Sažetak: Matične ćelije. Izgledi i mogućnosti za njihovu praktičnu upotrebu

Embrionalne matične ćelije (ESC) su klasične matične ćelije jer su sposobne za beskrajno samoobnavljanje i imaju multipotentan potencijal diferencijacije. Njihov izvor su obično primarne zametne ćelije, unutrašnja ćelijska masa blastociste ili pojedinačni blastomeri embriona u 8-ćelijskom stadiju, kao i ćelije morule kasnijih faza.

Embrionalne matične ćelije imaju najveću aktivnost telomeraze u odnosu na bilo koju kategoriju matičnih ćelija, što im pruža mogućnost neviđenog samoobnavljanja (više od 230 udvostručenja ćelija in vitro; dok se diferencirane ćelije dele oko 50 puta tokom života).

U laboratorijskim uslovima, ove ćelije su sposobne da se diferenciraju Razne vrste i embrionalne i odrasle ćelije. Imaju normalan kariotip i pod kontroliranim uvjetima mogu se klonirati i razmnožavati mnogo puta bez promjene njihovih svojstava.

Istraživanja su pokazala da je ESC transplantacija efikasna u liječenju patologija koje se temelje na disfunkciji ili smrti specijaliziranih tipova stanica. Dakle, Parkinsonova bolest, uzrokovana progresivnom degeneracijom i gubitkom neurona koji proizvode dopamin u određenom području mozga, može se uspješno liječiti intracerebralnom injekcijom embrionalnih neurona. Također, kod dijabetes melitusa tipa 1 (uzrokovanog kvarom stanica otočića pankreasa), implantacija stanica otočića pankreasa u jetru dovodi do normalizacije nivoa glukoze. Uz pomoć ESC transplantacije mogu se liječiti i druge bolesti koje je teško liječiti - na primjer, Duchenneova mišićna distrofija, degeneracija Purkinjeovih ćelija. ESC transplantacija je efikasna i u slučajevima traume, posebno ozljeda kičmene moždine.

Na prvi pogled, ESC su najpogodniji za upotrebu u reparativnoj medicini. Međutim, dobro je poznato da kada se transplantiraju u tijelo, ESC mogu generirati neoplazme - teratome. Stoga je prije upotrebe ESC-a u ćelijskoj terapiji potrebno izvršiti njihovu diferencijaciju u traženom smjeru i ukloniti iz populacije ESC ćelije potencijalno sposobne da dovedu do stvaranja teratoma. Drugi problem koji se mora prevazići kada se koriste ESC je potreba da se nekako osigura njihova histokompatibilnost sa tijelom primaoca. Konačno, teško je zanemariti etičku stranu korištenja ljudskih embrionalnih ćelija za dobijanje ESC.

odrasle matične ćelije

Matične ćelije su prisutne u mnogim organima i tkivima odraslih sisara: u koštanoj srži, krvi, skeletnim mišićima, zubnoj pulpi, jetri, koži, gastrointestinalnog trakta, pankreas. Većina ovih ćelija je loše okarakterisana. U poređenju sa ESC, odrasle matične ćelije su manje sposobne za samoobnavljanje, i iako se diferenciraju u više ćelijskih linija, nisu multipotentne. Aktivnost telomeraze i, shodno tome, proliferativni potencijal kod odraslih matičnih ćelija su visoki, ali još uvek niži nego u ESC.

Pretpostavlja se da se najmanje diferencirane matične ćelije nalaze u tijelu u stanju mirovanja. Ako je potrebno, pokreće se nepovratan proces njihovog postepenog sazrevanja u određenom pravcu diferencijacije.

matične hematopoetske ćelije

Od odraslih matičnih ćelija, hematopoetske matične ćelije (HSC) su najbolje okarakterisane. To su ćelije mezodermalnog porijekla. Iz njih nastaju sve vrste hematopoetskih i limfoidnih stanica. Normalno, hematopoeza u tijelu se, očigledno, održava uglavnom zbog stalnog mijenjanja malog broja relativno kratkotrajnih ćelijskih klonova. In vitro hematopoetske matične ćelije su sposobne da se samoodrže pod određenim uslovima i mogu se stimulisati da se diferenciraju prema istim ćelijskim linijama kao in vivo.

Već nekoliko decenija tkanina koštana srž uspješno se koristi za liječenje razne bolesti krv (na primjer, leukemija), kao i oštećenja tijela zračenjem, obnavljajući uz njihovu pomoć poremećene funkcije hematopoetskih i limfnih organa. Ovo se obično radi sa transplantacijom koštane srži; krv iz pupčane vrpce je također korištena nedavno. HSC populacija služi kao potencijalni izvor prekursora endotelnih ćelija, što čini moguća primena SCM za liječenje koronarne bolesti i infarkta miokarda.

Matične ćelije nervnog tkiva

Druga kategorija ćelija koja se trenutno intenzivno proučava su neuralne matične ćelije (NCST). Ove ćelije su prvobitno pronađene u subventrikularnoj zoni embrionalnog mozga. Do nedavno se vjerovalo da mozak odrasle osobe ne sadrži matične stanice. Međutim, eksperimenti na glodavcima i primatima, kao i klinička ispitivanja na dobrovoljcima, pokazali su da je SKNT i dalje prisutan u mozgu odraslih. In vitro, matične ćelije nervnog tkiva mogu biti "ciljane" za proliferaciju i diferencijaciju u različite vrste neurona i glijalnih ćelija (potporne i zaštitne ćelije nervnog tkiva). I embrionalni SKNT i odrasli SKNT presađeni u mozak mogu generirati neuronske i glijalne stanice. Iako nije poznato koliko je vremena potrebno neuralnim matičnim ćelijama da se samoobnove, one se mogu uzgajati u laboratoriji tokom dugog perioda.

Stromalni progenitori i mezenhimske matične ćelije

Stromalne progenitorne ćelije i mezenhimalne matične ćelije (MSC) otkrivene su prije otprilike 30 godina. To su neka vrsta univerzalnih ćelija koje se nalaze u koštanoj srži, u svojevrsnom depou, gdje se pohranjuju "u rezervi". Sposobni su za ekstenzivnu proliferaciju, mogu se diferencirati u mnoge tipove ćelija i mogu se transplantirati in vivo. Po potrebi ulaze u oštećeni organ ili tkivo i pretvaraju se u potrebne specijalizirane stanice.

In vitro, broj mezenhimskih matičnih ćelija može se povećati za 100.000 puta u roku od 6-8 sedmica, dok one ostaju u nediferenciranom stanju. Svaka kolonija stromalnih ćelija je klon, odnosno formirana je proliferacijom jedne ćelije, koja se naziva ćelija koja formira koloniju fibroblasta (COC-F). Kod životinja i ljudi u fiziološkim uslovima, efikasnost kloniranja kolonije COC-F ostaje relativno stabilna i važan je parametar skeletnog statusa, što ukazuje na ulogu COC-F u patofiziologiji defekta kostiju i koštane srži.

Pribavljeno je mnogo dokaza da su, za razliku od hematopoetskih matičnih stanica, COC-F koštane srži lokalna populacija, odnosno da ne migriraju iz jednog dijela tijela u drugi i, shodno tome, ne ukorjenjuju se tokom infuzija. Šteta je ako ovaj problem ne nađe svoje rješenje - uostalom, za liječenje tako uobičajenih bolesti kostiju poput osteoporoze ili nepotpune osteogeneze, kada se genetski izmijenjene stromalne stanice ne mogu transplantirati u sva područja lezija, mogućnost njihove isporuke kroz cirkulatorni sistem izgleda vrlo poželjno. Općenito, pitanje mogućnosti migracije stromalnih stanica, kao i faktora koji joj pogoduju, ostaje otvoreno.

Stromalne progenitorske ćelije također imaju vrlo važnu ulogu, obezbjeđujući specifično mikrookruženje neophodno za proliferaciju i diferencijaciju hematopoetskih i imunokompetentnih ćelija u hematopoetskim i limfoidnim organima. Dakle, „korekcija“ poremećaja mikrookruženja se u principu može izvršiti upravo kroz ovu kategoriju ćelija.

Od značajnog interesa za kliničku upotrebu su mezenhimalne matične ćelije, koje su dio populacije stromalnih progenitorskih stanica (ili stanica strome fibroblasta koje formiraju kolon - COC-F) koštane srži. Njihova upotreba je počela sa uspješno liječenje frakture kostiju koje nisu spojene kultivisane sa autolognim stromalnim ćelijama koštane srži. Do sada, popravka kostiju i tkiva hrskavice ostaje jedna od najvažnijih primjena MSC-a. Uz pomoć transplantacije ovih stanica, bilo je moguće postići uspjeh u liječenju teškog kontingenta pacijenata sa lažnim zglobovima, neujedinjenim prijelomima i kroničnim osteomijelitisom, osteoartritisom. Principi biotehnoloških metoda koji se koriste u ovom slučaju su univerzalni i mogu se koristiti i za liječenje pacijenata s defektima koštanog tkiva različite lokalizacije (traumatologija, ortopedija, neurohirurgija, kraniofacijalna kirurgija, stomatologija-implantologija).

Kao mogući nosioci rekombinantne DNK, mezenhimske matične ćelije takođe predstavljaju veoma atraktivan objekat za genetski inženjering, za lečenje niza degenerativnih i naslednih bolesti.

Ćelije koštane srži i MSC mogu se koristiti i u liječenju koronarne bolesti srca, lezija ekstremiteta i mozga, kao i za liječenje infarkta miokarda. Ovo je još jedno područje primjene MSC-a, koje je u fazi pretkliničkih ispitivanja. U laboratorijskim studijama na životinjama i u liječenju infarkta miokarda kod ljudi, SC koštane srži su transplantirani u područje infarkta, bilo direktnom injekcijom ili intravaskularnom injekcijom. Kao rezultat, postignuto je pravo smanjenje infarktne ​​zone. Međutim, prije nego što se terapija SC u odraslom organizmu provede u potpunosti, potrebno je dodatno držanje klinička ispitivanja i dobro planirana klinička istraživanja, što će omogućiti donošenje konačnog zaključka o sigurnosti i djelotvornosti predložene metode.

Od posebnog interesa su prvi podaci koji pokazuju mogućnost korištenja stromalnih stanica koštane srži u procesima obnavljanja kože. Konkretno, studije pokazuju da je nakon intradermalne injekcije stromalnih stanica koštane srži regeneracija oštećenog kožnog tkiva bila urednija s manje neželjenih posljedica, koje uključuju stvaranje ožiljaka.

Treba napomenuti da za uspjeh liječenja ključna tačka ostaje i pravi izbor Metoda SC transplantacije. Brojne laboratorije takođe rade na poboljšanju načina za pročišćavanje SC populacija i njihovo obogaćivanje ranim progenitorima kako bi se stvorili uslovi za efikasniju ćelijsku terapiju. Dalje postoji opšta saglasnost laboratorijska istraživanja proučavati fenomen plastičnosti matičnih ćelija, kao i mnoge druge aspekte.

Kao što vidite, postoje mnoge nade i očekivanja vezana za matične ćelije. Možda nije daleko vrijeme kada će otkrivena svojstva matičnih ćelija i ona koja su nam i danas zapečaćena stvoriti nove izglede za liječenje niza teških bolesti.

Zašto su matične ćelije jedinstvene?

U procesu razvoja ljudskog embriona dešava se niz ključnih događaja: nakon oplodnje jajne stanice slijedi tzv. drobljenje, čija se suština svodi na brzo nakupljanje totipotentnog (tj. sposobnog da stvori cijeli organizam, ponavljajući embriogenezu iz jedne ćelije) ćelijskog materijala.

Nakon oko 12 dioba stanica, ovaj proces se naglo usporava, a sinhronizam dioba je poremećen. Počinje transkripcija genoma embrija, odnosno implementacija nasljednih informacija. Ova promjena, poznata kao prijelaz na srednju blastulu, najvjerovatnije odražava iscrpljivanje određene materinske komponente koja se koristi za vezivanje za novosintetiziranu DNK.

Transkripcija se završava akumulacijom informacija u citoplazmi ovih jedinstvenih primarnih ćelija u obliku glasničkih RNK, što određuje dalji intrauterini razvoj. Implementacija informacija se na kraju odvija migracijom, specijalizacijom ćelija i formiranjem glavnih zametnih slojeva - ektoderma (izvor ćelija kože, centralnog nervnog sistema itd.), mezoderma (izvor mišićnih ćelija, kostiju, krvi itd. .) i endoderma (izvor ćelija žlijezde, gastrointestinalni trakt itd.), što se događa u procesu tzv. gastrulacija.

Počevši od ovog trenutka, u svakom tkivu se pohranjuju ograničene količine nespecijalizovane ćelije. Takve ćelije se nazivaju matičnim ćelijama ili progenitornim ćelijama, njihova glavna funkcija je da kontrolišu proces stvaranja organizma u celini, prenose i implementiraju nasledne programe.

Matične ćelije su nediferencirane, nezrele ćelije embrija, fetusa, novorođenčeta ili odraslog organizma, sposobne za samoobnavljanje i diferencijaciju u različite vrste tkiva i organa. U organizmu odrasle osobe igraju ulogu „mašina za regeneraciju“, cilj im je održavanje morfološke i funkcionalne postojanosti tkiva, imaju manji potencijal nego na samom početku embriogeneze, ali su u stanju da efikasno zamene oštećeni elementi specijalizovanog tkiva u potrebnom obimu. Gotovo svaka vrsta tkiva ima svoje progenitorne ćelije (preddiferencirane ćelije). Prave pluripotentne (sposobne da se diferenciraju u ćelije različitih tkiva različitih zametnih slojeva) ćelije su izuzetno retke u normalnim uslovima u telu, njihova izolacija od odraslog organizma u ovom trenutku nije moguća bez upotrebe tehnika kloniranja.

U procesu starenja, količina izvorno ugrađenih informacija o regeneraciji u stanicama se brzo smanjuje, a smanjuje se i broj samih matičnih stanica. Iscrpljen sistem reparacije postaje neefikasan - javlja se niz bolesti povezanih sa starenjem: koža blijedi, elastičnost hrskavice se smanjuje, gustoća kostiju se smanjuje, vaskularni endotel je oštećen - prokrvljenost se pogoršava, postepeno sva tkiva u tijelu padaju u stanje smanjene opskrbe kisikom, procesi zamjene funkcionalno aktivnih tkiva defektnim su ubrzana vezivna stromalna tkiva. Uticaj niza infekcija, provođenje kongenitalnih, nasljednih i multifaktorskih bolesti, hronična intoksikacija(uključujući alkohol), ozljede također dovode do sličnih posljedica – tijelo nije u stanju da se nosi sa sve većim tokom problema i postepeno umire.

Uspjeh transplantacije ljudskih organa i tkiva otvorio je novu eru u medicini - dokazana je fundamentalna mogućnost zamjene defektnih tkiva i organa pacijenta donorskim, zdravim. Nažalost, transplantacija organa ostaje nedostupna, praćena je složenim hirurškim intervencijama i zahtijeva konstantnu imunosupresiju u velikom obimu.

Naučnici širom svijeta intenzivno rade na problemu laboratorijske proizvodnje progenitornih ćelija s ciljem njihove naknadne implantacije za zamjenu mrtvih tkiva, što, prema medicinskoj naučnoj zajednici, može poslužiti kao alternativa transplantaciji organa. Godine 1998. američki znanstvenici John Gerhart i James Thompson, po prvi put u laboratoriji, uspjeli su dobiti i uzgojiti kulture embrionalnih matičnih stanica i spolnih progenitorskih stanica koje su sposobne da u potpunosti ponove embriogenezu. Dakle, čovječanstvo ima pravu priliku u laboratoriji da raste potreban iznos"rezervnih delova" za telo i time ispravljaju posledice niza hroničnih i akutnih bolesti. Dm. Shamenkov, Ph.D.

plastičnost matičnih ćelija

Donedavno se vjerovalo da se matične stanice specifične za organ mogu diferencirati samo u stanice odgovarajućih organa. Međutim, prema brojnim podacima, to nije slučaj: postoje matične stanice specifične za organ odraslih životinja koje su sposobne da se diferenciraju u stanice organa koji se razlikuju od organa porijekla matičnih stanica, čak i ako su ontogenetski pripadaju različitim zametnim slojevima. Ovo svojstvo matičnih ćelija naziva se plastičnost. Dakle, postoji mnogo dokaza da MSC koštane srži imaju široku plastičnost i da su u stanju da stvore neke elemente nervnog tkiva, kardiomiocite, epitelne ćelije i hepatocite.

Alternativna hipoteza fenomena plastičnosti je da su multipotentne matične ćelije prisutne u različitim organima čak i nakon rođenja i da su stimulirane na specifičnu proliferaciju i diferencijaciju kao odgovor na lokalne faktore koje predstavlja organ u koji su matične ćelije regrutovane. Postoji i pretpostavka da se matične ćelije regrutuju u oštećene organe i već tamo ostvaruju svoja svojstva plastičnosti, odnosno diferenciraju se u smjeru potrebnom za njihovu obnovu.

Istovremeno, treba napomenuti da jedan broj naučnika dovodi u pitanje sam koncept plastičnosti matičnih ćelija, ističući da su odgovarajući eksperimenti izvedeni na čistim populacijama tkivno specifičnih matičnih ćelija.

Rječnik

diploidna ćelija(od grč. dipluos - dvostruki i eidos - pogled) - ćelija sa dva homologna (slična) seta hromozoma. Sve zigote su diploidne i, po pravilu, ćelije većine tkiva životinja i biljaka, osim zametnih ćelija.

Potencijal diferencijacije- sposobnost transformacije u različite tjelesne ćelije.

Kariotip(od grčkog karyon - orah i typos - otisak, oblik) - skup tipičan za vrstu morfološki tipovi hromozomi (oblik, veličina, strukturni detalji, broj, itd.). Važna osnovna genetska karakteristika vrste. Za određivanje kariotipa koristi se mikrofotografija hromozoma ćelija koje se dijele.

mezoderm- srednji zametni sloj kod većine višećelijskih životinja i ljudi. Iz njega se razvijaju organi za stvaranje krvi i limfe, organi za izlučivanje, polni organi, mišići, hrskavica, kosti itd.

multipotencija- sposobnost diferencijacije unutar jednog klica.

Pluripotencija- sposobnost razlikovanja različitih tkiva različitih zametnih slojeva.

Polipotencija- sposobnost genoma odraslih matičnih ćelija da promeni profil diferencijacije tokom transplantacije u novo tkivo primaoca.

Stroma(od grčkog stroma - posteljina) - glavna noseća struktura organa, tkiva i ćelija živih organizama i biljaka.

Stromalne ćelije- ćelije vezivnog tkiva noseće strukture organa.

Telomere- specijalizovane DNK-proteinske strukture koje se nalaze na krajevima linearnih eukariotskih hromozoma.

Aktivnost telomeraze- aktivnost telomeraze, enzima koji sintetizira telomernu DNK pomoću posebnog mehanizma i na taj način utiče na rast ćelija. Visoka aktivnost telomeraze je karakteristična za zametne i matične ćelije. Jednom kada se matične ćelije počnu diferencirati, aktivnost telomeraze opada i njihove telomere počinju da se skraćuju.

Teratoma(od grčkog teratos - nakaza) - benigni tumor uzrokovane poremećenim embrionalnim razvojem. U pravilu se sastoji od mišićnog, nervnog i drugih tkiva.

Totipotencija- sposobnost stvaranja cijelog organizma, ponavljanje embriogeneze iz jedne ćelije.

fibroblasti(od lat. fibra - vlakno i blastus - klica) - glavni ćelijski oblik vezivno tkivoživotinja i ljudi. Fibroblasti formiraju vlakna i temeljnu supstancu ovog tkiva. Kada je koža ozlijeđena, oni sudjeluju u zatvaranju rana i stvaranju ožiljaka.

ektoderm- vanjski zametni sloj višećelijskih životinja. Od ektoderma se formira epitel kože, nervni sistem, čulni organi, prednji i zadnji deo creva itd.

Endoderm- unutrašnji zametni sloj višećelijskih životinja. Iz endoderme se formira crijevni epitel i pripadajuće žlijezde: gušterača, jetra, pluća itd.

Nediferencirane matične stanice, koje se aktivno koriste u medicini, osnova su za razvoj stanica mozga, krvi ili bilo kojeg drugog organa. U savremenoj farmakologiji i kozmetologiji ovaj biološki materijal je vrijedan lijek. Stručnjaci su naučili kako ga sami uzgajati za različite potrebe: na primjer, uzimati materijal iz krvi pupčane vrpce, koji se naširoko koristi za obnavljanje i jačanje imunološkog sistema.

Šta su matične ćelije

Ako objasnite običan jezik, zatim ST (matične nediferencirane ćelije) su "progenitori" običnih ćelija, kojih ima na stotine hiljada vrsta. Obične ćelije su odgovorne za naše zdravlje, osiguravaju pravilan rad vitalnih sistema, tjeraju da nam srce kuca i mozak radi, odgovorne su za probavu, ljepotu kože i kose.

Gdje se nalaze matične ćelije

Unatoč impresivnoj cifri od 50 milijardi komada, odrasla osoba ima tako vrijedan materijal u vrlo malim količinama. Najveći dio ćelija nalazi se u koštanoj srži (mezenhimalne ćelije i stromalne ćelije) i potkožnoj masnoći, ostatak je ravnomjerno raspoređen po cijelom tijelu.

Embrion se formira drugačije. Milijarde matičnih ćelija formiraju se nakon podjele zigota, što je rezultat fuzije muške i ženske gamete. Zigot sadrži ne samo genetske informacije, već i plan za dosljedan razvoj. Međutim, tokom embriogeneze, njegova jedina funkcija je podjela. Nema drugih zadataka osim prijenosa genetske memorije na sljedeću generaciju. Ćelije diobe zigota su matične ćelije, tačnije, embrionalne.

Svojstva

Odrasle ćelije miruju sve dok bilo koji od regulatornih sistema ne da signal opasnosti. ST se aktiviraju i krvotokom dospiju do zahvaćenog područja, gdje se, čitajući informacije od "komšija", pretvaraju u kosti, jetru, mišiće, nerve i druge komponente, stimulirajući unutrašnje rezerve tijela za obnavljanje tkiva.

Količina čudotvornog materijala opada s godinama, a smanjenje počinje u vrlo mladoj dobi - 20 godina. Do 70. godine života ostaje vrlo malo ćelija; ovaj oskudan ostatak podržava funkcionisanje sistema za održavanje života u telu. Osim toga, "ostarjeli" ST-ovi djelimično gube svoju svestranost, više se ne mogu transformirati ni u jednu vrstu tkiva. Na primjer, nestaje mogućnost transformacije u nervne i krvne komponente.

Zbog nedostatka hematopoetskih komponenti odgovornih za stvaranje krvi, osoba u starosti postaje prekrivena borama i isušuje se zbog činjenice da koža više ne dobiva dovoljnu ishranu. Embrionalni materijal je najsposobniji za reinkarnaciju, a samim tim i najvredniji. Takvi ST se mogu ponovo roditi u bilo koju vrstu tkiva u tijelu, brzo vratiti imunitet i stimulirati organ da se regenerira.

Sorte

Može se činiti da postoje samo dvije vrste matičnih ćelija: embrionalne i ćelije koje se nalaze u tijelu rođene osobe. Ali nije. Klasificiraju se prema pluripotenciji (sposobnosti transformacije u druge vrste tkiva):

  • totipotentne ćelije;
  • pluripotentan;
  • multipotentan.

Zahvaljujući potonjem tipu, kao što naziv govori, možete dobiti bilo koje tkivo u ljudskom tijelu. Ovo nije jedina klasifikacija. Sljedeća razlika će biti u načinu dobivanja:

  • embrionalni;
  • fetalni;
  • postnatalni.

Embrionalni CT se uzimaju od embriona koji su stari nekoliko dana. Fetalne ćelije su biološki materijal sakupljen iz tkiva embrija nakon pobačaja. Njihova moć je nešto niža u odnosu na trodnevne embrione. Postnatalni izgled je biomaterijal rođen kao čovek izvađen, na primjer, iz krvi pupkovine.

Uzgoj matičnih ćelija

Proučavajući svojstva embrionalnih matičnih ćelija, naučnici su došli do zaključka da je ovaj materijal idealan za transplantaciju, jer može zamijeniti bilo koje tkivo u ljudskom tijelu. Embrionalne komponente se dobijaju iz neiskorištenog tkiva embriona, koji se u početku uzgajaju za veštačku oplodnju. Međutim, upotreba embriona izaziva etičke prigovore, kao rezultat toga, naučnici su otkrili novu vrstu matičnih ćelija - inducirane pluripotentne.

Inducirane pluripotentne ćelije (iPS) uklonile su etičke probleme bez gubitka jedinstvenih svojstava koja imaju embrionalne ćelije. Materijal za njihovu kultivaciju nisu embriji, već zrele diferencirane ćelije pacijenta, koje se uklanjaju iz tijela, a nakon rada u posebnom hranljivom mediju vraćaju se nazad, ali sa ažuriranim kvalitetima.

Aplikacija

Upotreba ST je veoma široka. Teško je odrediti područja u kojima se koriste. Međutim, većina naučnika kaže da budućnost leži u liječenju donorskim biomaterijalom dodatna istraživanja treba nastaviti. On ovog trenutka ovakvi radovi su uglavnom uspešni, pozitivno utiču na lečenje mnogih bolesti. Uzmimo, na primjer, pomoć u liječenju raka, čiji su prvi stadiji već dali nadu u oporavak mnogim pacijentima.

U medicini

Nije slučajno da medicina velike nade polaže u mikrotehnologije. Već 20 godina ljekari iz cijelog svijeta koriste mezenhimske ćelije koštane srži za liječenje ozbiljnih bolesti, uključujući maligne tumore. Bliski rođak pacijenta koji ima odgovarajuća grupa krv. Naučnici provode i druga istraživanja u oblasti liječenja bolesti kao što su ciroza jetre, hepatitis, patologija bubrega, dijabetes, infarkt miokarda, artroza zglobova, autoimune bolesti.

Terapija matičnim ćelijama za razne bolesti

Raspon primjene u liječenju je neverovatan. Mnogi lijekovi se prave od ST, ali transplantacije imaju posebnu prednost. Ne završavaju se sve transplantacije dobro zbog individualnog odbacivanja materijala, ali je liječenje u većini slučajeva uspješno. Koristi se protiv takvih tegoba:

  • akutna leukemija (akutna limfoblastna, akutna mijeloidna, akutna nediferencirana i druge vrste akutne leukemije);
  • kronične leukemije (kronične mijeloične, kronične limfocitne i druge vrste hronična leukemija);
  • patologija mijeloične proliferacije (akutna mijelofibroza, prava policitemija, idiopatska mijelofibroza i dr.);
  • fagocitne disfunkcije;
  • nasljedni metabolički poremećaji (Harlerova bolest, Krabeova bolest, metahromna leukodistrofija i drugi);
  • nasljedni poremećaji imunološkog sistema (nedostatak adhezije limfocita, Kostmannova bolest i dr.);
  • limfoproliferativni poremećaji (limfogranulomatoza, ne-Hodgkinov limfom);
  • drugi nasljedni poremećaji.

U kozmetologiji

Metode matičnih ćelija pronašle su svoj put u kozmetičkoj industriji. Kozmetičke kompanije sve više proizvode proizvode s takvom biološkom komponentom, koja može biti i životinjska i ljudska. Kao dio kozmetike, označen je kao matične ćelije. Ona je zaslužna čudesna svojstva: podmlađivanje, izbjeljivanje, regeneracija, vraćanje čvrstoće i elastičnosti. Neki saloni čak nude injekcije matičnih ćelija, ali ubrizgavanje lijeka pod kožu bit će skupo.

Kada birate ovaj ili onaj lijek, nemojte da vas zavara "mamac" lijepih izjava. Ovaj biomaterijal nema nikakve veze s antioksidansima, a pomlađivanje za deset godina u jednoj sedmici neće uspjeti. Napominjemo da takve kreme i serumi neće koštati ni peni, jer je dobivanje matičnih stanica težak i dugotrajan proces. Na primjer, japanski naučnici pokušavaju natjerati puževe da luče više sluzi koja sadrži dragocjeni materijal u laboratorijama. Uskoro će ova sluz postati osnova nove kozmetike.

Video: Matične ćelije

Predmet i zadaci biologije matičnih ćelija. Osnovna svojstva i klasifikacija matičnih ćelija

klasifikacija stabljika

Poreklo pojma "matična ćelija" i istorija

otkrića tipova matičnih ćelija

U konvencionalnom smislu, pojam "matična ćelija" odnosi se na ćeliju koja ima sposobnost samoreprodukcije (samoobnavljanja) i stvara diferencirane potomke.

Zahvaljujući otkriću matičnih ćelija, proširile su se mogućnosti u oblasti proučavanja mehanizama koji regulišu embrionalni razvoj, diferencijaciju ćelija i očuvanje integriteta organa i tkiva, tj. homeostaza. Osim toga, s obzirom jedinstvena svojstva matične ćelije, odnosno njihova sposobnost proliferacije, usmjerena

diferencijacije, razvoj novih terapijskih pristupa zasnovanih na ćelijskim tehnologijama otvara široke vidike u raznim oblastima lijek. U vezi sa tako povećanim interesovanjem savremenih naučnika i kliničara za probleme vezane za proučavanje i praktičnu primenu matičnih ćelija, važno je sagledati matične ćelije u njihovom istorijskom kontekstu.

Prvi put se termin "matična ćelija" pojavio u naučnoj literaturi još 1868. godine u radu istaknutog nemačkog zoologa i evolucioniste Ernsta Haekela (1834-1919). Haeckel je koristio izraz "Stammzelle" (oti njemački za "matična ćelija") da opiše L-ovog zajedničkog pretka, neku vrstu jednoćelijskog I organizam iz kojeg, po njegovom mišljenju, sve višećelijskih organizama. Kasnije, 1877. godine, prelazeći s pitanja evolucije (filogeneze) na proučavanje problema embriologije (ontogenije), Ernst Haeckel je predložio da se oplođeno jaje nazove matičnom ćelijom. Upotreba termina "matična ćelija" za označavanje jedne ćelije u embrionu, koja je sposobna da stvori mnoge specijalizovane ćelije, uvedena je nešto kasnije - krajem 19. veka.

Na osnovu teorije o "kontinuiranoj zametnoj plazmi" Augusta Weismana, koju je predložio 1885. godine, njemački biolog Theodor Boveri (1862-1915), istražujući obrasce oogeneze i spermatogeneze, predložio je da se "matičnim stanicama" nazovu sve ćelije zametne linije. , počevši od oplođenog jajeta i završavajući prekursorima zametnih stanica.

Takođe 1892. godine, proučavajući embriogenezu rakova iz porodice Kiklopa, Valentin Gekker je identifikovao veliku ćeliju, koju je nazvao "stabljika", koja je podvrgnuta asimetričnoj podeli, dok je jedna od ćerki ćelija ovog prekursora stabljike dala početak mezoderma. , dok je drugi dao početak zametnih (germinativnih) ćelija. Stoga, u ovim ranim studijama, pojam "matične ćelije" odnosi se na ćelije koje se sada nazivaju primordijalne zametne ćelije ili zametne matične ćelije.

Edmund Wilson je 1896. popularizirao termin "matična ćelija" u svojoj knjizi The Cell In Development and Inheritance (Wilson, 1896). Svojevremeno je ova knjiga bila veoma popularna i imala je ogroman uticaj na embriologe i genetičare kasnog 19. veka, posebno u Sjedinjenim Državama. S tim u vezi, u mnogim izvorima na engleskom jeziku Endmund Wilson se pominje kao autor pojma "matična ćelija". Međutim, Wilson je koristio termin "matična ćelija" u istom smislu kao i Boveri i Hecker, odnosno da se odnosi na nespecijalizovanu matičnu ćeliju zametne linije.

Otprilike u isto vrijeme bila su aktivna istraživanja u oblasti hematopoeze. Naučni svijet se podijelio na dva tabora. Neki naučnici su se držali dualističke teorije hematopoeze, pretpostavljali su da ćelije mijeloidnog i limfoidnog niza potiču od različitih prekursora, koji se nalaze u različitim hematopoetskim tkivima, u koštanoj srži, odnosno limfnim čvorovima/slezeni.

Zagovornici jedinstvene teorije hematopoeze pretpostavljali su postojanje jedne ćelije, tj

majka svih krvnih zrnaca. S tim u vezi, pristalice jedinstvene teorije hematopoeze suočile su se s problemom stvaranja pojma koji bi u potpunosti odražavao razvojni potencijal takvih ćelija.

Godine 1908. ruski naučnik Aleksandar Maksimov predložio je da se takva majčinska hematopoetska ćelija nazove "matičnom ćelijom".

Otprilike u isto vrijeme, termin "matična ćelija" pojavio se u radovima Vere Danczakoff i Ernsta Neumanna, kao i (1896) u radu Arthura Pappenheima. Svi ovi istraživači su koristili termin "matične ćelije" da definišu progenitorne ćelije sposobne da se diferenciraju u zrela crvena i bela krvna zrnca. Već rane studije iz oblasti embriologije i hematologije otkrile su da se SC mogu naći u embrionu i u tkivima odraslog organizma.

Godine 1981. američki naučnik Martin Evans bio je prvi koji je izolovao nediferencirane pluripotentne linije matičnih ćelija iz embrioblasta (unutrašnje ćelijske mase) mišje blastociste.

Prva uspješna transplantacija matičnih stanica izvađenih iz krvi pupčane vrpce je operacija izvedena na 5-godišnjem dječaku s Fanconijevom anemijom 1988. godine. Bez operacije transplantacije matičnih ćelija uzetih iz krvi pupčane vrpce, nije imao šanse za oporavak. Nakon transplantacije se oporavio, prošao potrebnu rehabilitaciju i još uvijek živi.

1998. izolovali su D. Thompson i D. Gerhart

besmrtna linija embrionalnih matičnih ćelija, a 1999. časopis Science prepoznao je otkriće embrionalnih matičnih ćelija kao treći najvažniji događaj u biologiji nakon dešifrovanja dvostruke spirale DNK i programa Human Genome.

Postojanje hematopoetskih matičnih ćelija(HSC), koji su preci svih hematopoetskih klica, potvrđeno je radom Jamesa Tilla, Ernesta McCullocha i drugih istraživača 60-ih godina. prošlog veka. Dalja istraživanja omogućila su otkrivanje i karakterizaciju SC u drugim tkivima odraslog organizma, kao iu ekstraembrionalnim tkivima i organima novorođenčeta.

Dakle, upotreba termina "matična ćelija" počela je u drugoj polovini 19. veka u kontekstu fundamentalnih pitanja embriologije. Dokazi o postojanju jedne hematopoetske matične ćelije, pouzdano dobijeni 60-ih godina prošlog veka, učinili su ove ćelije prototipom svih matičnih ćelija, odnosno: ćelije sposobne za gotovo neograničenu proliferaciju (samoobnavljanje) i sposobne da proizvode specijalizovano potomstvo. ćelije (diferencijacija).

Osnovna svojstva i klasifikacija matičnih ćelija

Klasifikacija matičnih ćelija prema njihovoj sposobnosti diferencijacije:

1. Totipotentnićelije su sposobne da formiraju sve embrionalne i ekstraembrionalne tipove ćelija. To uključuje samo oplođenu oocitu i blastomere u stadiju 2-8 ćelija.

2. Pluripotentne ćelije sposobni da formiraju sve vrste embrionalnih ćelija. To uključuje embrionalne matične ćelije, primordijalne zametne ćelije i ćelije embrionalnog karcinoma.

3. Druge vrste matičnih ćelija lokalizovane su u formiranim tkivima odraslog organizma (odrasle matične ćelije). Razlikuju se u svojoj sposobnosti razlikovanja od višestrukih do unipotentnih.

Klasifikacija matičnih ćelija prema izvoru njihove izolacije:

1. Embrionalne matične ćelije(ESC) - intracelularna masa ranog embrija (u fazi blastociste, 4-7 dana razvoja).

2. Fetalne matične ćelije- zametne ćelije na 9 - 12 sedmica razvoja izolovani od abortivnog materijala.

3. Matične ćelije odraslog organizma:

- Hematopoetske matične ćelije (HSC)) - multipotentne matične ćelije koje stvaraju sva krvna zrnca: krv - eritrociti, B-limfociti, T-limfociti, neutrofili, bazofili, eozinofili, monociti, makrofagi i trombociti. Osim u koštanoj srži, GCS se nalaze u sistemskom cirkulaciju i skeletni mišići.

- mezenhimske matične ćelije multipotentne regionalne matične ćelije sadržane u svim mezenhimalnim tkivima (uglavnom u koštanoj srži), sposobne da se diferenciraju u različite vrste mezenhimskih tkiva, kao i u ćelije drugih zametnih slojeva.

- Stromalne matične ćelije- multipotentne matične ćelije odraslog organizma, koje formiraju stromu koštane srži (podržava hematopoezu), mezenhimskog porekla.

- tkivno specifične matične ćelije- nalaze se u različitim vrstama tkiva i, prije svega, odgovorni su za obnavljanje svoje stanične populacije, prvi se aktiviraju kada su oštećeni. Imaju manji potencijal od stromalnih stanica koštane srži.

Do danas su otkrivene sljedeće vrste tkivno specifičnih matičnih stanica:

Neuronal matične ćelije u mozgu – stvaraju tri glavne vrste ćelija: nervne ćelije (neurone) i dve grupe ne-neuronskih ćelija, astrocite i oligodendrocite.

matične ćelije kože- smješteni u bazalnim slojevima epidermisa i blizu baze folikula dlake, mogu dovesti do keratocita koji migriraju na površinu kože i formiraju zaštitni sloj kože.

Matične ćelije skeletnih mišića- izolovani iz prugasto-prugastih mišića, sposobni su za diferencijaciju u ćelije nervnog, hrskavičnog, masnog i koštanog tkiva, poprečno-prugaste mišiće. Međutim, nedavne studije pokazuju da ćelije skeletnih mišića nisu ništa drugo do mezenhimalne matične ćelije lokalizovane u mišićnom tkivu.

Matične ćelije miokarda- sposoban da se diferencira u kardiomiocite i vaskularni endotel.

Matične ćelije masnog tkiva otkriveno 2001. godine, dodatna istraživanja od tada su pokazala da se ove ćelije mogu transformisati u druge vrste tkiva, iz njih je moguće rasti ćelije nerava, mišića, kostiju, krvni sudovi, ili barem ćelije koje imaju svojstva gore navedenih.

Stromalne ćelije kičmene moždine(mezenhimske matične ćelije) stvaraju različite tipove ćelija: koštane ćelije (osteociti), ćelije hrskavice (hondrociti), masne ćelije (adipociti) i druge vrste ćelija vezivnog tkiva.

Epitelne matične ćelije digestivnog trakta nalazi se u dubokim naborima crijevnih membrana i može izazvati različite tipove stanica probavnog trakta.

Osim toga, početkom prošle godine američki naučnici sa Univerziteta Sjeverne Karoline objavili su da su nakon sedam godina istraživanja razvili tehnologiju za dobijanje matičnih ćelija iz plodove vode bez oštećenja fetusa.

SC ima sljedeće glavne funkcije:

1. Mogućnost podjele i samoobnavljanja. Za razliku od mišićnih ćelija, krvnih zrnaca i nervnih ćelija, koje se normalno ne mogu reproducirati, matične ćelije se mogu višestruko reproducirati – razmnožavati se. Početna populacija matičnih ćelija koje se razmnožavaju tokom mnogo meseci može proizvesti milion takvih ćelija. Ako ove matične ćelije nastave da budu nespecijalizovane, kaže se da imaju sposobnost održivog samoobnavljanja.

2. Matične ćelije su nespecijalizovane. Oni nemaju specifične strukture koje im omogućavaju obavljanje specijaliziranih funkcija. Na primjer, matične ćelije ne mogu pumpati krv po tijelu, kao ćelije srčanog miokarda, ne mogu nositi kisik u sebi, kao eritrociti. Međutim, nespecijalizirane matične stanice mogu se transformirati u specijalizirane stanice, uključujući stanice miokarda, krvne stanice ili nervne stanice.

3. Matične ćelije mogu dovesti do drugih specijalizovanih ćelija. Kada nespecijalizirane matične stanice dovedu do specijaliziranih stanica, ovaj proces se naziva diferencijacija. U procesu diferencijacije, ćelije obično prolaze kroz nekoliko faza, pri čemu svaka faza postaje sve specijalizovanija.

Naučnici su tek počeli da razumeju signale unutar i izvan ćelija koji pokreću svaku fazu procesa diferencijacije. Unutrašnje signale kontrolišu ćelijski geni. To su dijelovi DNK koji nose neku vrstu integralne informacije i kontroliraju razvoj određene osobine ili svojstva. Spoljni signali za staničnu diferencijaciju su hemikalije koje luče druge ćelije, fizički kontakt sa susednim ćelijama i određeni molekuli u mikrookruženju. Interakcija signala tokom procesa diferencijacije dovodi do toga da ćelijska DNK dobija epigenetske oznake koje ograničavaju ekspresiju DNK u ćelijama.

4. SC sposoban za asimetrična podjela,što rezultira formiranjem dvije kćeri ćelije, od kojih je jedna posvećena diferencijaciji u specijaliziranu(e) ćeliju(e), a druga zadržava sve znakove SC, što štiti SC bazen od potpunog iscrpljivanja. Ćelija posvećena diferencijaciji, koja nastaje kao rezultat asimetrične SC diobe, često se naziva tranzitna pojačavajuća ćelija - SO.

TAC nisu sposobni za samoobnavljanje, ali imaju značajan proliferativni potencijal. U stvari, sposobnost samoobnavljanja i proizvodnje ćelija kćeri posvećenih diferencijaciji zbog asimetrične podjele je definirajuća osobina SC bilo kojeg porijekla.

5. Mehanizmi održavanje genetske homeostaze u SC funkcionišu efikasnije nego u diferenciranim somatskim ćelijama.

Glavni pravci i izgledi za upotrebu matičnih ćelija u biologiji i medicini.

SC su najpogodniji objekt za istraživanje u fundamentalna biologija i u ćelijska patologija, posebno kada se proučavaju mehanizmi diferencijacije i specijalizacije ćelija u procesu ontogeneze, kao i načini i mehanizmi regeneracije ćelija i tkiva. Proučavanje i razumijevanje ovih procesa pomoći će u razumijevanju uzroka razvojne patologije, genetskih defekata i mnogih bolesti, uključujući rak. Za masovno izvođenje ove vrste eksperimentalnog rada prije svega su potrebni dostupni izvori SC.

Posebno značajan napredak u praktičnoj primeni SC već je postignut u tri oblasti:

1) lečenje opekotina i zarastanja rana;

2) terapija akutnog infarkta miokarda;

3) liječenje oboljelih od raka.

Liječenje opekotina i rana- stvaranje umjetne kože uzgojene metodama tkivno inženjerstvo. Prilikom presađivanja takve kože osigurava se smanjenje ukupne površine rane i, kao rezultat, brzo zacjeljivanje rana, rizik od komplikacija je značajno smanjen. Ova tehnika se koristi od 1989. godine, urađeno je više od 600 transplantacija kultiviranih alofibroblasta kod pacijenata sa opsežnim graničnim opekotinama IIIA stepena i dugotrajnim rezidualnim ranama koje ne zacjeljuju.

Liječenje oboljelih od raka- auto- i aplotransplantacija koštanih matičnih stanica, omogućava vam da obnovite njegovu hematopoetsku aktivnost, koja se djelomično gubi nakon intenzivne kemoterapije i radioterapije. Zahvaljujući upotrebi transplantacije koštane srži u Bjeloruskom centru za hematologiju i transplantaciju, bilo je moguće povećati stopu preživljavanja tokom 3-5 godina sa 50% (bez transplantacije) na 70-90%.

Terapija akutnog infarkta miokarda- provodi se u cilju obnove srčanog tkiva nakon infarkta miokarda (MI), što se postiže regeneracijom kardiomiocita i stvaranjem novih kapilara. Prema mnogim istraživačima, SC koštane srži imaju najbolji potencijal za obnavljanje funkcije srca nakon infarkta miokarda: njihova transplantacija inducira mio- i angiogenezu i poboljšava hemodinamiku.

U ćelijskoj terapiji infarkta miokarda, dvije glavne metode su:

1. Hirurški - direktna isporuka SC u tkivo miokarda (npr. u jednom radu o kliničkim rezultatima ove metode liječenja IM govori se o primjeni injekcije 1.500.000 autolognih SC koštane srži u periinfarktnu zonu ).

2. Terapijski - stvaranje visoke koncentracije CK u krvi stimulacijom koštane srži uvođenjem specifičnih faktora rasta.

Takođe vrlo obećavajuće

Metode ćelijske terapije su predstavljene u sljedećim područjima medicine:

Neurologija - lečenje posledica povreda glave i

kičmena moždina, moždani udar, koma, neurodegenerativne bolesti, Parkinsonova, Alchajmerova bolest, itd.;

Endokrinologija - liječenje dijabetesa ovisnog o inzulinu;

Bolesti mišićno-koštanog sistema - reparacija

kosti, koštano presađivanje, liječenje miopatija, posljedica ozljeda itd.;

Hepatologija - liječenje hepatitisa, ciroze jetre;

Hematologija i oftalmologija;

Stomatologija - korištenje SC za uzgoj "svojih" zuba;

Kozmetologija - liječenje kozmetičkih nedostataka;

Gerontologija - upotreba SC za podmlađivanje organizma (revitalizaciju).

Gnomika virusa i faga. Virusi kao objekti molekularne genetike.

Glavna svojstva virusa

Virusi su submikroskopski objekti koji sadrže DNK ili RNK,

razmnožavaju se samo u živim ćelijama, uzrokujući ih

sintetiziraju takozvane virione, koji sadrže genom virusa i mogu ga premjestiti u druge stanice.

Ova definicija odražava dva glavna kvaliteta virusa:

Prisustvo sopstvenog genetskog materijala virusa, koji se unutar ćelije domaćina ponaša kao deo ćelije;

Postojanje ekstracelularne infektivne faze, predstavljene specijalizovanim česticama, ili virionima, koji služe za uvođenje genoma virusa u druge ćelije.

Virusi imaju niz svojstava koja se ne uklapaju u ideju o njima kao o živim objektima, a to su:

Virusi ne dišu;

Nemojte pokazivati ​​razdražljivost;

Nemogućnost samostalnog kretanja -

Nemojte rasti niti dijeliti;

Sposoban (prema najmanje, neki) kristaliziraju u pročišćenom stanju.

Prema tradicionalnim zoološkim i botaničkim kriterijima, virusi nisu živi organizmi. Istovremeno, svi virusi imaju glavna svojstva živih organizama - sposobnost da se repliciraju, mijenjaju i prenose te promjene na svoje potomke, tj. evoluirati. Drugim rečima, virusi imaju svoju evolucionu istoriju.

Nijedan poznati virus nema biohemijski ili genetski potencijal da generiše energiju potrebnu za obavljanje njegovih bioloških procesa. U tom pogledu, oni su apsolutno zavisni od ćelije domaćina.

Veličine virusa

Veličina virusnih čestica također značajno varira. Najtankiji imaju prečnik od oko 10 nm, dok njihova dužina u najproširenijim dostiže 2 μm. Prečnik sfernih viriona kreće se od -20 do 300 nm. Najveći poznati virusi su srodnici virusa velikih boginja, njihovi virioni mogu biti do 450 nm dugi i 260 nm široki i debeli.

Oblici postojanja virusa

Nukleoproteinske virusne molekule karakteriziraju dva oblika postojanja: ekstracelularni, korpuskularni, u mirovanju i intracelularni, reprodukcijski, vegetativni.

Ekstracelularni virusi su tjelešce sferične, kubične, filamentozne čestice, koje se nazivaju elementarna tijela, virusne čestice, a češće virioni. Veličine viriona kreću se od 15-30 do 200-500 nm.

Struktura virusa

Svi virioni sadrže genomsku nukleinsku kiselinu, prekrivenu s vanjske strane proteinskim omotačem - kapsidom. Po hemijskom sastavu virusi su nukleoproteini, a po strukturi re- nukleokapsidi. U sastavu mnogih virusa, pored proteina i nukleinska kiselina, uključuje "ugljikohidrate, lipide i neka druga jedinjenja.

Jednolančane virusne RNK dijele se u dvije grupe. Jedna grupa uključuje RNK koje su sposobne da se prevedu ribozomima u ćeliji domaćinu, tj. igraju ulogu mRNA. Ove RNK jesu kao (+)RNA, a genom koji oni predstavljaju naziva se pozitivnim.

U drugoj grupi RNA virusa, RNK se ne prepoznaje od strane ribosoma

stanični aparat, te stoga nije u stanju da obavlja funkciju mRNA. U ćeliji ova RNK služi kao šablon za sintezu mRNA. Ova vrsta RNK se naziva (-)RNA, a odgovarajući genom se naziva negativnim.

Kapsid se sastoji od podjedinica iste strukture - kapsomera, koji su raspoređeni prema dvije glavne vrste simetrije - kubične (ikosaedarske) ili spiralne.

Kapsomeri su morfološke jedinice kapside, koje se zauzvrat mogu sastojati od jednog ili više proteinskih molekula. -strukturne jedinice. Kompleks kapsida i virusne nukleinske kiseline obično se naziva terminom nukleokapsid. Može imati kubičnu (ikosaedarsku) ili spiralnu simetriju. Virione jednostavnih virusa predstavlja samo kapsid. Virioni kompleksnih virusa dodatno imaju dvoslojne lipidne membrane, koje uključuju proteine ​​(gotovo uvijek glikoproteine) koji imaju oblik šiljaka. Takvi virioni obično imaju neglikoziliran proteinski sloj (matriks) pored kapsida.

Jednostavni virusi se u pravilu sastoje samo od komponenti specifičnih za virus. Povremeno, takvi virusi mogu „odnijeti“ njegove komponente iz ćelije domaćina, kao što su, na primjer, poliamini i histoni - polikationi koji služe za neutralizaciju naboja virusne nukleinske kiseline, što olakšava njeno pakovanje u kapsid.

Složeni virusi sadrže enzime, a mogu uključivati ​​i proteine ​​u virionu - komponente membrane ćelije domaćina.

Pitanje je prirodno: zašto kapsid svih virusa ima strukturu podjedinica? Takva struktura kapsida je, očigledno, posljedica potrebe da se sačuva genetski materijal. Inače, kako pokazuju proračuni, za mnoge viruse bilo bi dovoljno da kodiraju proteine ​​koji mogu pokriti ne više od 15% nukleina novo kiseline. Takođe je očigledno da u prisustvu jedne ili nekoliko morfoloških komponenti

samosastavljanje kapsida je znatno olakšano. U suprotnom, vjerovatnoća grešaka u procesu samosastavljanja bi se dramatično povećala.

Postoje neka vrsta "tehničkih" ograničenja koja smanjuju snagu paketa zasnovanog na, recimo, tetraedru ili oktaedru. U ovim realizacijama, praznine između podjedinica će biti prevelike, a kao rezultat, čestica će biti krhka. Proračuni i iskustvo pokazuju da što je veći broj podjedinica i što više međusobno kontaktiraju, to je struktura stabilnija i veći može biti kapsid u koji se, pak, može smjestiti veći i složeniji genom. .

Inkapsulacija genoma neophodna je virusima, prije svega, radi fizičke zaštite nukleinske kiseline koja je kemijski labilna od utjecaja oštrih faktora okoline u vanćelijskom stadiju postojanja (kao što su ekstremne vrijednosti pH i temperature, UV zračenje, itd.).

Druga važna funkcija kapsida je da osigura adsorpciju virusa na ćeliju domaćina kroz interakciju sa ćelijskim receptorima.

Kod nekih virusa genom je fragmentiran, a ljuska je jednostavno neophodna da bi se sastavila u jednu cjelinu.

Kod kompleksnih virusa, prisustvo vanjske lipidne ovojnice, zbog njenog afiniteta s membranom ćelije domaćina, olakšava prodor nukleokapsida u ćeliju. Osim toga, zbog uključivanja proteina ćelije domaćina u ovu ljusku, virus je u stanju uspješnije savladati ćeliju domaćina.

imunološka barijera.

Vrste interakcije između virusa i ćelije

Kada virus uđe u ćeliju, formira se novi biološki kompleks "virus-ćelija". Ovaj kompleks sadrži genetski aparat ćelije i genetski aparat virusa čije funkcije mogu biti genetski

čije se funkcije mogu ispreplitati na najbizarniji način. U stvari, to je "himera", hibrid dva organizma.

Unatoč ogromnoj raznolikosti stanica i virusa, postoji nekoliko glavnih tipova njihove interakcije.

1. Ćelija umire i formira se nova generacija virusnih čestica. Ova vrsta interakcije između virusa i ćelije naziva se produktivna ili litička. Virusi koji uzrokuju lizu ćelija domaćina nazivaju se virulentni. Ovako se odvija većina virusnih infekcija, bez obzira na to jesu li virusi veliki i složeni ili mali.

2. Infektivni proces je neuspešne prirode - ćelija preživi, ​​virus se ne formira. Ponekad umru oba partnera – i virus i ćelija.

3. Postoji integracija dva genoma koji koegzistiraju više ili manje mirno tokom mnogih generacija. Ova vrsta interakcije naziva se virogenija. Virusi koji mogu izazvati virogeniju nazivaju se umjereni. U slučaju bakteriofaga, takvo umetanje genoma virusa u DNK ćelije domaćina naziva se lizogenija, a sami fagi sposobni za takvu interakciju sa ćelijom nazivaju se lizogeni.

Osim lizogenih faga, integrativni proces je karakterističan za retroviruse, mnoge onkogene viruse koji sadrže DNK (mogu integrirati ne samo cijeli genom, već i njegov dio), kao i neke druge viruse. Integrativni proces često dovodi do transformacije ćelije – sticanja njome novih geno- i fenotipskih karakteristika.

U zavisnosti od stepena antagonizma dva genoma - virusnog i ćelijskog - moguće je nekoliko vrsta infekcije. Fenomenološki se razlikuju perzistentne infekcije kod kojih se virus izlučuje iz organizma domaćina mnogo duže nego kod običnih litičkih infekcija, što rezultira smrću stanica domaćina. Kod latentne infekcije, virus boravi u domaćinu za latentni oblik i oslobađa se tokom perioda relapsa bolesti. Spore virusne infekcije karakteriziraju vrlo duge period inkubacije koja može trajati godinama.

akademik Ruske akademije medicinske nauke, dopisni član Ruske akademije nauka V. SMIRNOV, direktor Instituta za eksperimentalnu kardiologiju kardiokompleksa Ministarstva zdravlja Ruske Federacije.

Posljednjih godina pojavio se novi smjer u medicini, koji ljudima obećava lijek za mnoge ozbiljne bolesti. Ovo je studija takozvanih matičnih stromalnih ćelija pronađenih u koštanoj srži. Pružaju restauraciju oštećenih područja organa i tkiva. Stromalne ćelije, nakon što dobiju signal od centralnog nervnog sistema o nekom "kvaru", jure krvotokom do zahvaćenog organa. Zacjeljuju svaku ranu koja se pretvara u neophodan organizmućelije: kosti, glatki mišići, jetra, srčani mišić ili čak nervi. Ali zaliha stromalnih ćelija nije neograničena. Stoga se dešava da tijelo više nije u stanju samostalno obnavljati izgubljene stanice: ili je lezija prevelika, ili je tijelo oslabljeno, ili starost nije ista... Da li je moguće pomoći pacijentu potpuno oporaviti od ciroze, moždanog udara, paralize...? Naučnici su već danas u stanju da usmjere stromalne ćelije "pravim putem". Napredak u ovoj oblasti ćelijske biologije čini terapeutsku upotrebu stromalnih matičnih ćelija praktično neograničenom.

Sastav matičnih ćelija - prekursora svih tjelesnih ćelija.

Ruski naučnik Aleksandar Jakovlevič Fridenštajn (1924-1998), koji je inicirao proučavanje stromalnih matičnih ćelija koštane srži.

Stromalne matične ćelije koštane srži sposobne su da se transformišu u mnoge druge ćelije u telu.

Miševi su inducirani na infarkt, a zatim 1-5 sati kasnije, dvije injekcije stromalnih ćelija su napravljene u infarktno područje.

Povećanje kosti nakon uklanjanja osteosarkoma pomoću ploče na koju se nanosi poseban protein (koštani morfogeni protein) koji pretvara stromalne stanice koje kruže krvlju u stanice koštanog tkiva.

Matične ćelije su prekursori telesnih ćelija

Želim da pričam o grani medicine u kojoj se, nezapaženo od većine naučnika i lekara, u bliskoj budućnosti očekuje fenomenalan, grandiozan napredak u lečenju mnogih bolesti koje su danas praktično neizlečive.

Matične ćelije su prekursori svih telesnih ćelija. U različitim uslovima, oni su u stanju da se pretvore u druge ćelije. Većina odraslih matičnih ćelija nalazi se u koštanoj srži. Kao što znate, koštana srž je prije svega odskočna daska za hematopoezu. Sastoji se od dvije vrste matičnih stanica: onih iz kojih se dobiva čitav niz poznatih krvnih stanica (tzv. hematopoetske matične stanice) i stromalnih matičnih stanica, o kojima će biti riječi. Osim u koštanoj srži, mali broj matičnih ćelija (tzv. matične ćelije tkiva) nalazi se direktno u tkivima: mišići (mioblasti), kosti (osteoblasti) i dr.

IN hematopoetski sistem Ima mnogo matičnih ćelija, jednostavne su strukture, dobro proučavane, stalno se ažuriraju, a načini njihove transformacije u krvna zrnca odavno su poznati.

Ali čitaoci jedva da su čuli za matične stromalne ćelije koštane srži. U poređenju sa hematopoetskim, ima ih vrlo malo u koštanoj srži, a oni su složeniji dugovječni sistemi koji se vrlo rijetko ažuriraju. Putevi transformacije stromalnih ćelija tek počinju da se proučavaju. Kao što su nedavna istraživanja pokazala, stromalne ćelije, kao i prekursori krvnih stanica, neprestano kruže krvotokom sisara.

Prije oko 30 godina, temelje nauke o stromalnim stanicama postavili su sovjetski naučnici Aleksandar Jakovlevič Fridenštajn (koji je prerano umro 1998.), koji je radio u Istraživačkom institutu za epidemiologiju i mikrobiologiju nazvanom po počasnom akademiku N.F. Gamaleji Ruske akademije medicinskih nauka, i Iosif Lvovich Chertkov, koji i dalje radi u Hematološkom centru RAMN. Sada mnogi istraživači prešućuju imena osnivača, ali ima pristojnih ljudi ovdje i na Zapadu koji bezuvjetno priznaju prioritet ovih naučnika u otkrivanju stromalnih ćelija. 1999. godine stromalne ćelije su "otkrili" američki naučnici, nakon čega je broj radova u ovoj oblasti biologije ćelija počeo da raste kao lavina. I nije ni čudo – na kraju krajeva, stromalne ćelije mogu biti izuzetno korisne za kliničku medicinu.

Matične ćelije su uključene u popravku oštećenih tkiva

Kako zdravo odraslo tijelo obnavlja organe i tkiva u slučaju oštećenja? Zar se evolucija nije pobrinula za izlazak ekstremne situacije? Tijelo mora provoditi i, naravno, provoditi regeneraciju oštećenih tkiva. A to radi uz pomoć ćelija iz kojih se mogu dobiti bilo koje druge ćelije – matičnih ćelija.

Utvrđeno je da su dvije vrste matičnih stanica uključene u regeneraciju - specijalizirano tkivo i univerzalne stromalne stanice koštane srži.

Nije uzalud da je mudra priroda, uz "lokalne depoe" (matične ćelije tkiva), stvorila i "centralno skladište rezervnih dijelova" (stromalne ćelije koštane srži). Ako se matične ćelije tkiva koriste za popravku oštećenih područja samo u ovo mjesto a za određenu vrstu tkiva (kost - za kosti, mišić - za mišiće itd.), tada su "rezervni dijelovi centralnog skladišta" - stromalne matične ćelije koštane srži - univerzalne. Oni krvotokom ulaze u oštećeni organ ili tkivo i na licu mjesta se pod utjecajem raznih signalnih supstanci pretvaraju u potrebne specijalizirane stanice koje zamjenjuju mrtve.

Bilo koja stanica može se uzgajati iz stromalnih stanica koštane srži

Još 60-ih godina, Friedenstein i njegove kolege su u eksperimentima na životinjskim stanicama pokazali da se stromalne stanice mogu pretvoriti u stanice hrskavice (hondrociti), masti (adipociti) i kosti (osteoblasti). Štaviše, oni zadržavaju sposobnost za takve transformacije čak i kada uzgajaju koloniju iz jedne stromalne ćelije. Odnosno, u osnovi je moguće uzgajati veliki broj stromalnih stanica, a zatim ih, uz pomoć posebnih signalnih supstanci, usmjeriti "na pravi put" - za obnovu oštećenih tkiva.

U slučaju teškog oštećenja, tijelu nedostaju vlastite stromalne stanice. Može se pomoći uvođenjem stromalnih stanica izvana. Italijanski naučnici postavili su jednostavan eksperiment: miševima je zračenjem potpuno uklonjena koštana srž, a zatim su uvedene posebno označene stromalne ćelije. Nekoliko dana kasnije, životinje su dobile lijek koji je počeo uništavati mišiće njihovih prednjih nogu. Dvije sedmice nakon injekcije stromalnih stanica, mišićno tkivo prednjih šapa kod miševa se djelimično oporavilo. Ispostavilo se da večina nove mišićne ćelije formirane iz ubrizgane strome. Očigledno, stromalne ćelije se približavaju mjestu oštećenja, gdje dobijaju "hemijski signal" u koje ćelije treba da se pretvore kako bi nadoknadile gubitke organizma. Štaviše, naučnici su uspeli da "nateraju" stromalne ćelije pod uticajem posebnih signalnih supstanci da se pretvore u ćelije glatke mišiće pravo u epruveti.

Pokazalo se da uvođenje stromalnih stanica koštane srži u zonu oštećenja srčanog mišića (zonu infarkta) gotovo u potpunosti eliminira pojave postinfarktnog zatajenja srca kod eksperimentalnih životinja. Tako se stromalne ćelije ubrizgane svinjama sa srčanim udarima potpuno degenerišu u ćelije srčanog mišića nakon osam sedmica, vraćajući svoje funkcije gotovo u potpunosti.

Rezultati takvog liječenja infarkta kod životinja su jednostavno nevjerovatni. Prema American Heart Association (American Society of Cardiology) za 2000. godinu, kod štakora s umjetno izazvanim infarktom, 90% stromalnih stanica koštane srži unesenih u područje srca potpuno se degenerira u stanice srčanog mišića.

Japanski naučnici su direktno u laboratoriji dobili ćelije srčanog mišića iz stromalnih ćelija koštane srži miša: u kulturu stromalnih ćelija dodana je posebna supstanca (5-azocitidin) i one su, kao magijom, počele da se pretvaraju u ćelije srčanog mišića.

Takve ćelijska terapija za obnavljanje oštećenja srčanog mišića nakon srčanog udara je vrlo obećavajuća, jer koristi vlastite matične stromalne stanice tijela. I ne odbacuju se, osim toga, uvođenjem odraslih matičnih stanica, isključena je vjerojatnost njihove maligne degeneracije.

I apsolutno nevjerovatna metamorfoza - stromalne stanice mogu toliko "zaboraviti" na svoje porijeklo iz koštane srži da se pod utjecajem određenih faktora čak pretvaraju u nervne stanice (neurone). Dvije sedmice nakon dodavanja posebne signalne tvari u kulturu stromalnih stanica, one su već 80% sastavljene od neurona! Ovo je još uvijek samo postignuće iz epruvete, ali daje nadu za izlječenje pacijenata sa teškim lezijama kičmene moždine i mozga. Pogotovo jer (kao što su mnogi istraživači pokazali), kada se njihove stromalne stanice koštane srži uvedu u ljudski kičmeni kanal, one se ravnomjerno raspoređuju po svim dijelovima mozga bez narušavanja njegove strukture.

Izuzetno važan eksperiment izveli su američki istraživači. Miševi su vještački izazvani da dožive moždani udar, nakon čega su njihove stromalne ćelije ubrizgane u kičmeni kanal. U 100% slučajeva miševi su imali djelimičan oporavak motoričke aktivnosti udovi. Rezultat je obećavajući, pa nije iznenađujuće što je američki Nacionalni institut za zdravlje izdvojio ogromna sredstva za razvoj problema pretvaranja stromalnih stanica u neurone. Moždani udar je uobičajena, a ipak neizlječiva bolest.

Stromalne ćelije se pretvaraju u ćelije jetre. Utvrđeno je da se kod oštećenja jetre nove ćelije jetre (hepatociti) i njihovi prekursori formiraju uglavnom iz stromalnih stanica koštane srži donora.

Naše vlastito istraživanje, provedeno na Institutu za eksperimentalnu kardiologiju u grupi Emme Lvovne Soboleve, pokazalo je da tako česta bolest kao što je ateroskleroza dovodi do povećanja protoka stromalnih stanica koštane srži u krvotok, a odatle u zone brtve (lipoproteinski plakovi) na zidovima krvnih žila. Očigledno, upravo zbog toga kod pacijenata sa aterosklerozom (što pokazuje rad koji je obavljen zajedno sa grupom profesora RS Akčurina) koštana srž je iscrpljena stromalnim ćelijama. Možda tijelo "šalje" stromalne stanice da poprave vaskularna oštećenja. I oni "liječe" oštećenja, pretvarajući se u ćelije koštanog ili hrskavičnog tkiva. Tada je okoštavanje krvnih žila uočeno kod ateroskleroze normalna reakcija stromalnih stanica na kvarove u vaskularni sistem. Da li je to istina ili ne, pokazaće dalja istraživanja.

Stromalne ćelije u kliničkoj praksi već su realnost

IN terapijska primjena stromalnih ćelija danas, bez sumnje, prednjači ortopedija. Činjenica je da liječnici u svojim rukama imaju jedinstvene tvari: posebne proteine, takozvane koštane morfogene proteine ​​(BMP), koji uzrokuju transformaciju stromalnih stanica u stanice koštanog tkiva (osteoblaste). Istraživačima je trebalo skoro četvrt veka da izoluju i prouče svojstva BMP-a. Rezultati kliničkih ispitivanja su impresivni. U SAD je pacijentu starom 91 godinu sa prijelomom koji nije zarastao 13 godina ugrađena specijalna kolagenska ploča na koju su naneseni BMP. Istovremeno, stromalne ćelije koje su ulazile u zonu frakture bile su "privučene" na ploču i pod dejstvom BMP-a počele da se transformišu u ćelije koštanog tkiva. Osam mjeseci nakon postavljanja ploče, pacijentova slomljena kost je praktično obnovljena.

U Sjedinjenim Državama je posljednja faza testiranja već u tijeku i uskoro će se u klinikama široko koristiti specijalne porozne spužve punjene i stromalnim stanicama i BMP-om. Postavljanjem ovakvih čudotvornih sunđera na oštećeno mjesto (zona prijeloma ili šupljina nakon uklanjanja osteosarkoma) moguće je u roku od dva mjeseca popuniti nedostajuću prazninu do 25 centimetara.

Štaviše, u toku je rad na integraciji gena BMP u stromalne ćelije. To znači da će, nakon degeneracije u koštane stanice, moći samostalno proizvesti protein - BMP, koji pokreće proces pretvaranja stromalnih stanica u koštane stanice.

Zanimljiv eksperiment sa matičnim ćelijama tkiva izveli su američki istraživači. Izrasli su matične ćelije mišićnog tkiva (mioblasti) iz butnih mišića 72-godišnjeg pacijenta sa srčanim udarom. Zatim su ove ćelije ubrizgane direktno u područje infarkta, nakon čega je pacijent pokazao značajno poboljšanje kontraktilnosti srca.

Izvori stromalnih ćelija za rehabilitacionu terapiju

Dakle unutra zdravo telo zapravo, postoji univerzalni mehanizam za zacjeljivanje ozljeda korištenjem unutrašnje stanične rezerve - stromalnih stanica koštane srži. Ove ćelije se mogu pretvoriti u bilo koje druge ćelije, pogađajući odgovarajući dio tijela. Stromalne ćelije počinju da ulaze u oštećeno područje kada dobiju odgovarajući signal od centralnog nervnog sistema. Došavši do mjesta oštećenja, pod djelovanjem određenih signalnih molekula pretvaraju se u nedostajuće stanice oštećenog tkiva. Ali skladištenje stromalnih ćelija ne može biti neiscrpno. Nakon saniranja velikih oštećenja, koštana srž se „isprazni“, a sa godinama, opskrba stromalnim stanicama značajno opada.

Kako u praksi provesti restauraciju oštećenih ćelija? Gdje mogu nabaviti preparat vlastitih stromalnih matičnih ćelija koštane srži? Uostalom, kada se nekoj osobi već dogodilo - na primjer, slomio je nogu ili preživio srčani udar - već je prekasno odabrati koštanu srž i iz nje uzgajati kulturu stromalnih stanica za naknadnu injekciju u zahvaćenu. području. A uvjeriti osobu da donira uzorak koštane srži kako bi iz njega dobila kulturu stromalnih stanica "za svaki slučaj" prilično je teško. Ograničavajući faktor u tretmanu stromalnih stanica je vrijeme. Kada dođe do srčanog udara, vaše vlastite ili kompatibilne ćelije su potrebne odmah iu velikim količinama.

Danas za 75 dolara američki studenti doniraju 20 mililitara kičmene moždine lumbalni. Ali ćelije dobijene na ovaj način koriste se samo za naučna istraživanja.

Da li je potrebno kreirati pojedinačne ili donatorske banke stromalnih ćelija za restorativnu medicinu budućnosti? Bez sumnje. U principu, nije teško pronaći donatore. Postoji još jedan problem. Kada se rodimo, imamo jednu stromalnu ćeliju na svakih 10.000 hematopoetskih matičnih ćelija u našoj koštanoj srži. Adolescenti imaju 10 puta manje stromalnih ćelija. Do 50. godine na pola miliona matičnih ćelija dolazi jedna stromalna ćelija, a sa 70. godine jednostavno je besmisleno uzimati uzorak koštane srži – postoji samo jedna stromalna ćelija na milion matičnih ćelija. Odnosno, doniranje koštane srži ima smisla samo u mlada godina, stari ljudi će morati da koriste tuđe kulture stromalnih ćelija. Štaviše, najpogodnije je primiti donorske stromalne ćelije direktno pri rođenju iz pupčane vrpce i placente, gdje su također sadržane u dovoljnim količinama.

Nedavno su objavljeni upečatljivi podaci: ćelije strome se mogu dobiti iz ćelija masnog tkiva (adipocita). Adipociti, kako se ispostavilo, nisu daleko od svojih prethodnika, a uz pomoć posebnih supstanci mogu se relativno lako "vratiti". A dobijanje masnih ćelija uopšte nije problem. Liposukcija (uklanjanje sala) danas je prilično raširena u svim civiliziranim zemljama.

Može se očekivati ​​da će pupčane vrpce, placente i masno tkivo postati industrijski izvori stromalnih ćelija u bliskoj budućnosti.

Stromalne ćelije su osnova buduće rehabilitacijske terapije

Novine i časopisi (iako uglavnom strani) puni su informacija o matičnim ćelijama. Ali ne o stromalnim, već o embrionalnim. To su ćelije ljudskog fetusa, koje imaju sposobnost formiranja više od dvije stotine vrsta tkiva.

Međutim, istraživanja u oblasti embrionalnih matičnih ćelija u mnogim zemljama sada su "zamrznuta". Jedan od razloga je što se unošenje embrionalnih ćelija u pacijenta, nažalost, ponekad završava pojavom maligni tumor. Drugi razlog je etički. Glavni izvor embrionalnih ćelija su medicinski abortusi. Katolička crkva, vjerske zajednice, razne javne organizacije – svi oni koji se bore za zabranu pobačaja, vrše ogroman pritisak na vlade i predsjednike, pozivajući na zabranu uz pobačaj i liječenje embrionalnim matičnim stanicama. Etička pitanja su učinila medvjeđu uslugu proučavanju embrionalnih ćelija, ali su u isto vrijeme privukla nove naučne snage u istraživanje u oblasti odraslih matičnih ćelija.

Za razliku od embrionalnih stromalnih matičnih stanica, vlastita regenerativna rezerva tijela je dokazana prirodom. Ne postoji rizik od imunološkog odbacivanja vlastitih stromalnih stanica, a mogućnost njihove maligne transformacije je minimalna. Upotreba stromalnih ćelija je također besprijekorna sa moralne i etičke tačke gledišta. Zbog toga bi stromalne ćelije trebalo da budu okosnica regenerativne medicine u narednom veku.

Danas je metoda transplantacije matičnih ćelija postala široko rasprostranjena u liječenju ozbiljnih patologija. Konkretno, nezrele hematopoetske ćelije se koriste za obnavljanje hematopoetske funkcije kod pacijenata sa leukemijom i limfomima. Prva uspješna transplantacija obavljena je davne 1988. godine. Djetetu oboljelom od anemije ubrizgane su ćelije iz krvi pupčane vrpce i to je omogućilo potpuno izlječenje.

Matične ćelije su nezrele ćelije koje imaju sposobnost samoobnavljanja, kao i diferencijacije. Suština samoobnavljanja je da nakon mitotičke diobe ove stanice zadrže svoj fenotip, odnosno ne dolazi do diferencijacije. Diferencijacija je transformacija u specifične ćelije različitih tkiva i organa.

Matične ćelije karakteriše nevjerovatna sposobnost asimetrične podjele, nakon čega jedna od novih stanica ostaje matična, dok se druga diferencira.

Bilješka:Razvoj organizma počinje sa jednom matičnom stanicom, zigotom. U toku ponovljene diobe i diferencijacije nastaju svi ostali tipovi stanica karakteristični za određenu biološku vrstu. Konkretno, postoji više od 220 tipova ćelija kod ljudi i primata.

Matične ćelije su univerzalni "građevinski materijal" za tjelesna tkiva. Sadrže sve genetske informacije. Zahvaljujući nezrelim ćelijskim elementima, u tijelu se provode procesi regeneracije. Kako starimo, broj nediferenciranih ćelija se stalno smanjuje. Ako fetus (embrion) ima 1 matičnu ćeliju na svakih 10 hiljada diferenciranih, onda se do 60. godine omjer mijenja mnogo puta, pada na 1 do 8 miliona. Upravo iz tog razloga oštećena tkiva se znatno sporije regeneriraju kod starijih pacijenata.

Bilješka:Da bi se očuvao takav jedinstveni biološki materijal kao što je krv iz pupčane vrpce, u brojnim državama stvorene su posebne banke. Rezultati dugogodišnjeg istraživanja sugeriraju da će u bliskoj budućnosti univerzalne nezrele stanice pomoći u suočavanju s najtežim patologijama koje se trenutno ne liječe ni medicinski ni kirurški.

Bitan:Najbolji izvor za dobijanje matičnih ćelija je krv dobijena iz pupčane vrpce odmah nakon rođenja bebe. Ove ćelije su takođe prisutne u posteljici i fetalnom tkivu. Kod odrasle osobe, takvi ćelijski elementi su u koštanoj srži.

Do danas, istraživači su identificirali sljedeće vrste matičnih ćelija:

  • hematopoetski;
  • endotelni;
  • nervozan;
  • matične ćelije miokarda;
  • koža;
  • mezenhimalni;
  • mišićav;
  • crijevne ćelije;
  • embrionalni.

Vrlo veliki broj nezrelih ćelija može se dobiti iz krvi uzete iz pupčane vene. Jedinstveni biomaterijal se čuva u posebnoj tegli na -196 °C (u tečnom azotu). Može se koristiti kada je potrebno obnoviti gotovo sva tkiva ljudskog tijela. Banke sklapaju ugovor sa rođacima rođenog djeteta o čuvanju biodepozita 18-20 godina. Sve ovo vrijeme materijal ostaje potpuno aktivan.

Bilješka:postoji red veličine više nediferenciranih ćelija u placenti nego u krvi iz pupčane vrpce. Međutim, skladištenje biološkog materijala ove vrste zahtijeva posebne uvjete, što je povezano s velikim materijalnim troškovima.

Hematopoetske ćelije iz krvi pupčane vrpce imaju sljedeće prednosti:

  • materijal se dobija lako i potpuno bezbolno;
  • biomaterijal je zarazno siguran;
  • transplantacija je moguća u svakom trenutku;
  • ćelije su pogodne za transplantaciju bliskim rođacima (idealna biološka kompatibilnost);
  • moguća je transplantacija drugim pacijentima (pod uslovom da nema sukoba na antigenima).

Bitan:upotreba ovog biološkog materijala, kao i njegovo odlaganje, ne dovodi do etičkih i pravnih problema.

Izvor matičnih ćelija kod odrasle osobe je crvena koštana srž. Stromalni elementi se dobijaju punkcijom. U posebnom laboratoriju iz njih se uzgajaju cijele kolonije koje se potom presađuju u pacijenta. Jednom u tijelu, migriraju u zahvaćeno područje, gdje zamjenjuju mrtve visoko diferencirane elemente.

Bitan:matične ćelije kod odraslih karakteriše relativno nizak funkcionalna aktivnost u poređenju sa embrionalnim materijalom. Osim toga, stromalne ćelije se mogu transplantirati samo osobi iz čije koštane srži su izvedene; inače se gotovo neizbježno razvija reakcija odbijanja.

NSC su pronađeni u odvojenim područjima mozga još sazrijelog ili već potpuno formiranog organizma. Odlikuje ih visoka sposobnost transformacije u druge ćelije i mogu se uzgajati u laboratoriji. Međutim, trenutno se ne koriste za liječenje. Za njihovo dobivanje potrebno je uništenje mozga, pa o autotransplantaciji ne može biti govora. Trenutno se proučava mogućnost korištenja tkiva primatelja, ali to može biti zbog etičkih pitanja.

Jedinstvene matične ćelije koje imaju sposobnost transformacije u kardiomiocite otkrivene su krajem prošlog veka. Ljudsko liječenje uz njihovu pomoć još nije moguće, jer je za dobivanje materijala potrebno uništavanje miokarda, a mogućnost korištenja stanica primatelja se samo proučava.

ćelije kože

Ova vrsta matičnih stanica dobiva se iz kože embrija ili već odrasle osobe. Takav biološki materijal već se uspješno koristi u specijaliziranim centrima za liječenje pacijenata s opsežnim opekotinama.

Mezenhimalne matične ćelije uzimaju se iz strome koštane srži. Takođe se nalaze u krvi dobijenoj iz pupčane vrpce. Liječenje transplantacijom MSC-a smatra se vrlo obećavajućim. Materijal se može dobiti od samog pacijenta; kultivacija se vrši u laboratorijskim uslovima na hranljivim podlogama. Nakon transplantacije, ove ćelije se pretvaraju u elemente različitih tkiva i organa. Ako je potrebno, materijal se zamrzava i čuva na duže vrijeme. Nesumnjiva prednost liječenja mezenhimskim stanicama je odsustvo komplikacija u obliku razvoja maligne neoplazme. Nedostatak ove tehnike može se smatrati samo potrebom za strogom kontrolom infekcije.

Izvor materijala je tkivo prugasto-prugastih mišića. Ovi elementi imaju sposobnost transformacije u nervne i masne ćelije, kao i u hondrocite i miocite. Utvrđeno je da predstavljaju zasebnu populaciju mezenhimskih ćelija, pa se mogu dobiti iz krvi pupčanika ili koštane srži samog pacijenta.

Ćelije iz abortivnog materijala

Takozvane fetalne ćelije se izoluju iz abortivnog materijala tokom veštačkog prekida trudnoće u periodu od 9 do 12 nedelja. Upotreba ovog izvora povezana je s mnogim tehničkim problemima, a da ne spominjemo etičku stranu problema.

Glavni nedostaci metode liječenja embrionalnim matičnim stanicama:

  • visok rizik od odbacivanja tokom transplantacije materijala;
  • prisutnost rizika i infekcija drugim bolestima zarazne geneze;
  • pravni problemi.

Izvor ESC-a je materijal embriona uzet u prvoj nedelji intrauterinog razvoja.

Prednosti embrionalnih matičnih ćelija:

  • sposobnost transformacije u širok spektar ćelija;
  • minimalne šanse za odbacivanje kulture.

Nedostaci uključuju:

  • prisutnost rizika od pojave benignih neoplazmi;
  • etička pitanja;
  • pravne prepreke.

Bitan:u Ruskoj Federaciji, upotreba ESC-a sada je zabranjena naredbom Ministarstva zdravlja Ruske Federacije. Upotrebu ovog biološkog materijala protivnici tehnike smatraju zadiranjem u život nerođenog djeteta.

Do danas je u različitim zemljama već urađeno na desetine hiljada uspješnih transplantacija za pacijente različite dobi.
Transplantacija kultura matičnih ćelija je visoko prepoznata efektivna metodologija liječenje posljedica ozljeda mozga i kičmene moždine, opsežnih opekotina, moždanog i srčanog udara. Ćelijska terapija može izliječiti dijete koje pati od ozbiljne patologije krvi.

Bilješka:sada 75% pacijenata kojima je prijeko potrebna transplantacija organa umire ne čekajući svoj red za transplantaciju. Naučnici vjeruju da će im ćelijska terapija u bliskoj budućnosti dati šansu za izlječenje.

Transplantacija matičnih ćelija je efikasna u lečenju sledećih patologija:

  • stanja imunodeficijencije;
  • rezistentni juvenilni artritis;
  • leukemija;
  • ne-Hodgkinov limfom;
  • Fanconijeva anemija;
  • talasemija;
  • idiopatska aplastična anemija;
  • amegakariocitna trombocitopenija;
  • kolagenoze;
  • mijelodisplastični sindrom;
  • neuroblastoma.

Uvođenje matičnih ćelija doprinosi obnavljanju i poboljšanju stanja kože.

Bitan:Pacijentima koji žele da se podvrgnu procedurama protiv starenja pomoću matičnih ćelija savetujemo da koriste samo usluge renomiranih kozmetoloških centara. Na tržištu se pojavio ogroman broj krivotvorenih lijekova koji mogu uzrokovati nepopravljivu štetu zdravlju. Već su poznati slučajevi smrti pacijenata zbog onkoloških bolesti koje su se razvile nakon zahvata.

Kozmetički problemi koji se mogu otkloniti ćelijskom terapijom:

  • ožiljci na koži;
  • bore;
  • tragovi hemijskih opekotina;
  • posljedice laserske terapije.

Bilješka:mezoterapija uvođenjem preparata koji sadrže kulture matičnih ćelija omogućava značajno poboljšanje tonusa kože i potiče rast zdrave kose i noktiju.

Tok liječenja zahtijeva uvođenje 100 miliona nediferenciranih ćelija. Cijena kursne terapije je oko 300 hiljada rubalja, što je zbog tehničkih poteškoća u uzgoju materijala za transplantaciju.

Sesija mezoterapije u kozmetološkom centru mnogo je jeftinija (u prosjeku oko 20 hiljada rubalja), ali za postizanje primjetnog i trajnog efekta potrebno je 5 do 10 postupaka, tako da je njihov ukupni trošak prilično uporediv s troškovima liječenja ozbiljne bolesti. bolest.