdommer presenteres. En integrert forståelse av det transkripsjonelle regulatoriske nettverket som involverer ulike voksne stamceller, så vel som signalveiene som styrer deres differensiering til terapeutisk nyttige celletyper, vil lette den kliniske anvendelsen av disse spennende oppdagelsene.
Dermed er vevsspesifikke stamceller i stand til å differensiere til andre celletyper, men in vivo er denne prosessen ineffektiv. Imidlertid er det nå utviklet tilnærminger for å gjøre mulig bruk denne kilden til stamceller.
Fag og oppgaver stamcellebiologi.
Grunnleggende egenskaper og klassifisering av stamceller
stammeklassifisering Opprinnelsen til begrepet " stamcelle
"og historie
oppdagelse av stamcelletyper
I den allment aksepterte forståelsen betyr begrepet "stamcelle" en celle som har evnen til å reprodusere seg selv (selvfornyelse) og gir opphav til differensierte etterkommere.
Takket være oppdagelsen av stamceller har mulighetene utvidet seg til å studere mekanismene som regulerer embryonal utvikling, cellulær differensiering og bevaring av integriteten til organer og vev, d.v.s. homeostase. I tillegg, tar hensyn til de unike egenskapene til stamceller, nemlig deres evne til å spre seg, rettet differensiering åpner utviklingen av nye terapeutiske tilnærminger basert på celleteknologier brede horisonter i ulike områder
medisin. I forbindelse med en slik økt interesse fra moderne forskere og klinikere for problemene knyttet til studier og praktisk anvendelse av stamceller, er det viktig å vurdere stamceller i deres historiske kontekst. Begrepet "stamcelle" dukket først opp i vitenskapelig litteratur tilbake i 1868 i arbeidet til den fremragende tyske zoologen og evolusjonisten Ernst Haeckel (1834-1919). Haeckel brukte begrepet "Stammzelle" (oti tysk - "stamcelle") for å beskrive L felles stamfar, en viss encellet jeg
Basert på teorien om "kontinuerlig kimplasma" av August Weismann, foreslått i 1885, foreslo den tyske biologen Theodor Boveri (1862-1915), som utforsket mønstrene for oogenese og spermatogenese, og foreslo å kalle alle celler i kimlinjen "stamceller". starter fra det befruktede egget og slutter forløpere til kjønnsceller.
Også i 1892, mens han studerte embryogenesen til krepsdyr fra Cyclops-familien, identifiserte Valentin Hecker en stor celle, som han kalte "stammen", som gjennomgikk asymmetrisk deling, med en av dattercellene til denne stamfaderen som ga opphav til mesoderm, mens den andre ga opphav til kjønnsceller. I disse tidlige studiene refererer begrepet "stamcelle" til celler som nå kalles primordiale kjønnsceller, eller kimstamceller.
I 1896 populariserte Edmund Wilson begrepet "stamcelle" i sin bok The Cell in Development and Inheritance (Wilson, 1896). På et tidspunkt var denne boken veldig populær og hadde stor innflytelse om embryologer og genetikere på slutten av 1800-tallet, spesielt i USA. I denne forbindelse nevner mange engelskspråklige kilder Endmund Wilson som forfatteren av begrepet "stamcelle". Wilson brukte imidlertid begrepet "stamcelle" i samme betydning som Boveri og Hecker, det vil si for å betegne den uspesialiserte modercellen til kimlinjen.
Omtrent på samme tid ble det utført aktiv forskning innen hematopoiesis. Den vitenskapelige verden delte seg i to leire. Noen forskere holdt seg til den dualistiske teorien om hematopoiesis de antok at celler i myeloid- og lymfoidserien stammer fra forskjellige forløpere, som er lokalisert i forskjellige hematopoetiske vev, i henholdsvis benmarg og lymfeknuter/milt.
Tilhengere av den enhetlige teorien om hematopoiesis antok eksistensen av en enkelt celle, som er
stamfaren til alle blodceller. I denne forbindelse ble tilhengere av den enhetlige teorien om hematopoiesis møtt med problemet med å lage et begrep som fullt ut ville reflektere utviklingspotensialet til slike celler.
I 1908 foreslo den russiske vitenskapsmannen Alexander Maksimov å kalle en slik hematopoietisk celle hos mor en "stamcelle".
Rundt denne tiden dukket begrepet "stamcelle" opp i arbeidet til Vera Danchakoff og Ernst Neumann, så vel som (1896) i arbeidet til Arthur Pappenheim. Alle de nevnte forskerne brukte begrepet "stamcelle" for å definere stamceller som er i stand til å differensiere til modne røde og hvite blodceller. Allerede tidlige studier innen embryologi og hematologi viste at SC-er kan finnes i embryoet og i voksent vev.
I 1981 var den amerikanske forskeren Martin Evans den første som isolerte udifferensierte pluripotente stamcellelinjer fra embryoblasten (indre cellemasse) til en museblastocyst.
Den første vellykkede transplantasjonen av stamceller ekstrahert fra navlestrengsblod sies å ha blitt utført på en 5 år gammel gutt med Fanconi-anemi i 1988. Uten operasjon for å transplantere stamceller tatt fra navlestrengsblod, hadde han null sjanse for å bli frisk. Etter transplantasjonen ble han frisk, gjennomgikk nødvendig rehabilitering og lever fortsatt.
I 1998 isolerte D. Thompson og D. Gerhart
en udødelig linje av embryonale stamceller, og i 1999 anerkjente magasinet Science oppdagelsen av embryonale stamceller som den tredje mest betydningsfulle hendelsen i biologi etter å ha dechiffrert DNA-dobbelthelixen og Human Genome-programmet.
Eksistens hematopoetiske stamceller(HSC), som er forfedrene til alle hematopoietiske bakterier, ble bekreftet av arbeidet til James Till, Ernest McCulloch og andre forskere på 60-tallet. forrige århundre. Ytterligere studier gjorde det mulig å oppdage og karakterisere SC i andre vev i den voksne kroppen, så vel som i ekstra-embryonale vev og organer hos den nyfødte.
Dermed begynte bruken av begrepet "stamcelle" i andre halvdel av 1800-tallet i sammenheng med grunnleggende spørsmål innen embryologi. Bevis på eksistensen av en enkelt hematopoietisk stamcelle, pålitelig oppnådd på 60-tallet av forrige århundre, gjorde disse cellene til prototypen for alle stamceller, nemlig: celler som er i stand til nesten ubegrenset spredning (selvfornyelse) og i stand til å produsere spesialiserte etterkommere celler (differensiering).
Grunnleggende egenskaper og klassifisering av stamceller
Klassifisering av stamceller i henhold til deres evne til å differensiere:
1. Totipotent celler er i stand til å danne alle embryonale og ekstra-embryonale celletyper. Disse inkluderer bare den befruktede oocytten og blastomerene i 2-8-cellestadiet.
2. Pluripotente celler i stand til å danne alle typer embryonale celler. Disse inkluderer embryonale stamceller, primordiale kjønnsceller og embryonale karsinomceller.
3. Andre typer stamceller lokalisert i modent vev av den voksne organismen (voksne stamceller).
De varierer i differensieringsevne fra multi- til unipotente.
Klassifisering av stamceller i henhold til kilden til deres isolasjon: 1. Embryonale stamceller
(ESC) - intracellulær masse av det tidlige embryoet (på blastocyststadiet, dager 4-7 av utviklingen). 2. Fosterstamceller - embryonale celler 9 - 12 utviklingsuke
, isolert fra mislykket materiale.
- 3. Voksne stamceller: Hematopoietiske stamceller (HSCs)
- ) - multipotente stamceller som gir opphav til alle blodceller: blod - erytrocytter, B-lymfocytter, T-lymfocytter, nøytrofiler, basofiler, eosinofiler, monocytter, makrofager og blodplater I tillegg til benmarg finnes GCS i den systemiske blodstrømmen og skjelettmuskulatur. Mesenkymale stamceller multipotente regionale stamceller inneholdt i alt mesenkymalt vev (hovedsakelig i benmargen), i stand til å differensiere til ulike typer
mesenkymalt vev, så vel som inn i celler i andre kimlag.- Stromale stamceller
- - multipotente stamceller fra en voksen organisme, som danner benmargsstroma (støtter hematopoiesis), med en mesenkymal opprinnelse. Vevsspesifikke stamceller
- befinner seg i ulike typer vev og er primært ansvarlige for å fornye cellepopulasjonen, og er de første som aktiveres når de blir skadet. De har et lavere potensial enn benmargsstromalceller.
Til dags dato har følgende typer vevsspesifikke stamceller blitt oppdaget: Nevronal Stamceller i hjernen - gir opphav til tre hovedtyper av celler: nerveceller
(nevroner) og to grupper av ikke-nevronale celler - astrocytter og oligodendrocytter. Hudens stamceller
- lokalisert i de basale lagene av epidermis og nær bunnen av hårsekkene, kan de gi opphav til keratocytter, som migrerer til overflaten av huden og danner et beskyttende lag av huden. Stamceller - isolert fra tverrstripete muskler, er de i stand til å differensiere til celler av nerve-, brusk-, fett- og benvev, tverrstripete muskler. Nyere forskning viser imidlertid at skjelettmuskelceller ikke er noe annet enn mesenkymale stamceller lokalisert i muskelvev.
Myokardstamceller- er i stand til å differensiere til kardiomyocytter og vaskulært endotel.
Fettvevsstamceller oppdaget i 2001, har ytterligere forskning siden den gang vist at disse cellene kan bli til andre typer vev, fra dem er det mulig å vokse celler av nerver, muskler, bein, blodårer, eller i det minste celler som har egenskapene til ovennevnte.
Ryggmargsstromaceller(mesenkymale stamceller) gir opphav til forskjellige typer celler: beinceller (osteocytter), bruskceller (kondrocytter), fettceller (adipocytter), samt andre typer bindevevsceller.
Epitelstamceller i fordøyelseskanalen ligger i de dype foldene i tarmslimhinnen og kan gi opphav til ulike typer celler fordøyelseskanalen.
I tillegg rapporterte amerikanske forskere fra University of North Carolina tidlig i fjor at de etter syv års forskning hadde utviklet en teknologi for å få stamceller fra fostervann uten å skade embryoet.
SC er preget av følgende hovedfunksjoner:
1. Mulighet for deling og selvfornyelse.
I motsetning til muskelceller, blodceller og nerveceller, som vanligvis ikke kan reprodusere seg selv, kan stamceller reprodusere seg selv gjentatte ganger - formere seg.
3. Stamceller kan gi opphav til andre spesialiserte celler.
Når uspesialiserte stamceller gir opphav til spesialiserte celler, kalles prosessen differensiering. Celler gjennomgår vanligvis flere stadier under differensiering, hvor hvert stadium blir mer spesialisert. Forskere har akkurat begynt å forstå signalene i og utenfor cellene som utløser hvert trinn i differensieringsprosessen. Interne signaler styres av cellegener. Dette er deler av DNA som bærer noe integrert informasjon og kontrollerer utviklingen av en bestemt egenskap eller egenskap. Eksterne signaler for celledifferensiering er kjemikalier som skilles ut av andre celler,
fysisk kontakt med naboceller og noen molekyler i mikromiljøet. Interaksjon av signaler under differensieringsprosessen resulterer i at cellulært DNA får epigenetiske merker som begrenser DNA-ekspresjon i celler. 4. SC-er er i stand til asymmetrisk inndeling
som et resultat av at det dannes to datterceller, hvorav den ene er forpliktet til differensiering til en eller flere spesialiserte celler, og den andre beholder alle egenskapene til SC, som beskytter SC-poolen fra fullstendig uttømming.
En celle forpliktet til differensiering, dannet som et resultat av asymmetrisk deling av SC-er, kalles ofte transitt forsterkende celle - SO. TAC er ikke i stand til selvfornyelse, men har betydelig spredningspotensial. Faktisk er evnen til å fornye seg selv og produsere datterceller forpliktet til differensiering på grunn av asymmetrisk deling en definerende egenskap til SC-er av enhver opprinnelse.
5. Mekanismer
opprettholde genetisk homeostase i SC fungerer de mer effektivt sammenlignet med differensierte somatiske celler. Hovedretninger og utsikter for bruk av stamceller i biologi og medisin. SC-er er det mest egnede objektet for forskning på spesielt når man studerer mekanismene for celledifferensiering og spesialisering under ontogenese, så vel som veiene og mekanismene for cellulær og vevsregenerering. Å studere og forstå disse prosessene vil bidra til å forstå årsakene til utviklingspatologier, genetiske defekter og mange sykdommer, inkludert kreft. For å utføre storskala eksperimentelt arbeid av denne typen, kreves det først tilgjengelige kilder til SC-er.
Spesielt betydelige suksesser i den praktiske anvendelsen av SC er allerede oppnådd på tre områder:
1) behandling av brannskader og sårheling;
2) terapi av akutt hjerteinfarkt;
3) behandling av kreftpasienter.
Behandling av brannskader og sår- opprettelse av kunstig hud dyrket ved hjelp av vevsteknologiske metoder. Ved transplantasjon av slik hud sikres en reduksjon i det totale arealet av såroverflaten, og som et resultat reduseres rask sårheling og risikoen for å utvikle komplikasjoner betydelig. Denne teknikken har blitt brukt siden 1989; mer enn 600 transplantasjoner av dyrkede allofibroblaster har blitt utført hos pasienter med omfattende grense IIIA-forbrenninger og langvarige ikke-helende restsår.
Behandling av kreftpasienter-auto- og aplotransplantasjon av benstamceller gjør det mulig å gjenopprette dens hematopoietiske aktivitet, som delvis går tapt etter bruk av intensiv kjemoterapi og strålebehandling.
Takket være bruken av benmargstransplantasjon ved det hviterussiske senteret for hematologi og transplantasjon, var det mulig å øke overlevelsesraten over 3-5 år fra 50 % (uten transplantasjon) til 70-90 %. Terapi av akutt hjerteinfarkt
- utføres med sikte på å gjenopprette hjertevev etter hjerteinfarkt (MI), som oppnås gjennom regenerering av kardiomyocytter og dannelse av nye kapillærer. I følge mange forskere har benmargsstamceller det beste potensialet for å gjenopprette hjertefunksjonen etter hjerteinfarkt: deres transplantasjon induserer myo- og angiogenese og forbedrer hemodynamikken.
I celleterapi av hjerteinfarkt er følgende to metoder hovedmetoden:
1. Kirurgisk - direkte levering av SCs til myokardvev (for eksempel et arbeid viet til de kliniske resultatene av denne metoden for behandling av MI snakker om bruk av injeksjon av 1 500 000 autologe benmargs SCs i peri-infarktsonen).
2. Terapeutisk - skaper en høy konsentrasjon av SK i blodet ved å stimulere benmargen ved å introdusere spesifikke vekstfaktorer.
celleterapimetoder presenteres i følgende områder av medisin:
Nevrologi - behandling av konsekvenser av hjerneskader og
ryggmarg, slag, koma, nevrodegenerative sykdommer, Parkinsons sykdom, Alzheimers sykdom, etc.;
Endokrinologi - behandling av insulinavhengig diabetes;
Sykdommer i muskel- og skjelettsystemet - reparasjon
bein, beintransplantasjon, behandling av myopatier, konsekvenser av skader, etc.;
Hepatologi - behandling av hepatitt, levercirrhose;
Hematologi og oftalmologi;
Tannbehandling - bruk av SC-er for å dyrke "dine egne" tenner;
Kosmetologi - behandling av kosmetiske defekter;
Gerontologi - bruk av SC for foryngelse av kroppen (revitalisering).
Gnomics av virus og fager. Virus som gjenstander for molekylær genetikk.
Grunnleggende egenskaper ved virus
Virus er submikroskopiske gjenstander som inneholder DNA eller RNA,
reproduserer bare i levende celler, og tvinger dem
syntetisere såkalte virioner, som inneholder genomet til viruset og er i stand til å flytte det til andre celler.
Denne definisjonen gjenspeiler to hovedkvaliteter ved virus:
Viruset har sitt eget genetiske materiale, som oppfører seg som en del av cellen inne i vertscellen;
Eksistensen av en ekstracellulær infeksiøs fase, representert av spesialiserte partikler, eller virioner, som tjener til å introdusere virusgenomet i andre celler.
Virus har en rekke egenskaper som ikke passer inn i ideen om dem som levende objekter, nemlig:
Virus puster ikke;
Ikke vis irritabilitet;
Kan ikke bevege seg selvstendig; -
De vokser eller deler seg ikke;
Kapabel (av i det minste noen) krystalliserer i renset tilstand.
I følge tradisjonelle zoologiske og botaniske kriterier er ikke virus levende organismer. Samtidig har alle virus hovedegenskapene til levende organismer - evnen til å replikere, endre og overføre disse endringene til etterkommere, dvs. utvikle seg. Med andre ord, virus har sin egen evolusjonshistorie.
Ingen kjent virus har det biokjemiske eller genetiske potensialet til å generere den energien som er nødvendig for å utføre sine biologiske prosesser. I denne forbindelse er de helt avhengige av vertscellen.
Virusstørrelser
Størrelsene på virale partikler varierer også betydelig. De tynneste har en diameter på omtrent 10 nm, og lengden i de lengste når 2 mikron. Diameteren til sfæriske virioner varierer fra -20 til 300 nm. De største kjente virusene er slektninger av koppeviruset deres virioner kan være opptil 450 nm lange og 260 nm brede og tykke.
Former for eksistens av virus
Nukleoproteinvirusmolekyler er preget av to former for eksistens: ekstracellulært, korpuskulært, hvilende og intracellulært, reproduserende, vegetativt.
Ekstracellulære virus er korpuskler, sfæriske, kubiske, filamentformede partikler, som kalles elementære legemer, virale partikler og oftere virioner. Størrelsene på virioner varierer fra 15-30 til 200-500 nm.
Struktur av virus
Alle virioner inneholder genomisk nukleinsyre belagt på utsiden med et proteinskall - kapsiden. Når det gjelder kjemisk sammensetning, er virus nukleoproteiner, og når det gjelder struktur re- nukleokapsider. Sammensetningen av mange virus, i tillegg til protein og nukleinsyre, inkluderer" karbohydrater, lipider og noen andre forbindelser.
Enkeltrådet viral RNA er delt inn i to grupper. En gruppe inkluderer RNA som er i stand til å bli oversatt av ribosomer i vertscellen, dvs. spille rollen som mRNA. Disse RNA-ene er betegnet
som (+)RNA, og genomet de representerer kalles positivt.
I en annen gruppe RNA-virus gjenkjennes ikke RNA av ribosomal
apparatet til cellen, og derfor er det ikke i stand til å utføre funksjonen til mRNA. I cellen fungerer slikt RNA som en mal for syntesen av mRNA.
Denne typen RNA er betegnet som (-)RNA, og det tilsvarende genomet kalles negativt.
Enkle virus består som regel bare av virusspesifikke komponenter.
Noen ganger kan slike virus "bære bort" komponentene fra vertscellen, som for eksempel polyaminer og histoner - polykationer som tjener til å nøytralisere ladninger på den virale nukleinsyren, noe som letter innpakningen i kapsiden.
Komplekse virus inneholder enzymer og kan også inkludere proteiner i virion-komponentene i vertscellemembranen. Et logisk spørsmål er: hvorfor har kapsiden til alle virus en underenhetsstruktur? Denne strukturen til kapsiden skyldes tilsynelatende behovet for å spare genetisk materiale. Ellers, som beregninger viser, ville mange virus ha nok av det til å kode proteiner som ikke er i stand til å dekke mer enn 15 % av nukleinsyren. egg
syrer.
Det er også åpenbart at i nærvær av en eller noen få morfologiske komponenter selvmontering av kapsiden er betydelig lettere. Ellers vil sannsynligheten for feil under selvmonteringsprosessen øke kraftig. Det er en slags "tekniske" begrensninger som reduserer styrken til emballasje basert på for eksempel et tetraeder eller oktaeder.
I disse alternativene vil gapene mellom underenhetene være for store, og som et resultat vil partikkelen være skjør.
Beregninger og erfaringer tyder på at hva
større antall
underenheter og jo flere kontakter de har med hverandre, jo mer stabil er strukturen og jo større kan kapsiden være, som igjen kan plasseres et større og mer komplekst genom.
Innkapsling av genomet er nødvendig for virus, først og fremst for den fysiske beskyttelsen av nukleinsyren, labil i sin kjemiske natur, mot virkningene av harde miljøfaktorer på det ekstracellulære stadiet av eksistens (som ekstreme pH- og temperaturverdier, UV-bestråling, etc.).
En annen viktig funksjon av kapsiden er å sikre adsorpsjon av viruset på vertscellen gjennom interaksjon med cellulære reseptorer.
Når et virus trenger inn i en celle, dannes et nytt biologisk kompleks "viruscelle". Dette komplekset inneholder det genetiske apparatet til cellen og det genetiske apparatet til viruset, hvis funksjoner kan være genetiske
hvis funksjoner kan flettes sammen på de mest bisarre måter. Faktisk er det en "kimær", en hybrid av to organismer.
Til tross for det enorme mangfoldet av celler og virus, kan flere hovedtyper av deres interaksjoner skilles.
1. Cellen dør og en ny generasjon viruspartikler dannes. Denne typen interaksjon mellom viruset og cellen kalles produktiv eller lytisk.
Virus som forårsaker lysis av vertsceller kalles virulente. Slik forløper de fleste virusinfeksjoner, uavhengig av om virusene er store eller komplekse eller små.
2. Den smittsomme prosessen er abortiv i naturen - cellen overlever, viruset dannes ikke. Noen ganger dør begge partnere - både viruset og cellen.
3. Det skjer en integrasjon av to genom, som eksisterer mer eller mindre fredelig i mange generasjoner.
Denne typen interaksjon kalles virogeni. Virus som kan forårsake virogenese kalles moderate virus. Når det gjelder bakteriofager, kalles en slik integrasjon av det virale genomet i vertscellens DNA lysogeni, og fagene selv, som er i stand til slik interaksjon med cellen, kalles lysogene.
Mesenkymale stamceller (MSC) er forløperne til alle bindevevsceller. MSC-er har blitt isolert fra benmarg og annet voksent vev fra en rekke virveldyrarter. De formerte seg i kultur og differensierte seg til flere vevsdannende celler, som bein, brusk, fett, muskler, sener, lever, nyre, hjerte, til og med hjerneceller. Nylige fremskritt i den praktiske anvendelsen av MSC-er i regenerering av den menneskelige leddkondylen i synovialleddet er eksempler på deres funksjonalitet og allsidighet.
Dermed danner mesenkymale celler ved differensiering forskjellige bindevevsceller.
3.4 Stromale stamceller
Humane mesenkymale stamcellelinjer har blitt opprettet som kan differensiere til ulike vevsceller, inkludert bein, nerveceller, benmargsstromaceller, støtte veksten av hematopoietiske stamceller og såkalte "stromale tumorceller" blandet med tumorceller. Telomerase-besittende humane stromaceller fra benmarg har økt levetid og støtter veksten av hematopoetiske klonogene celler. Genoverføring fra indisk pinnsvin (pinnsvin) økte ekspansjonen av hematopoietiske stamceller betraktelig støttet av humane benmargsstromale celler. Genetisk konstruerte mesenkymale stamceller er nyttige som terapeutiske verktøy for behandling av hjernevevsskade (f.eks. som følge av hjerneinfarkt) og ondartede hjerneneoplasmer. Mesenkymal stamcelletransplantasjon beskytter hjernen mot akutt iskemisk skade etter okklusjon av midtre cerebral arterie i en dyremodell. Hjerneavledet neurotrofisk faktor (BDNF)-gentransduksjon økte den beskyttende effekten mot iskemisk skade ytterligere. Mesenkymale stamceller har utmerket migrasjonsevne og har en hemmende effekt på gliomceller. Genmodifisering av mesenkymale stamceller med terapeutiske cytokiner øker antitumoreffekten og forlenger overlevelsen til dyr med svulster. Genterapi ved bruk av mesenkymale stamceller som et vevsbeskyttende og målrettet cytoreagens er en lovende tilnærming.
Denne anmeldelsen fokuserer på benmargsstamceller. Metoder for identifisering, dyrking, celleakkumulering og transplantasjon av stamceller er beskrevet, inkludert isolering av hematopoietiske og mesenkymale stamcellelinjer og detaljert analyse ved bruk av flere CD og andre markører for å identifisere små underpopulasjoner av stamceller. Avsnittet om navlestrengsblodstamceller etterfølges av en detaljert diskusjon av dagens situasjon i klinisk bruk av stamceller, dens nylige feil relatert til epigenetiske faktorer, ulike tilnærminger til oppdagelsen av svært multipotente benmargsstamceller, og en kort beskrivelse av embryologiske tilnærminger til identifikasjon av grunnleggende benmargsstamceller på de tidligste stadiene av utviklingen av pattedyrembryoer.
Benmargen til voksne pattedyr inneholder ikke én, men to distinkte populasjoner av voksne stamceller. Den første og best karakteriserte er populasjonen av hematopoietiske stamceller, ansvarlig for å opprettholde den livslange produksjonen av blodceller. De biologiske egenskapene og egenskapene til den andre bosatte populasjonen av benmargsstamceller, kalt benmargsstromale celler eller mesenkymale stamceller, er mye mindre forstått. In vitro-kulturer, avledet fra en suspensjon av separert benmarg fra forskjellige pattedyrarter, danner kolonier av benmargsstromaceller, som hver er avledet fra en enkelt forløpercelle kalt en kolonidannende fibroblast. Kulturbetingelser ble utviklet for å dyrke benmargsstromaceller in vitro som beholdt evnen til å differensiere til bein, fett og brusk. Mye av dagens kunnskap om denne cellepopulasjonen er basert på analysen av egenskapene til disse cellekulturene, og ikke på egenskapene til de primære koloniinitierende cellene. Nåværende bevis tyder på at stromale stamceller i benmargen er in situ assosiert med den ytre overflaten av blodkar og kan dele identitet med vaskulære pericytter.
Således er benmargsstromale stamceller en type mesenkymale stamceller.
3.5 Vevsspesifikke stamceller
Stamceller antas å være viktige for regenerering av flere voksne vev. Nylig har voksne stamceller med et veldig bredt differensieringspotensial blitt identifisert, selv om det ikke er kjent om de representerer primitive stamceller eller produktene av ekstremt sjeldne dedifferensieringshendelser som involverer vevsspesifikke stamceller. Transdifferensiering av vevsspesifikke stamceller over avstamningsgrenser har også blitt demonstrert, men den relative ineffektiviteten til prosessen in vivo, selv i nærvær av vevsskade, setter spørsmålstegn ved den fysiologiske betydningen av en slik mekanisme. Interessant nok blant voksne stamceller. som dyrkes ex vivo i lengre perioder, er evnen til å skifte avstamning størst. Hvis skjebneavgjørelsene til normale, forskjellige stamceller kan endres ved høye frekvenser in situ, kan mulige regenerative terapier for en lang rekke sykdommer presenteres. En integrert forståelse av det transkripsjonelle regulatoriske nettverket som involverer ulike voksne stamceller, så vel som signalveiene som styrer deres differensiering til terapeutisk nyttige celletyper, vil lette den kliniske anvendelsen av disse spennende oppdagelsene.
Dermed er vevsspesifikke stamceller i stand til å differensiere til andre celletyper, men in vivo er denne prosessen ineffektiv. Imidlertid utvikles det nå fremgangsmåter for å gjøre det mulig å bruke denne stamcellekilden.
En stamcelle er en umoden celle som er i stand til selvfornyelse og utvikling til alle spesialiserte celletyper i kroppen. Den viktigste egenskapen til stamceller er at de kan opprettholde seg selv i lang tid og samtidig produsere differensierte celler som utfører spesifikke funksjoner i kroppen. Dermed oppstår alle celler i kroppen vår fra stamceller. Stamceller fornyer og erstatter celler tapt som følge av skade i alle organer og vev. Men siden. Når en person vokser opp, er det en katastrofal nedgang i antall stamceller (ved fødselen - 1 stamcelle finnes av 10 tusen, etter 20-25 år - 1 av 100 tusen, med 30-1 av 300 tusen) regenerering av vev og organer på grunn av dem er svært begrenset.
Begrepet "stamcelle" ble introdusert i biologien av Alexander Maximov i 1908 på kongressen til Hematological Society i Berlin. Grunnleggeren av celleterapi anses imidlertid generelt for å være den russiske emigrantlegen S. Vorontsov, som i 20-30-årene i Paris forsøkte å transplantere fostervev i tilfeller av for tidlig aldring. Til tross for dette fikk dette området av cellebiologi status som stor vitenskap i det siste tiåret av 1900-tallet.
Det er flere klassifiseringer av stamceller:
I henhold til deres metode for differensiering:
Totipotente celler er i stand til å danne alle embryonale og ekstraembryonale celletyper. Disse inkluderer bare den embryonale oocytten og blastomerene i 2-8-cellestadiet.
Pluripotente celler er i stand til å danne alle celletyper i embryoet. Disse inkluderer embryonale stamceller, primordiale kjønnsceller og embryonale karsinomceller.
Andre typer stamceller er lokalisert i modent vev i den voksne kroppen. De varierer i grad av differensiering fra multi- til unipotente.
I følge kilden til deres isolasjon:
Embryonale stamceller - intracellulær masse av det tidlige embryoet (på blastocyststadiet, dag 4-7 av utviklingen)
Fosterstamceller er embryonale celler på 9–12 utviklingsstadier, isolert fra abortivt materiale.
Voksne stamceller:
Hematopoietiske stamceller (HSC) er multipotente stamceller som gir opphav til alle blodceller - røde blodceller, B-lymfocytter, T-lymfocytter, nøytrofiler, basofiler, eosinofiler, monocytter, makrofager og blodplater. I tillegg til benmarg, finnes HSC-er i den systemiske sirkulasjonen og skjelettmuskulaturen.
Mesenkymale stamceller er multipotente regionale stamceller som finnes i alt mesenkymalt vev (hovedsakelig i benmargen) som er i stand til å differensiere til ulike typer mesenkymalt vev, så vel som til celler i andre kimlag.
Stromale stamceller er multipotente voksne stamceller som danner benmargsstroma og er av mesenkymal opprinnelse.
Vevsspesifikke stamceller er lokalisert i ulike typer vev og er primært ansvarlige for å fornye cellepopulasjonen, de er de første som aktiveres når de blir skadet. De har et lavere potensial enn benmargsstromalceller.
Typer vevsspesifikke stamceller:
Nevronale stamceller i hjernen - gir opphav til tre hovedtyper av celler: nerveceller (nevroner) og to andre grupper av ikke-nevronale celler - astrocyster og oligodendrocyster
Hudstamceller - lokalisert i de basale lagene av epidermis og nær bunnen av hårsekkene, som kan gi opphav til keratocytter som migrerer til overflaten av huden og danner det beskyttende laget av huden
Skjelettmuskelstamceller er isolert fra tverrstripete muskler. Nyere studier viser imidlertid at skjelettmuskelceller ikke er annet enn mesenkymale stamceller lokalisert i muskelvev.
Myokardstamceller er i stand til å differensiere til kardiomyocytter og vaskulært endotel.
Fettvevsstamceller - oppdaget i 2001, ytterligere forskning siden den gang har vist at disse cellene kan bli til andre typer vev, fra dem er det mulig å vokse celler av nerver, muskler, bein, blodårer, eller i det minste celler som har eiendommer oppført ovenfor.
Ryggmargsstromaceller (mesinkymale stamceller): gir opphav til ulike typer celler.
Relevansen av problemet med stamceller er hevet over tvil, fordi potensialet til stamceller akkurat begynner å bli brukt av vitenskapen. Forskere håper i nær fremtid å lage fra dem vev og hele organer som pasienter trenger for transplantasjon i stedet for donororganer. Fordelen deres er at de kan dyrkes fra pasientens egne celler, og de vil ikke forårsake avvisning. De medisinske behovene for slikt materiale er praktisk talt ubegrensede.
5. Referanser