Restorativna terapija budućnosti. Sažetak: Matične ćelije

Matične ćelije su nediferencirane ćelije koje su prisutne u ljudskom tijelu kao "strateška rezerva" u bilo kojoj fazi njegovog života. Karakteristika je njihova neograničena sposobnost podjele i sposobnost stvaranja bilo koje vrste specijaliziranih ljudskih stanica.

Zbog njihovog prisustva dolazi do postepene ćelijske obnove svih organa i tkiva organizma i obnavljanja organa i tkiva nakon oštećenja.

Istorija otkrića i istraživanja

Ruski naučnik Aleksandar Anisimov prvi je dokazao postojanje matičnih ćelija. Desilo se to davne 1909. godine. Njihova praktična primena zainteresovala je naučnike mnogo kasnije, oko 1950. godine. Tek 1970. godine matične ćelije su prvi put presađene pacijentima obolelim od leukemije, a ova metoda lečenja počela je da se primenjuje u celom svetu.

Otprilike od tog vremena, proučavanje matičnih ćelija je izdvojeno kao poseban pravac, počeli su se pojavljivati ​​zasebni laboratoriji, pa čak i čitavi istraživački instituti, koji su razvijali metode liječenja pomoću progenitorskih stanica. 2003. godine pojavila se prva ruska biotehnološka kompanija pod nazivom Human Stem Cell Institute, koja je danas najveće skladište uzoraka matičnih ćelija, a takođe promoviše sopstvene inovativne tehnologije na tržištu. lijekovi i visokotehnološke usluge.

U ovoj fazi razvoja medicine, naučnici su uspjeli da dobiju jajnu stanicu iz matične ćelije, koja će u budućnosti omogućiti neplodnim parovima da imaju svoju djecu.

Video: Uspješna biotehnologija

Gdje se nalaze progenitorne ćelije?

Matične ćelije se mogu naći skoro svuda ljudsko tijelo. Oni su unutra bez greške prisutna u svakom tkivu tela. Njihova maksimalna količina kod odrasle osobe sadržana je u crvenoj koštanoj srži, nešto manje u perifernoj krvi, masnom tkivu i koži.

Što je organizam mlađi, što ga više sadrži, to su ove ćelije aktivnije u pogledu brzine diobe i širi raspon specijaliziranih stanica koje svaka progenitorna stanica može roditi.

Odakle im materijal

• Embrionalni.

Najukusnije za istraživače su embrionalne matične ćelije, jer što je organizam manje živio, to su plastične i biološki aktivnije progenitorne ćelije.

Ali ako istraživačima nije problem da dobiju životinjske ćelije, onda se svi eksperimenti sa ljudskim embrionima smatraju neetičkim.

To je uprkos činjenici da se, prema statistikama, otprilike svaka druga trudnoća u modernom svijetu završava pobačajem.

• Od krvi iz pupkovine.

Dostupne u smislu morala i zakonodavnih odluka u brojnim zemljama su matične ćelije iz krvi pupčane vrpce, sama pupčana vrpca i posteljica.

Trenutno se stvaraju čitave banke matičnih ćelija izoliranih iz krvi pupčane vrpce, koje se potom mogu koristiti za liječenje niza bolesti i posljedica tjelesnih ozljeda. Na komercijalnoj osnovi, brojne privatne banke nude roditeljima nominalni “depozit” za njihovo dijete. Jedan od argumenata protiv prikupljanja i zamrzavanja krvi iz pupkovine je ograničena količina koja se može dobiti na ovaj način.

Vjeruje se da će samo dijete do određene dobi i tjelesne težine (do 50 kg) biti dovoljno da obnovi hematopoezu nakon kemoterapije ili radioterapije vlastitih odmrznutih matičnih stanica.

Ali nije uvijek potrebno obnoviti tako veliku količinu tkiva. Za obnavljanje, na primjer, iste hrskavice zgloba koljena, bit će dovoljan samo mali dio sačuvanih ćelija.

Isto se odnosi i na obnovu ćelija oštećene pankreasa ili jetre. A budući da se matične ćelije iz jednog dijela krvi iz pupčane vrpce prije zamrzavanja dijele u nekoliko kriotuba, uvijek će biti moguće koristiti mali dio materijala.

• Dobivanje matičnih ćelija od odrasle osobe.

Nisu svi imali sreće da od svojih roditelja dobiju svoje "hitne zalihe" matičnih ćelija iz krvi pupčane vrpce. Stoga se u ovoj fazi razvijaju metode za njihovo dobijanje od odraslih.

Glavna tkiva koja mogu poslužiti kao izvori su:

• masno tkivo (uzeto tokom liposukcije, na primjer);
• periferna krv, koja se može uzeti iz vene);
• crvena koštana srž.

Odrasle matične ćelije dobijene iz različitih izvora mogu imati neke razlike zbog gubitka svestranosti ćelija. Na primjer, krv i crvena stanica koštane srži mogu nastati pretežno krvnim stanicama. Zovu se hematopoetski.

A matične ćelije iz masnog tkiva se mnogo lakše diferenciraju (preporađaju) u specijalizovane ćelije organa i tkiva tela (hrskavica, kosti, mišići itd.). Nazivaju se mezenhimalnim.

U zavisnosti od obima zadatka sa kojim se naučnici suočavaju, možda će im trebati različit broj takvih ćelija. Na primjer, sada se razvijaju metode za uzgoj zuba dobivenih iz urina. Tamo ih nema toliko.

Ali s obzirom na činjenicu da zub treba izrasti samo jednom, a njegov vijek trajanja je značajan, tada je za njega potrebno malo matičnih stanica.

Video: Banka matičnih ćelija Pokrovsky

Banke za skladištenje biološkog materijala

Za skladištenje uzoraka kreiraju se posebne banke. Ovisno o namjeni skladištenja materijala, mogu biti u državnom vlasništvu. Nazivaju se i registratorske banke. Registratori pohranjuju matične ćelije neimenovanih donatora i mogu, po svom nahođenju, dati materijal bilo kojoj medicinskoj ili istraživačkoj ustanovi.

Postoje i komercijalne banke koje zarađuju pohranjivanjem uzoraka određenih donatora. Samo njihovi vlasnici mogu ih koristiti za liječenje sebe ili bliže rodbine.

Ako govorimo o potražnji za uzorcima, onda je statistika sljedeća:

• svaki hiljaditi uzorak je tražen u matičnim bankama;
• materijal koji se čuva u privatnim bankama se još rjeđe koristi.

Međutim, ima smisla držati nominalni uzorak u privatnoj banci. Postoji nekoliko razloga za to:

• donorski uzorci koštaju novac, ponekad mnogo, a iznos potreban za kupovinu uzorka i dostavu u pravu kliniku često je višestruko veći od troškova čuvanja vlastitog uzorka tokom nekoliko decenija;
• nominalni uzorak se može koristiti za liječenje krvnih srodnika;
• može se pretpostaviti da će se u budućnosti organi i tkiva obnavljati pomoću matičnih stanica mnogo češće nego što se to događa u naše vrijeme, pa će stoga potražnja za njima samo rasti.

Primjena u medicini

Zapravo, jedini smjer njihove upotrebe koji je već proučavan je transplantacija koštane srži kao faza u liječenju leukemije i limfoma. Neke studije o rekonstrukciji organa i tkiva pomoću matičnih ćelija već su dostigle fazu eksperimenata na ljudima, ali o masovnom uvođenju u praksu lekara još nema govora.

Za dobivanje novih tkiva iz matičnih stanica obično je potrebno izvršiti sljedeće manipulacije:

• prikupljanje materijala;
• izolacija matičnih ćelija;
• uzgoj matičnih stanica na hranjivim supstratima;
• stvaranje uslova za transformaciju matičnih ćelija u specijalizovane;
• smanjenje rizika povezanih sa mogućnošću maligne transformacije ćelija izvedenih iz matičnih ćelija;
• transplantacija.

Matične ćelije se izoluju iz tkiva uzetih za eksperiment pomoću posebnih uređaja koji se nazivaju separatori. Postoje i različite tehnike precipitacije matičnih ćelija, ali njihova efikasnost je u velikoj meri određena kvalifikacijama i iskustvom osoblja, a postoji i rizik od bakterijske ili gljivične kontaminacije uzorka.

Dobivene matične stanice se stavljaju u posebno pripremljenu podlogu koja sadrži limfni ili krvni serum novorođenih teladi. Na hranjivom supstratu dijele se mnogo puta, njihov broj se povećava nekoliko hiljada puta. Prije uvođenja u tijelo, naučnici usmjeravaju svoju diferencijaciju u određenom smjeru, na primjer, primaju nervne ćelije, ćelije jetre ili pankreasa, hrskavičnu ploču itd.

Upravo u ovoj fazi postoji opasnost od njihove degeneracije u tumor. Kako bi se to spriječilo, razvijaju se posebne tehnike koje smanjuju vjerojatnost kancerogene degeneracije stanica.

Metode za uvođenje ćelija u organizam:

• unošenje ćelija u tkiva direktno na mestu gde je došlo do povrede ili su tkiva oštećena kao posledica patološkog procesa (bolesti): unošenje matičnih ćelija u područje krvarenja u mozgu ili u mesto oštećenja periferni živci;
• uvođenje ćelija u krvotok: tako se matične ćelije ubrizgavaju u liječenju leukemije.

Prednosti i nedostaci korištenja matičnih ćelija za pomlađivanje

Proučavanje i upotreba u medijima se sve više navodi kao način da se postigne besmrtnost, ili barem dugovječnost. Već u dalekim 70-im godinama, matične ćelije su davane kao sredstvo za podmlađivanje starijim članovima Politbiroa CPSU.

Sada kada su se pojavili brojni privatni istraživački centri za biotehnologiju, neki istraživači su počeli da izvode injekcije protiv starenja matičnih ćelija uzetih od samog pacijenta.

Takav postupak je prilično skup, ali niko ne može garantirati njegov rezultat. Prilikom pristanka, klijent mora biti svjestan da sudjeluje u eksperimentu, jer mnogi aspekti njihove upotrebe još nisu proučeni.

Video: Šta matične ćelije mogu učiniti

Najčešći tipovi procedura su:

• uvođenje matičnih ćelija u dermis (postupak donekle podsjeća na biorevitalizaciju);
• popunjavanje defekta kože, dodavanje volumena tkivima (ovo je više kao korištenje filera).

U drugom slučaju koristi se pacijentovo vlastito masno tkivo i njegove matične ćelije pomiješane sa stabiliziranom hijaluronskom kiselinom. Eksperimenti na životinjama pokazali su da ovakav koktel omogućava da se veća količina masnog tkiva ukorijeni i zadrži volumen duže vrijeme.

Prvi eksperimenti rađeni su na ljudima kojima su ovom metodom uklonjene bore i povećale su se mliječne žlijezde. Međutim, još uvijek nema dovoljno podataka da bi bilo koji liječnik ponovio ovo iskustvo na svom pacijentu, pružajući mu zagarantovani rezultat.

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 na jedinstvena svojstva matičnih stanica, odnosno njihovu sposobnost proliferacije, usmjerena

diferencijacija, razvoj novih terapijskih pristupa zasnovanih na ćelijskim tehnologijama otvara široke horizonte u različitim oblastima medicine. U vezi sa tako povećanim interesovanjem savremenih naučnika i kliničara za probleme vezane za proučavanje i praktičnu primenu matičnih ćelija, važno je razmotriti 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 su, po njegovom mišljenju, nastali svi višećelijski organizmi. Kasnije, 1877. godine, prelazeći s pitanja evolucije (filogeneze) na proučavanje problema embriologije (ontogeneze), 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 "kontinuirane zametne plazme" Augusta Weismana, koju je predložio 1885. godine, njemački biolog Theodor Boveri (1862-1915), istražujući obrasce oogeneze i spermatogeneze, predložio je da se sve ćelije zametne linije nazovu "matičnim ćelijama". , 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 stabla dala početak mezoderma, dok je druga stvorila zametne (germinativne) ćelije. 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.

Pristalice jedinstvene teorije hematopoeze pretpostavljale 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 koristili su termin "matične ćelije" da definišu progenitorne ćelije sposobne da se diferenciraju u zrela crvena i bela krvna zrnca. Već rano istraživanje u oblastima embriologije i hematologije otkrili su da se SC mogu naći u embriju 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 za ljudski genom.

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. Totipotentanćelije 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- embrionalne ćelije u 9-12 nedelja razvoja, izolovane iz abortivnog materijala.

3. Matične ćelije odraslog organizma:

- Hematopoetske matične ćelije (HSC)) - multipotentne matične ćelije koje stvaraju sve krvne ćelije: krv - eritrociti, B-limfociti, T-limfociti, neutrofili, bazofili, eozinofili, monociti, makrofagi i trombociti Osim u koštanoj srži, GCS se nalaze u sistemskoj cirkulaciji i skeletnih mišića.

- 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- nalazi se u razne vrste tkiva i, prije svega, odgovorni su za obnavljanje svoje stanične populacije; oni se prvi 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- nalaze se u bazalnim slojevima epiderme 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 stanice mogu transformirati u druge vrste tkiva, kao što su živci, mišići, kosti, ćelije krvnih žila ili barem ćelije koje imaju svojstva navedenih.

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

Epitelne matične ćelije digestivnog trakta nalazi se u dubokim naborima crijevnih membrana i može dovesti do različitih tipova stanica probavni trakt.

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 štete po fetus.

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 kćerke ćelije, od kojih je jedna posvećena diferencijaciji u specijaliziranu(e) ćeliju(e), a druga zadržava sve znakove SC, što sprječava potpuno iscrpljivanje SC pula. 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 akutni infarkt miokard;

3) liječenje oboljelih od raka.

Liječenje opekotina i rana- stvaranje umjetne kože uzgojene metodama tkivnog inženjeringa. 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 obnavljanja 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. Hirurško - direktna isporuka SC u tkivo miokarda (npr. u jednom radu posvećenom kliničkim rezultatima ove metode liječenja IM, govori se o primjeni injekcije 1.500.000 autolognih SC koštane srži u peri- zona infarkta).

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;

Može (barem neke) kristalizirati 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. Sastav mnogih virusa, osim proteina i nukleinske kiseline, uključuje ugljikohidrate, lipide i neke druge spojeve.

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 jedne ili više proteinskih molekula - strukturnih jedinica. 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 kontakata imaju međusobno, to je struktura stabilnija i veći može biti kapsid, koji, zauzvrat, može sadržavati veći i složeniji genom.

Enkapsulacija genoma neophodna je virusima, prije svega, za fizičku zaštitu nukleinske kiseline koja je kemijski labilna od utjecaja oštrih okolišnih faktora 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 prodiranje 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 je u tijelu domaćina u latentnom obliku i oslobađa se u periodima relapsa bolesti. Sporo virusne infekcije karakteriše veoma duga period inkubacije koja može trajati godinama.

“Matične ćelije. Izgledi i mogućnosti za njihovu praktičnu upotrebu”

Uvod

Matične ćelije su hijerarhija posebnih ćelija živih organizama, od kojih je svaka naknadno sposobna da se menja (diferencira) na poseban način (tj. da se specijalizuje i dalje razvija kao normalna ćelija). Matične ćelije su sposobne da se dijele asimetrično, zbog čega pri diobi nastaje stanica slična majčinoj (samoreprodukcija), kao i nova stanica koja je sposobna da se diferencira.

Najvažnije svojstvo matične ćelije je da je genetska informacija sadržana u njenom jezgru, takoreći, na „nultoj tački“ reference. Činjenica je da su sve nespolne ćelije živih organizama (somatske ćelije) diferencirane, odnosno da obavljaju neke specijalizovane funkcije: ćelije koštanog tkiva čine kostur, krvne ćelije su odgovorne za imunitet i prenose kiseonik, nervne ćelije provode električnu energiju. impuls. A matična ćelija još nije "uključila" mehanizme koji određuju njenu specijalizaciju. Na „nultoj tački“, njegov genom još nije „pokrenuo“ nijedan program i, što je najvažnije, nije počeo da sprovodi program reprodukcije.

1. And c onda str i ja c matične ćelije

Koncept "matičnih ćelija" prvi put se pojavio u Rusiji početkom prošlog veka. Prvu pretpostavku o postojanju matičnih ćelija izneli su ruski naučnici. Tada je veliki ruski histolog A.A. Maksimov je, proučavajući proces hematopoeze, došao do zaključka o njihovom postojanju. On je u velikoj mjeri predodredio pravac razvoja svjetske nauke u oblasti biologije ćelije. Njegovi radovi postali su svjetski naučni klasici i do danas su jedan od najčešće citiranih radova domaćih istraživača.

Termin "matična ćelija" A.A. Maksimov je još 1908. predložio da se objasni mehanizam brze samoobnavljanja krvnih stanica. Govorio je sa novom teorijom hematopoeze u Berlinu na kongresu hematologa. Upravo se ova godina s pravom može smatrati početkom istorije razvoja istraživanja matičnih ćelija.

Svakog dana u krvi umire nekoliko milijardi ćelija, a zamenjuju ih nove populacije eritrocita, leukocita i limfocita. AA. Maksimov je prvi pogodio da je obnova krvnih stanica posebna tehnologija koja se razlikuje od jednostavnih dioba stanica. Ako se krvna zrnca samoobnavljaju jednostavnom diobom stanica, to bi zahtijevalo gigantsku koštanu srž.

Prvi eksperimenti o praktičnoj upotrebi matičnih ćelija započeti su ranih 1950-ih. Tada je dokazano da je uz pomoć transplantacije koštane srži (glavnog izvora matičnih stanica) moguće spasiti životinje koje su primile smrtonosnu dozu radioaktivnog zračenja.

Bilo je potrebno skoro 20 godina da transplantacija koštane srži uđe u arsenal praktične medicine. Tek kasnih 1960-ih dobijeni su uvjerljivi podaci o mogućnosti primjene transplantacije koštane srži u liječenju akutne leukemije.

Početkom veka naučnici su već sumnjali da u mnogim tkivima postoje ćelije koje doprinose regeneraciji (obnavljanju) ovih tkiva i aktiviraju deobu običnih ćelija.

Sovjetski naučnici Alexander Friedenstein i Iosif Chertkov postavili su temelje nauke o matičnim ćelijama koštane srži, dokazujući da se upravo tamo uglavnom nalazi svojevrsni depo izuzetnih ćelija. Tada je postalo poznato da dio matičnih ćelija migrira u krvi, a nalaze se iu raznim tkivima, posebno u koži i masti.

1970 - Prva transplantacija autolognih (vlastitih) matičnih ćelija. Postoje dokazi da su 1970-ih u bivšem Sovjetskom Savezu "vakcinacije mladih" davane starijim članovima Politbiroa KPSU, ubrizgavajući im preparate matičnih ćelija 2-3 puta godišnje.

1988. - Prvi put su korištene matične ćelije za transplantaciju: dječak koji je podvrgnut operaciji još je živ i zdrav.

1992 - Prva nominalna kolekcija matičnih ćelija. Profesor David Harris je "za svaki slučaj" zamrznuo matične ćelije krvi pupčanika svog prvenca. Danas je David Harries direktor najveće svjetske banke matičnih ćelija iz krvi pupčane vrpce.

1996. - Između 1996. i 2004. godine obavljene su 392 autologne transplantacije matičnih ćelija. Tako je 1996. godine pretežno izvršena transplantacija koštane srži.

1996 - Dokazano je da zračenje uništava ćelije raka, ali i ubija matične ćelije koje su upravo presađene iz koštane srži donora.

1997. - U prethodnih 10 godina urađene su 143 transplantacije krvi pupčanika u 45 medicinskih centara u svijetu. U Rusiji je izvedena prva operacija na onkološkom pacijentu transplantacije matičnih stanica iz krvi pupčane vrpce dojenčadi.

1998. - Prva transplantacija na svetu "imenovanih" matičnih ćelija iz krvi pupčane vrpce devojčici sa neuroblastomom (tumor mozga). Biološko osiguranje je proradilo - dijete je spašeno. Ukupan broj izvršenih transplantacija krvi pupčanika prelazi 600.

Iste godine američki naučnici James Thomson i John Becker uspjeli su izolirati ljudske embrionalne matične ćelije i dobiti njihove prve linije.

1998. godine naučnici su pronašli način da uzgajaju matične ćelije u hranljivom mediju.

1999 - Časopis "Science" prepoznao je otkriće embrionalnih matičnih ćelija kao treći najvažniji događaj u biologiji nakon dekodiranja dvostruke spirale DNK i programa "Ljudski genom".

Godine 1999. između Državnog medicinskog univerziteta u Sankt Peterburgu nazvanog po akademiku I.P. Pavlova i Evropski institut za podršku i razvoj transplantologije potpisali su sporazum prema kojem se na Univerzitetu stvara odjeljenje za transplantaciju koštane srži koje ispunjava sve međunarodne zahtjeve. Poslovnica je otvorena u junu 2000. Glavni cilj je izvršiti transplantaciju hematopoetskih matičnih stanica, uključujući i one od nesrodnih donora.

2000. - U svijetu je obavljeno 1.200 transplantacija matičnih ćelija iz krvi pupčane vrpce, od čega je dvije stotine u srodstvu. Šestogodišnje dijete s Fanconijevom anemijom izliječeno je uz pomoć matičnih ćelija iz krvi pupčane vrpce od svog novorođenog brata. U ovoj priči zanimljivo je da je drugo dijete rođeno nakon vještačke oplodnje (IVF). Među dobijenim embrionima odabran je jedan koji je bio najkompatibilniji sa primaocem i nije sadržavao znakove bolesti.

Iste godine je prikazana sposobnost odraslih hematopoetskih i stromalnih ćelija ljudske koštane srži da se diferenciraju u kardiomiocite i ćelije glatkih mišića, što se koristi u regenerativnoj kardiologiji.

2003. - Časopis Nacionalne akademije nauka Sjedinjenih Država (PNAS USA) objavio je izvještaj da nakon 15 godina skladištenja u tečnom azotu, matične ćelije krvi pupčane vrpce u potpunosti zadržavaju svoja biološka svojstva. Od tog trenutka, kriogeno skladištenje matičnih ćelija počelo se smatrati "biološkim osiguranjem". Svjetska kolekcija matičnih ćelija pohranjenih u teglama dostigla je 72.000 uzoraka. Od septembra 2003. godine u svijetu su već obavljene 2.592 transplantacije matičnih stanica iz krvi pupčane vrpce, od čega je 1.012 za odrasle pacijente.

U izdanju The Lanceta od 4. januara 2003. objavljena su dva izvještaja o rezultatima injekcije autolognih (vlastitih) matičnih ćelija koštane srži kod pacijenata sa teškom anginom pektoris ili infarktom miokarda. Izvor kultiviranih mononuklearnih ćelija bila je koštana srž uzeta iz pacijentovog ilijačnog grebena. Nekoliko mjeseci kasnije, primjećeno je značajno poboljšanje perfuzije miokarda i funkcije lijeve komore.

2004 - Ukupna svjetska zbirka matičnih ćelija iz krvi pupčanika približava se 400.000 uzoraka. U svijetu je obavljeno oko 5.000 transplantacija krvi pupčanika. Poređenja radi, broj transplantacija koštane srži u istom periodu iznosio je oko 85.000.

2005 - Lista bolesti u čijem se liječenju može uspješno primijeniti transplantacija matičnih ćelija dostiže nekoliko desetina. Glavna pažnja posvećena je liječenju malignih neoplazmi, različitih oblika leukemije i drugih bolesti krvi. Postoje izvještaji o uspješnoj transplantaciji matičnih ćelija kod bolesti kardiovaskularnog i nervnog sistema. Razvijeni su međunarodni protokoli za liječenje multiple skleroze. Multicentrične studije se provode u liječenju infarkta miokarda i zatajenja srca. Traže se pristupi liječenju moždanog udara, Parkinsonove i Alchajmerove bolesti.

Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za 2007. dobili su tri naučnika: Amerikanci Mario Capecchi i Oliver Smithies i Britanac Martin Evans. Dobili su nagradu za svoja dostignuća u genski usmjerenoj mutagenezi kod miševa koristeći embrionalne matične stanice. Prema saopštenju za javnost nagrađivanog Instituta Karolinska (Švedska), Capecchi, Evans i Smithies su došli do nekih revolucionarnih otkrića koja su dovela do razvoja selektivnih tehnika utišavanja jednog gena koje se mogu koristiti za liječenje raka, dijabetesa, kardiovaskularne bolesti i neurodegenerativne bolesti.

2. Koncept c matične ćelije

Matične ćelije mogu dovesti do bilo koje tjelesne ćelije - kože, živaca i krvnih stanica. U početku se vjerovalo da takvih ćelija u odraslom organizmu nema i da postoje samo u vrlo ranom periodu embrionalnog razvoja. Međutim, 70-ih godina A.Ya. Friedenstein i saradnici su otkrili matične ćelije u mezenhimu (stromi) koštane srži “odrasle”; kasnije su nazvane stromalne ćelije.

U našem tijelu ima vrlo malo matičnih ćelija: u embrionu - 1 ćelija na 10 hiljada, u osobi od 60-80 godina - 1 ćelija na 5-8 miliona.

Istovremeno su se pojavili radovi koji su dokazali prisustvo matičnih stanica u gotovo svim organima odraslih životinja i ljudi. S tim u vezi, uobičajeno je da se matične ćelije dele na embrionalne matične ćelije (izolovane iz embriona u fazi blastociste, veoma ranoj fazi razvoja, kada još nema tkiva ili zarastanja organa) i regionalne matične ćelije (izolovane iz organa odraslih ili iz organa kasnijih embriona). faze) koje zadržavaju svojstva embrionalnih ćelija, o čemu svjedoče embrionalni proteinski markeri koji se nalaze u njima.

Matične ćelije se mogu izolovati i uzgajati u kulturi tkiva. U ovom slučaju nastaju sferni ćelijski saradnici: nakupine embrionalnih ćelija nazivaju se embrionalna tijela, a neuronske neurosfere.

Sposobnost proizvodnje različitih tipova ćelija (pluripotencija) čini matične ćelije najvažnijom rezervom za oporavak u tijelu, koja se koristi za zamjenu defekata koji nastaju uslijed određenih okolnosti.

Biolozi su bili posebno iznenađeni prisustvom matičnih ćelija u centralnom nervnom sistemu. Kao što je poznato, same nervne ćelije gube svoju sposobnost reprodukcije već u najranijoj fazi neuralne diferencijacije (faza neuroblasta). I matične ćelije, kao odgovor na različite lezije nervnog tkiva, počinju da se dele, nakon čega sledi diferencijacija u nervne i glijalne ćelije. Izolovane neuralne matične ćelije također se mogu transformirati u druge derivate.

Matične ćelije mogu se otkriti posebnim metodama. Činjenica je da se u "nativnim" matičnim stanicama i njihovim derivatima sintetiziraju specifični proteini koji se otkrivaju imunohistokemijskim tehnikama. Za svaki protein se dobijaju antitela koja su obeležena fluorescentnom bojom. Ovaj reagens otkriva proteine ​​prisutne u matičnim ćelijama u različitim fazama razvoja. Dakle, neuralne matične ćelije sadrže protein nestin, kao što je prikazano na slici 2. Kada uđu na put specijalizacije, u njima se pojavljuje novi protein, vimentin. Ako se stanice razvijaju u neuronskom smjeru, tada se sintetiziraju odgovarajući markirajući proteini – neurofilament, b3-tubulin, enolaza i drugi. Kada se stanice specijaliziraju kao pomoćne, glijalne, pojavljuju se i drugi markeri, na primjer, glija fibrilarni kiseli protein, S-100 protein i drugi.

Citoplazma koja sadrži nestin fluorescira zelenom bojom, nuklearni materijal fluorescira plavom bojom.

Koren hijerarhije matičnih ćelija je totipotentna zigota. Prvih nekoliko podjela zigota zadržava totipotencija, a ako se izgubi integritet embrija, to može dovesti do pojave monozigotnih blizanaca. Grane hijerarhije uključuju pluripotentne (svemoćne) i multipotentne (blastne) matične ćelije. Listovi (krajnji elementi) hijerarhije su zrele unipotentne ćelije tjelesnih tkiva.

Niše matičnih ćelija su mesta u tkivu gde se matične ćelije stalno talože, dele se po potrebi za dalju diferencijaciju.

Matične ćelije se razmnožavaju dijeljenjem kao i sve ostale ćelije. Razlika između matičnih ćelija je u tome što se one mogu dijeliti neograničeno, dok zrele stanice obično imaju ograničen broj ciklusa diobe.

Kada matične ćelije sazrevaju, prolaze kroz nekoliko faza. Kao rezultat toga, tijelo ima brojne populacije matičnih ćelija različitim stepenima zrelost. U normalnom stanju, što je ćelija zrelija, manja je verovatnoća da će se razviti u drugu vrstu ćelije. Međutim, to je moguće zahvaljujući fenomenu ćelijske transdiferencijacije.

DNK u svim ćelijama jednog organizma (osim spola), uključujući i matične ćelije, je isti. Ćelije različitih organa i tkiva, kao što su koštane ćelije i nervne ćelije, razlikuju se samo po tome koji su geni uključeni, a koji isključeni, odnosno po regulisanju ekspresije gena, na primer, metilacijom DNK. U stvari, spoznajom postojanja zrelih i nezrelih ćelija, otkriven je novi nivo kontrole ćelija. Odnosno, genom svih ćelija je identičan, ali je način rada u kojem se nalazi različit.

AT razna tijela i tkiva odraslog tijela, postoje djelimično zrele matične ćelije, spremne da brzo sazriju i pretvore se u ćelije željenog tipa. Zovu se blast ćelije. Na primjer, djelomično zrele moždane stanice su neuroblasti, kosti su osteoblasti i tako dalje. Diferencijaciju mogu potaknuti i unutrašnji i vanjski uzroci. Svaka stanica reagira na vanjske podražaje, uključujući posebne citokinske signale. Na primjer, postoji signal (supstanca) koji služi kao znak prenaseljenosti. Ako ima puno ćelija, onda ovaj signal inhibira diobu. Kao odgovor na signale, ćelija može regulisati ekspresiju gena.

Uloga matičnih ćelija postaje jasna kada se uzme u obzir razvoj ljudskog tela, prikazan na slici 3. Ovaj razvoj počinje oplodnjom jajeta i formiranjem zigota, iz kojeg nastaje čitav organizam. Oplođeno jaje je totipotentno – ima neograničen potencijal u smislu da je samo ono dovoljno za formiranje i razvoj. normalan fetus pod odgovarajućim uslovima. U prvim satima nakon oplodnje, dijeli se sa stvaranjem identičnih totipotentnih stanica, a svaka od njih, usađena u maternicu žene, može dovesti do razvoja fetusa. Otprilike četiri dana nakon oplodnje, kada je prošlo nekoliko ciklusa diobe stanica, totipotentne stanice počinju se specijalizirati formiranjem sferne strukture koja se naziva blastocista. Blastocista ima spoljašnji sloj i unutrašnju šupljinu u kojoj se formira unutrašnja ćelijska masa. Iz vanjskog sloja razvijaju se posteljica i druge potporne strukture neophodne za formiranje fetusa, a iz unutrašnje ćelijske mase razvijaju se gotovo svi organi i tkiva samog fetusa. Ćelije unutrašnje ćelijske mase su pluripotentne - njihovo prisustvo je neophodan, ali ne i dovoljan uslov za formiranje fetusa. Ako se implantiraju u matericu žene, trudnoća neće nastupiti.

Pluripotentne ćelije podliježu daljnjoj specijalizaciji kako bi formirale matične stanice, koje daju još više specijalizirane stanice sa specifičnim funkcijama. Tako se iz hematopoetskih (hematopoetskih) matičnih ćelija razvijaju eritrociti, leukociti i trombociti, a iz matičnih ćelija kože razni tipovi ćelija ovog tkiva. Za matične ćelije se kaže da su pluripotentne. Pluripotentne matične ćelije prisutne su ne samo u embriju, već iu tijelu novorođenčeta i odrasle osobe. Dakle, hematopoetske matične stanice, koje se nalaze uglavnom u koštanoj srži, kao iu maloj količini koja cirkulira u krvi, odgovorne su za stalno stvaranje novih krvnih stanica koje zamjenjuju uništena, a taj proces se nastavlja tijekom cijelog života.

3. Embrionalne matične ćelije

Embrionalne matične ćelije (ESC) se formiraju iz unutrašnje ćelijske mase u ranoj fazi embrionalnog razvoja - blastociste. Ljudski embrion dostiže stadijum blastociste u fazi od 4-5 dana nakon oplodnje, ljudska blastocista se sastoji od 50-150 ćelija.

Embrionalne matične ćelije su pluripotentne. To znači da se mogu razlikovati u sva tri primarna klica: ektoderm, endoderm i mezoderm. Na ovaj način nastaje više od 220 vrsta ćelija. Svojstvo pluripotentnosti razlikuje embrionalne matične ćelije od pluripotentnih ćelija, koje mogu dovesti do samo ograničenog broja tipova ćelija. U nedostatku poticaja za diferencijaciju in vitro, embrionalne matične stanice mogu održati pluripotentnost kroz mnoge diobe stanica. Prisustvo pluripotentnih ćelija u odraslom organizmu ostaje predmet naučne rasprave, iako su studije pokazale da je moguće formirati pluripotentne ćelije od fibroblasta odraslih ljudi.

Zbog plastičnosti i potencijalno neograničenog potencijala za samoobnavljanje, embrionalne matične ćelije imaju izglede za primjenu u regenerativnoj medicini i zamjeni oštećenih tkiva. Međutim, trenutno nema medicinska upotreba embrionalne matične ćelije. Matične ćelije odraslih i matične ćelije kičmene moždine koriste se za liječenje raznih bolesti. Neke bolesti krvi i imunološkog sistema (uključujući genetske) mogu se izliječiti takvim neembrionalnim matičnim stanicama. Razvijaju se terapije matičnim ćelijama za patologije kao što su onkološke bolesti, juvenilni dijabetes, Parkinsonov sindrom, sljepoća i poremećaji kičmene moždine

Postoje i etički i tehnički izazovi povezani s transplantacijom hematopoetskih matičnih stanica. Ovi problemi su povezani, između ostalog, sa histokompatibilnošću. Takvi problemi se mogu riješiti korištenjem vlastitih matičnih stanica ili terapijskim kloniranjem.

Totipotencija - sposobnost formiranja bilo koje od približno 350 vrsta ćelija u tijelu (kod sisara).

Homing je sposobnost matičnih stanica, kada se unesu u tijelo, da pronađu područje oštećenja i tamo fiksiraju, obavljajući izgubljenu funkciju.

Faktori koji određuju jedinstvenost matičnih ćelija nisu locirani u jezgru, već u citoplazmi. Ovo je višak mRNA svih 3 hiljade gena koji su odgovorni za rani razvoj embrija.

Trenutno su ljudske pluripotentne ćelijske linije izvedene iz dva izvora korištenjem metoda koje su razvijene na životinjskim modelima:

a) Pluripotentne ćelije se izoluju direktno iz unutrašnje ćelijske mase ljudskog embriona u fazi blastociste. Sam embrionalni materijal dobijen je u velikim količinama za kliničke, a ne za istraživačke svrhe za vantjelesnu oplodnju, svaki put tražeći dozvolu za njegovu upotrebu od oba donora. Ćelije unutrašnje ćelijske mase su kultivisane i dobijena je pluripotentna ćelijska linija.

b) Druga grupa istraživača je izolovala pluripotentne ćelije iz fetalnog tkiva. Dozvolu za to dala su oba supružnika nakon što su i sami odlučili da prekinu trudnoću. Ćelije su odabrane iz područja fetusa koje je trebalo da se razvije u jajnike ili testise.

Iako su pluripotentne ćelije u dva slučaja bile iz različitih izvora, rezultirajuće ćelijske linije su bile identične.

Drugi način za dobijanje pluripotentnih ćelija može biti metoda zasnovana na transferu jezgra somatske ćelije u enukleisanu (bez jezgra) jajnu ćeliju. Odgovarajući eksperimenti su već izvedeni na životinjama. Samo jaje sa novim nukleusom i njegovi neposredni „potomci“ sposobni su, pod odgovarajućim uslovima, da se razviju u punopravan organizam, odnosno titopotentni su. Oni formiraju blastocistu, koja služi kao izvor pluripotentnih ćelija.

Izolirane ljudske pluripotentne ćelije su vrlo vrijedan materijal za istraživače i kliničare. Eksperimenti sa njihovom upotrebom mogu pomoći da se razumeju najsloženiji procesi razvoja ljudskog tela, a pre svega šta tačno utiče na odluku ćelije da pređe iz faze rasta i deobe u fazu diferencijacije. To je poznato ključna tačka ovdje je "uključivanje" i "gašenje" određenih gena, ali malo znamo o samim genima io tome koji događaji prethode njihovom prebacivanju. Shvativši normalno funkcioniranje ćelije, moći ćemo razumjeti koji kvarovi u njenom radu dovode do fatalnih posljedica za tijelo.

Izolacija ljudskih pluripotentnih stanica otvara nove mogućnosti za istraživače uključene u potragu za novim lijekovima i njihovo testiranje. Različite ćelijske linije (na primjer, ćelijske linije raka) se već koriste u tu svrhu, a pluripotentna ćelijska kultura omogućava testiranje na nekoliko tipova ćelija odjednom. Ovo ne zamjenjuje testiranje na nivou cijelog organizma, ali uvelike olakšava potragu za novim lijekovima.

Jedna od najimpresivnijih primjena ljudskih pluripotentnih stanica je u takozvanoj "ćelijskoj terapiji". Mnoge ljudske bolesti uzrokovane su kvarom stanica ili cijelih organa, a danas se metoda transplantacije koristi za otklanjanje defekta u takvim slučajevima. Nažalost, često su oštećenja višestruka, te nije moguće zamijeniti sve zahvaćene organe. Pluripotentne ćelije stimulisane da se diferenciraju formiranjem strogo specijalizovanih ćelija mogu poslužiti kao obnovljivi izvor neporaženih ćelija koje zamenjuju defektne ćelije koje su otkazale. To otvara široke mogućnosti za liječenje širokog spektra ljudskih bolesti, uključujući tako ozbiljne kao što su Parkinsonova bolest, Alchajmerova bolest, kardiovaskularne bolesti, reumatoidni artritis, dijabetes i dr.

Unatoč obećanju opisanog pristupa, proći će dosta vremena prije nego što se može primijeniti u klinici. Prvo, potrebno je otkriti koji događaji prethode prelasku ćelije u ljudskom tijelu u fazu diferencijacije; tek tada ćemo moći namjerno promijeniti tok događaja kako bismo iz pluripotentnih stanica dobili upravo one koje su potrebne za transplantaciju. Drugo, prije unošenja kultiviranih stanica u ljudski organizam, treba riješiti problem imunološkog odbacivanja. Budući da pluripotentne ćelije uzete iz blastociste ili fetalnog tkiva vjerovatno neće biti identične onima primatelja, potrebno je naučiti kako ih modificirati da bi se ta razlika svela na minimum ili stvorila banka tkiva.

U nekim slučajevima, problem nekompatibilnosti može se riješiti metodom prijenosa jezgre somatskih stanica. Pretpostavimo da pacijent pati od progresivne srčane insuficijencije. Ako od njega uzmemo bilo koju somatsku ćeliju i uvedemo njeno jezgro u enukleirano jaje primaoce, dobićemo himerno jaje u kojem je gotovo sav genetski materijal identičan onom pacijenta. Od njega se može dobiti blastocista, a zatim se odabirom ćelija unutrašnje ćelijske mase dobiti pluripotentne ćelije. Potonji se mogu stimulirati da proizvedu stanice srčanog mišića genetski identične normalnim stanicama pacijenta i implantirati u pacijenta bez potrebe da se on ili ona podvrgavaju teškoj imunosupresivnoj terapiji.

Još impresivnija primjena ljudskih matičnih stanica je ex vivo genska terapija. U tom slučaju moguće je u pacijentovo tijelo unijeti ne obične matične stanice, već genetski modificirane, koje zamjenjuju defektne stanice ili nadoknađuju nedostatak produkta gena koji je uključen u genom infuziranih stanica. Matične ćelije se mogu dobiti od samog pacijenta ili od kompatibilnih donatora. Međutim, treba napomenuti da ex vivo genska terapija korištenjem ljudskih matičnih stanica čini tek prve korake. Mnogo je realnije korištenje modificiranih embrionalnih matičnih stanica za stvaranje transgenih životinja. Odgovarajući eksperimenti se već naširoko provode na miševima. Prvo, embrionalne matične ćelije se dobijaju iz unutrašnje ćelijske mase mišje blastociste. Oni su genetski modifikovani (transformisani) korišćenjem vektora koji nosi željeni gen (transgen), kultivisani i odabrani na ovaj ili onaj način. Populacija transficiranih ćelija se ponovo kultiviše i uvodi u blastociste, koje se potom implantiraju u matericu "surogat" majke. Ukrštanjem životinja koje nose transgen u ćelijama zametne linije miša, dobija se transgena linija miša. U genom matične ćelije moguće je ne samo ubaciti koristan gen koji kodira neki proizvod neophodan organizmu, već i onemogućiti (“nokautirati”) gen koji kodira, na primjer, neku vrstu toksina. Transgeni miševi s poremećajima u određenom genu naširoko se koriste kao model za proučavanje ljudskih bolesti molekularnom nivou.

4. Odrasle matične ćelije

Pluripotentne matične ćelije prisutne su u nekim tkivima odraslog organizma. Oni služe kao izvor ćelija različitih tkiva koja su prirodno van reda. Ove ćelije se ne nalaze u svim tipovima tkiva, ali treba napomenuti da istraživanja u ovoj oblasti tek počinju. Tako se donedavno vjerovalo da se nervne ćelije ne regenerišu, ali su poslednjih godina iz nervnog tkiva odraslih miševa i pacova izolovane matične ćelije nervnog tkiva. Relevantne ljudske studije o poznatih razloga teško, a ipak se takve ćelije nalaze u odgovarajućem fetalnom tkivu, a osim toga, ćelije slične matičnim ćelijama nervnog tkiva nalaze se u mozgu pacijenta sa epilepsijom, čiji je deo uklonjen tokom operacije.

Donet je novi i veoma važan zaključak: embrionalne ćelije sa visokim potencijalom za razvoj takođe su očuvane u odraslom organizmu. Štaviše, oni predstavljaju najvažniju kariku u lancu reparativnih procesa, za šta se ranije nije sumnjalo. Dakle, u embrionalnim ćelijama opisanim 1970-ih u jetri odraslog miša nije se pretpostavljalo da imaju tako visok potencijal za razvoj i da aktivno učestvuju u reparaciji.

U toku ćelijske diobe iz matičnih stanica nastaju ćelije majke i kćeri. Majčinske se koriste za samoodržavanje populacije, dok ćerke ili „izlaze“ u kambijalnu ćeliju ili direktno u diferencijaciju. Matična ćelija zadržava svojstva ranih embrionalnih ćelija – pluripotentnost, dok kambijalna ćelija gubi tu sposobnost i proizvodi samo regionalne strukture.

Tako je napravljen veliki iskorak u proučavanju procesa oporavka. Ali još mnogo toga treba učiniti da se razumiju suptilni mehanizmi ponašanja matičnih ćelija i da se pronađe prilika da se ovo znanje iskoristi u kliničkoj praksi.

Do nedavno je bilo malo dokaza da pluripotentne matične ćelije sisara, kao što su hematopoetske matične ćelije, mogu promeniti svoj tok razvoja i dovesti do ćelija kože, ćelija jetre ili bilo koje druge specijalizovane ćelije osim krvnih. Međutim, eksperimenti provedeni posljednjih godina na životinjama pokazali su da je prerano tome stati na kraj. Utvrđeno je da neke životinjske matične ćelije, koje su se ranije smatrale strogo specijaliziranim, mogu promijeniti svoju specijalizaciju pod određenim uvjetima. Na primjer, matične ćelije nervnog tkiva miša ubrizgane u koštanu srž bile su u stanju da se diferenciraju u različite krvne ćelije, dok se matične ćelije pronađene u koštanoj srži štakora mogu diferencirati u ćelije jetre. Ovi impresivni eksperimenti pokazuju da su, pod određenim uslovima, matične ćelije fleksibilnije nego što se mislilo.

Podsticaj za proučavanje ljudskih matičnih ćelija je to što one imaju velike mogućnosti kako sa čisto naučnog gledišta tako i u smislu njihove upotrebe u ćelijskoj terapiji. Prije svega, govorimo o prednostima koje daje njihova upotreba u transplantaciji. Kada bi bilo moguće dobiti matičnu ćeliju od odrasle osobe, stimulirati njenu diobu i promijeniti njenu specijalizaciju, ona bi se mogla unijeti u tijelo donora bez straha od odbacivanja. Takav pristup mogao bi otkloniti potrebu za korištenjem ljudskih embrionalnih ili fetalnih matičnih stanica, što je praksa koju javnost ne voli zbog etičkih razloga.

Međutim, uprkos svim obećanjima, ova metoda se suočava sa ozbiljnim problemima. Prvo, matične ćelije se ne nalaze u svim vrstama tkiva odraslih. Dakle, matične ćelije srčanog mišića i otočića pankreasa nisu pronađene. Drugo, čak i ako se pronađu takve ćelije, prisutne su u tkivima u vrlo malim količinama i teško ih je izolovati i pročistiti, a sa godinama postaju još manje.

Da bi odrasle matične ćelije mogle da se koriste za sopstveni tretman, prvo se moraju dobiti od datog pacijenta, a zatim kultivisati da bi se postigla dovoljno visoka gustoća da bude dovoljna za terapiju. Međutim, postoje slučajevi kada bolest jednostavno ne daje vremena za izvođenje svih ovih procedura, a osim toga, ako je bolest genetske prirode, vjerovatno će biti pogođene i matične stanice. Postoje indikacije da se odrasle matične ćelije ne dijele tako brzo kao fetalne matične stanice i da izgleda da njihova DNK sadrži više abnormalnosti.

Upotreba "odraslih" matičnih ćelija za proučavanje ranih faza ćelijske specijalizacije takođe ne izgleda mnogo obećavajuće, budući da su ove ćelije već prešle dug put u jednom pravcu. Osim toga, ne može se dobiti više od 3-4 vrste tkiva iz jedne linije "odraslih" matičnih ćelija. Prije nego što odgovorimo na pitanje kakve matične stanice trebate imati da biste se izborili sa ovom ili onom novom bolešću, apsolutno je potrebno istražiti potencijal "odraslih" matičnih stanica i uporediti ga s potencijalom pluripotentnih stanica.

5. Analiza str gen oli u diff str enci str ovke

Sposobnost bilo koje matične ćelije da proizvede različite tipove ćelija čini ih veoma pogodnim sistemom za proučavanje molekularno genetskih događaja koji određuju specifičnu diferencijaciju ćelija. Zaista, izolacijom čistih matičnih ćelija, onda se mogu analizirati funkcije gena odgovornih za uzastopne faze diferencijacije.

Posebno se pokazalo da se vrijeme uzastopne aktivacije gena koji kontroliraju razvoj poklapa i kod postimplantacijskih embrija iu kulturi embrioidnih tijela. To znači da su matične ćelije zaista dobar eksperimentalni model za proučavanje molekularnih mehanizama specijalizacije ćelija.

Analiza kultura matičnih ćelija metodom molekularnog genetskog mikromreža (microarray), kojom se procjenjuje broj funkcionalno aktivnih gena, pokazala je da se u jednom mezenhimskom klonu matične stanice sintetizira najmanje 1200 šablonskih RNK ​​(mRNA). Različite matične ćelije sadrže sličan skup prethodno sintetiziranih mRNA (kopije mnogih gena), ali postoje i specifične RNK. Istovremeno je utvrđeno da stromalne matične stanice hematogenog (krvotvornog) tkiva odraslih sadrže gotovo cijeli skup mRNA koje funkcioniraju u zametnim listovima iu fazi organogeneze. Identifikovane su i mRNK ključnih gena koji regulišu sazrevanje ćelija svih zametnih slojeva: mezenhimskog i mezodermnog porekla, kao i entoderma i ektoderma. Većina mRNA regulatornih gena već je prisutna u jajnoj stanici i zametnim stanicama.

Shodno tome, u matičnim ćelijama se manifestuje opšti princip ontogeneze – rad gena sa „napredkom“, odnosno sinteza onih mRNA koje će biti potrebne u mnogo kasnijim fazama razvoja.

6. Genes-go c ognjište i p str diffe problem str enci str ovs

Brojni podaci dobijeni tokom proučavanja matičnih ćelija omogućili su preciziranje organizacije odgovarajućih genskih mreža. Konkretno, moguće je identificirati načine interakcije između takozvanih master gena i slave gena. Gospodari su ključni geni koji određuju specifičnosti razvoja datog tkiva ili organa, robovi su kaskade strukturnih gena (pokrenuti master geni) koji osiguravaju sintezu tkivno specifičnih proteina i, shodno tome, formiranje određenog organa ili tkiva.

Upotreba matičnih ćelija u razvojnoj biologiji omogućila je da se potvrdi postojanje master gena koji pokreću genske kaskade koje određuju specijalizaciju čitavih organa, zametnih slojeva i pojedinačnih tipova ćelija. Ovaj univerzalni obrazac svojstven je svim životinjama. Dakle, Drosophila ima gen bezoka (bezočivost), koji određuje razvoj oka. Ako je prisiljen da radi na neobičnom mjestu, tada se oči mogu pojaviti na trbuhu, na nogama, na krilu i na bilo kojem drugom mjestu, kao što je prikazano na slici 6. Sisavci također imaju sličan gen Pax6. Uveden u genom Drosophila, daje isti efekat kao i vlastiti gen domaćina. Sve ovo svedoči o univerzalnosti dejstva master gena.

Gen pdf-1 djeluje kao okidač koji pokreće razvoj pankreasa; gen HOX-11 je odgovoran za razvoj slezene, gen Crypto je odgovoran za razvoj srca, a mutacije gena HOXD13 dovode do polidaktilije gornjih i donjih ekstremiteta kod ljudi. Glavni geni su takođe poznati po pojedinačnim zametnim slojevima. Dakle, mutacija casanova gena blokira razvoj cijelog endoderma, dok Brachiury i zeta-globin geni blokiraju razvoj mezoderma.

Konačno, prema signalu odgovarajućih master gena, formiraju se specijalizovana tkiva i tipovi ćelija. Na primjer, gen Wn17 pokreće sazrijevanje alveolarnog epitela. U našoj laboratoriji, zajedno sa laboratorijom V. Tarabykin (Univerzitet u Göttingenu), otkrivena je nova grupa neurogena neophodnih za formiranje neurona u petom-šestom sloju moždane kore.

Moguće je da određenu regulatornu ulogu u diferencijaciji matičnih ćelija imaju kratke ponavljajuće sekvence, mikro- ili minisatelit. Dakle, O.V. Podgornaya je otkrila prisustvo proteina čije specifično vezivanje za tandem ponavljanja određuje karakteristike trodimenzionalne organizacije hromatina. Kao što je poznato, specifičnost rada gena zavisi od ove organizacije. To znači da stanje sistema ponavljajućih sekvenci (njihova nedovoljna replikacija, smanjenje ili hiperreplikacija) može igrati važnu ulogu u diferencijaciji matičnih ćelija.

Danas je očigledno da je individualni razvoj regulisan hijerarhijski organizovanim sistemom genskih ansambala (mreža). Matične ćelije pomažu da se razumeju karakteristike takve regulacije. U tom smislu, rekonstrukcija struktura organa in vitro na bazi matičnih ćelija je od velikog interesa. Tako su M. Tomooka i saradnici dobili strukture slične neuralnoj cijevi od matičnih nervnih ćelija; Slični eksperimenti sa disociranim hipokampalnim ćelijama su izvedeni na Institutu za mozak Ruske akademije medicinskih nauka od strane I.V. Viktorov. Također se pokušavaju uzgajati ćelije u posebnim kolonama kako bi se dobile strukture nalik na organe i koristile ih u klinici. Ovakve studije su vrlo obećavajuće kako za rješavanje fundamentalnih problema tako i za praktičnu upotrebu u genskoj i ćelijskoj terapiji.

7. Kambijalne ćelije

Odavno je poznato da gotovo svako tkivo u tijelu ima zalihe takozvanih kambijalnih ćelija, koje obnavljaju njegov ćelijski sastav, neprestano se topeći od funkcionalnog preopterećenja ili bolesti. Sa tako velikom pažnjom na matične ćelije, nije ni čudo što su kambijalne ćelije zaboravljene. U međuvremenu, kambijalne ćelije su direktni učesnik u procesima oporavka u tkivima. Jasan primjer za to su ćelije sloja za rast kože, koje nadopunjuju stalno potrošenu rezervu zrelih ćelija kože koje se više ne dijele. Štaviše, prije otkrića matičnih stanica, raspravljalo se samo o takvoj metodi reparacije. U nervnom tkivu nema kambijalnih ćelija sposobnih za reprodukciju. Ali postoji rezerva mladih ćelija - neuroblasta, koji svojom diferencijacijom kompenzuju različite defekte, održavajući tako funkcionalni kapacitet odgovarajućeg dela mozga ili perifernog nervnog sistema.

Rješavanje pitanja odnosa između matičnih i kambijalnih ćelija je ne samo od fundamentalne, već i od praktične važnosti. Proučavanje matičnih ćelija u različitim eksperimentalnim uslovima, bez sumnje, pomoći će u pronalaženju odgovora i omogućiti nam da u novom svjetlu predstavimo suptilne mehanizme procesa oporavka koji se odvijaju u tijelu. Takav rad je već započeo, posebno na matičnim stanicama epitelnog omotača kože. Rezultati su kontradiktorni i izazivaju rasprave.

U ovom slučaju treba uzeti u obzir da je u samoj početnoj fazi diferencijacije uključeno nekoliko programa sa različitim stupnjevima efikasnosti, a sudbina ćelija još nije jednoznačno odlučena. Na primjer, u neuroblastu u razvoju koji se diferencira u kateholaminergičkom smjeru, ne sintetišu se samo mRNA za komponente kateholaminergičkog sistema, već i mRNA za komponente holinergičkog sistema. Ako se u određenom trenutku razvoja kateholaminergička meta koju inervira određena stanica promijeni u kolinergičku, tada će se dotadašnja intenzivnija sinteza "kateholaminergičkih" RNK početi usporavati i prevladat će sinteza "kolinergičkih" RNK. . Kao rezultat toga, doći će do svojevrsnog reprogramiranja ćelije na novi put razvoja.

Matične ćelije koje se nalaze u bodljikavom sloju epiderme kože, čije se ćelije više ne dijele i aktivno se specijaliziraju, mogu biti samo „migranti“ iz žarišta matičnih stanica. Takve ćelije se mogu sresti u diferencirajućem autonomnom nervnom sistemu ljudskih embriona. Drugim riječima, situacija s "transformacijama" matičnih stanica i njihovim odnosom sa kambijalnim stanicama nije tako jednostavna kao što se na prvi pogled čini.

Ideje o ćelijskoj diferencijaciji s otkrićem matičnih stanica nisu se promijenile. Prvo, diferencijacija bilo koje matične ćelije se odvija prema zakonima formulisanim za diferencijaciju ćelija uopšte. To je vrijednost matičnih ćelija kao modela sistema. Drugo, ćelije, uključujući matične ćelije, počevši sa diferencijacijom, gube sposobnost dijeljenja, barem u završnim fazama. I, konačno, proučavanje ponašanja matičnih ćelija nije uzdrmalo ideju o stabilnosti i nepovratnosti diferencijacije ćelija: neuron se nikada neće dobiti iz fibrocita, plazma ćelije ili parijetalne ćelije želuca, a ćelija kože nikada neće nastati iz neurona. Teza da je matična stanica sposobna za razne vrste transformacija ni na koji način ne krši ovo pravilo, već samo pokazuje multipotentnost svojstvenu ranim embrionalnim stanicama. U fazi terminalne diferencijacije, stanica poprima stabilno stanje i gubi sposobnost dijeljenja i podvrgavanja raznim transformacijama.

8. Metode za dobijanje matičnih ćelija

Glavne metode za dobijanje matičnih ćelija u ćelijskoj medicini su:

Izolacija i reprodukcija ljudskih matičnih ćelija (autologne matične ćelije);

Matične ćelije iz krvi pupkovine (krv placente);

Upotreba abortivnih materijala (fetalne matične ćelije).

Obećavajućim se smatra i upotreba matičnih ćelija iz masnog tkiva.

Izolacija i očuvanje matičnih ćelija iz krvi pupkovine novorođenčeta može se smatrati oblikom zdravstvenog osiguranja ili zaštite. Jednom dobijene, matične ćelije se mogu čuvati decenijama. Oni mogu biti potrebni u slučaju teške bolesti.

Matične ćelije (uz rijetke izuzetke) ne "liječe" bolest. Njihova uloga je da obnove koštanu srž, krv i imunološki sistem pacijenta nakon kombinovanog liječenja osnovne bolesti. Najveći uspjesi postiže tretmanom matičnim ćelijama maligne neoplazme, sistemski imunološki poremećaji i neka metabolička oboljenja.

Regionalne matične ćelije mogu se dobiti kako iz embrija i fetusa, tako i iz tkiva odraslog organizma (na primjer, koštana srž, periferna krv). Dakle, trenutno se prema načinu dobijanja razlikuju 2 grupe matičnih ćelija:

1. alogene matične ćelije (dobivene iz donora),

2. autologne ili vlastite matične ćelije.

9. Alogene matične ćelije

Transplantacija fetalnih ćelija jetre prvi put je izvršena 1961. godine, a do sada postoji dovoljno svjetskog iskustva u njihovoj upotrebi.

Pluripotentne ćelije čine dvije populacije. Prva je masa ćelija koja se nalazi unutar embrija, a kasnije formira različite organe budućeg organizma; druga - buduće zametne ćelije - prvo se nalazi unutar žumanjčane vrećice, a kasnije migrira u formiranje genitalija.

Kasnije se pluripotentne stanice nastavljaju diferencirati, pretvarajući se u specijalizirane matične stanice - multipotentne. Neki od njih mogu formirati različite krvne ćelije, drugi - neurone i glijalne ćelije. nervni sistem, treći - razne ćelije kože. Međutim, upotreba materijala fetalnih stanica može biti nesigurna u smislu kontaminacije raznim vrstama infektivnih agenasa(virusne i mikrobne infekcije). Takođe je poznato da matične ćelije dobijene iz embriona i fetusa, kada se usade u telo, često počinju da eksprimiraju sopstvene antigene histokompatibilnosti klase 2 i potom bivaju uništene. imunološki sistem primalac.

10. Autologne ili vlastite matične ćelije

Istorija proučavanja regionalnih matičnih ćelija počela je pre 40 godina. Ruski naučnici A.Ya. Friedenstein i I.L. Chertkov je opisao da se koštana srž sastoji od dva tipa matičnih ćelija. Jedna populacija, koja se zove hematopoetske matične ćelije, formira sve vrste krvnih zrnaca. Takođe se mogu diferencirati u ćelije mozga, jetre i krvnih sudova. Druga populacija, nazvana stromalne (mezenhimalne) matične ćelije koštane srži, opisana je nekoliko godina kasnije. U poređenju sa hematopoetskim, ima ih vrlo malo u koštanoj srži, a oni su složeniji dugovječni sistemi koji se vrlo rijetko ažuriraju. Kako su pokazala nedavna istraživanja, stromalne ćelije, osim što se nalaze u malim količinama u različitim organima i tkivima, kao i prekursori krvnih stanica, stalno kruže krvotokom.

Ove ćelije su sposobne da se diferenciraju u ćelije hrskavice, kostiju, mišića, masnog tkiva, tkiva jetre i kože. Štaviše, oni zadržavaju sposobnost za takve transformacije čak i kada uzgajaju koloniju iz jedne stromalne ćelije.

U slučaju teškog oštećenja, tijelu nedostaju vlastite stromalne stanice. Može se pomoći uvođenjem stromalnih stanica izvana. Odnosno, moguće je uzgajati veliki broj stromalnih stanica, a zatim ih, uz pomoć posebnih signalnih supstanci, usmjeriti "pravim putem" - za obnovu oštećenih tkiva.

Stromalne matične ćelije se široko koriste za liječenje reumatoloških bolesti, u kardiohirurgiji i ortopediji, u estetskoj hirurgiji, neurologiji, kardiologiji, dijabetologiji, rekonstruktivnu hirurgiju, u regenerativnoj medicini.

Za razliku od embrionalnih stromalnih matičnih stanica, vlastita regenerativna rezerva tijela je dokazana prirodom. Ne postoji rizik od imunološkog odbacivanja vlastitih stromalnih stanica. Upotreba stromalnih ćelija je također besprijekorna sa moralne i etičke tačke gledišta.

11. T str en c dete str miniranje itd. str en c diffe str enci str ovka

U vezi sa neuobičajeno širokim potencijalom matičnih ćelija, dolazi do zabune sa konceptima transdeterminacije i diferencijacije. Kao rezultat toga, terminološka pravila prihvaćena u histologiji i embriologiji su erodirana i nastaje tlo za besplodne rasprave i spekulacije.

Doista, ako se transformacija matičnih stanica u različitim smjerovima označi kao transformacija, ideje o stabilnosti i nepovratnosti diferencijacije će biti neopravdano uništene, što dovodi do nezamislive zabune. Zapravo, nema razloga za rušenje postojećih stavova. Sasvim je očigledno da ćelija koja je izgubila sposobnost dijeljenja i ušla na određeni put razvoja (npr. neuroblast) ne može proizvesti druge derivate. Reprogramiranje kernela nije tako lako postići. Čak ni njegova transplantacija u drugu citoplazmu (posebno kod dobivanja heterokariona ili u eksperimentima s nuklearnom transplantacijom) nije uvijek uspješna.

Registrovani slučajevi transformacije matičnih ćelija odnose se na još jedan događaj, transformaciju. Ovaj proces je dugo poznat u eksperimentalnoj embriologiji zahvaljujući radu izvanrednog švicarskog embriologa i genetičara Ernsta Hadorna. „Transformacija“ glijalne ćelije u neuron opisana u brojnim radovima očito se objašnjava heterogenošću populacije gliocita, odnosno neki od njih mogu zadržati svojstva kambijalnosti, a ponekad čak i „stebnosti“. U ovom slučaju otkriveni fenomen nije iznenađujući. Na primjer, pokazalo se da stanice takozvane radijalne glije, koja u ranim fazama ontogeneze služi kao supstrat za migraciju diferencirajućih nervnih stanica, postaju neuroni. Međutim, kasnije se ispostavilo da je zapravo populacija radijalnih glija ćelija heterogena: neke od ćelija sadrže neuralne markere (oni kasnije postaju nervozni), a neke sadrže glijalne markere (oni postaju glijali). Drugim riječima, unatoč činjenici da sve stanice radijalne glije u početku obavljaju istu vremensku funkciju, one su već odlučne da se razvijaju u različitim smjerovima. To znači da otkriveni fenomen njihove transformacije nije transformacija, već transformacija.

12. Genetika c mehanizam za podršku cue str zhania dete str mini str ovannogo c o c stojeći

Jedan od najvažnijih općih bioloških problema koji matične stanice mogu pomoći u rješavanju je genetski mehanizam za održavanje određenog stanja tokom diobe stanica i njihovo oslobađanje u diferencijaciju. E. Hadorn je to ozbiljno postavio 50-ih godina prošlog vijeka, ali do sada nije riješen. Nedavno je bilo moguće baciti malo svjetla na molekularne genetske događaje tokom tranzicije ćelije iz određenog stanja u diferencijaciju. Naša zemljakinja Natalija Tulina, koja radi u Sjedinjenim Državama, napomenula je da je za takvu tranziciju veoma važan odnos matičnih ćelija sa ćelijama - "nišama" na koje "priključuju". Dakle, u testisima Drosophila, somatske ćelije “glavišta” koje formiraju nišu matičnih ćelija sadrže UPD protein, koji zauzvrat aktivira takozvanu Jak-STAT signalnu kaskadu. Pojačana sinteza UPD u ćelijama apikalnog regiona testisa dovodi do rasta i reproduktivnih i matičnih ćelija testisa. Održavanje oba tipa ćelija zahteva uključivanje komponenti Jak-STAT signalne kaskade, HOP kinaze i aktivatora transkripcije STAT92E. Aktivaciju cijelog proteinskog kompleksa pokreće UPD, koji se od nišnih stanica prenosi na matične ćelije. Prekid veze između njih uzrokuje početak diferencijacije matičnih ćelija, prikazanog na slici 7. Ostaje da se vidi koliko je ovaj mehanizam univerzalan.

13. P str pitanja gena i ćelija str apias

Pluri- i multipotencija matičnih ćelija čini ih idealnim materijalom za metode transplantacije stanične i genske terapije. Uz regionalne matične ćelije, koje prilikom oštećenja tkiva odgovarajućeg organa migriraju u područje oštećenja, dijele se i diferenciraju, formirajući novo tkivo na ovom mjestu, postoji i „centralno skladište rezervnih dijelova“. – stromalne ćelije koštane srži. Ove ćelije su univerzalne. Očigledno krvotokom ulaze u oštećeni organ ili tkivo i tamo pod utjecajem raznih signalnih supstanci stvaraju potrebne stanice umjesto mrtvih.

Konkretno, utvrđeno je da se ubrizgavanjem stromalnih stanica koštane srži eksperimentalnim životinjama u područje oštećenja srčanog mišića eliminišu fenomeni postinfarktnog zatajenja srca. A stromalne ćelije ubrizgane u svinje s eksperimentalnim srčanim udarom, nakon osam sedmica, potpuno su se ponovo rodile u ćelije srčanog mišića, vraćajući njegovu funkciju. Rezultati takvog liječenja infarkta su impresivni. Prema American Heart Society, 2000. godine, kod štakora s umjetno izazvanim infarktom, 90% stromalnih stanica koštane srži unesenih u područje srca transformirano je u stanice srčanog mišića.

Japanski biolozi su u laboratorijskim uslovima dobili ćelije srčanog mišića iz stromalnih ćelija koštane srži miša. 5-azacitidin je dodan kulturi stromalnih ćelija i one su počele da se transformišu u ćelije srčanog mišića. Takva ćelijska terapija je vrlo obećavajuća za oporavak srčanog mišića nakon srčanog udara, jer koristi vlastite stromalne stanice. One se ne odbacuju, a osim toga, uvođenjem odraslih matičnih ćelija isključuje se vjerojatnost njihove maligne transformacije.

Terapija stromalnim ćelijama se široko koristi u ortopediji. To je zbog postojanja posebnih proteina, takozvanih BMP (koštani morfogenetski proteini), koji induciraju diferencijaciju stromalnih stanica u osteoblaste (ćelije koštanog tkiva). Klinička ispitivanja u ovom pravcu pokazala su obećavajuće rezultate. Na primjer, u Sjedinjenim Državama, 91-godišnjem pacijentu s prijelomom koji nije zacijelio 13 godina implantirana je posebna kolagenska ploča na koju su naneseni BMP. Ćelije strome koje ulaze u zonu frakture „privlače“ se na laminu i pod uticajem HMP pretvaraju u osteoblaste. Osam mjeseci nakon ugradnje takve ploče, pacijentu je obnovljena slomljena kost. Trenutno se u Sjedinjenim Američkim Državama provode testovi i uskoro će se u klinici početi koristiti posebne porozne spužve punjene stromalnim stanicama i potrebnim induktorima koji usmjeravaju razvoj stanica na traženu putanju.

Veliki značaj pridaje se matičnim ćelijama (posebno stromalnim ćelijama) u liječenju različitih neurodegenerativnih i neuroloških bolesti – parkinsonizma, Alchajmerove bolesti, Huntingtonove horeje, cerebelarne ataksije, multiple skleroze. Grupa neurologa sa američkog Nacionalnog instituta za neurološke bolesti i Univerziteta Stanford otkrila je da se stromalne matične ćelije koštane srži mogu razlikovati u neuronskom smjeru. To znači da se ljudska koštana srž može koristiti kao izvor matičnih ćelija za obnavljanje oštećenih tkiva u mozgu. U ovom slučaju, po svemu sudeći, moguća je ne samo zamjena, već i trofički učinak transplantata (ova pretpostavka se temelji na činjenici da se pozitivan učinak transplantata manifestira nakon dvije sedmice, a zamjenski učinak moguć je tek nakon tri mjeseca). Dakle, pacijent može postati sam svoj donor, što će spriječiti reakciju imunološke nekompatibilnosti tkiva.

Grupa američkih naučnika predvođena E. Mizeyjem pokazala je da matične ćelije, gdje god da su implantirane, mogu doći do oštećenog područja, posebno mozga, i tamo osigurati procese oporavka. Dakle, nakon intravenske primjene stromalnih matičnih stanica odraslim miševima, pronađeni su različiti neuronski derivati ​​u mnogim područjima mozga (uključujući neokorteks, hipokampus, talamus, moždano deblo i mali mozak). Međutim, literaturni podaci o ovom problemu su vrlo kontradiktorni. Međutim, ako se retinoična kiselina doda kulturi stromalnih matičnih stanica, u njima se nalaze neuralni markeri. Hirurzi iz Harkova su uspješno koristili takve ćelijske kulture za liječenje Parkinsonove bolesti uvodeći ih u striatnu regiju.

Takve ćelije su harkovski hirurzi koristili za liječenje Parkinsonove bolesti.

Pokušaji korištenja matičnih stanica pupčane vrpce i placente u klinici također su vrlo obećavajući. Općenito, za uspješnu transplantaciju matičnih stanica, bez obzira na područje primjene, vrlo je važno naučiti kako održati njihovu održivost. Može se povećati ako se u genom transplantiranih neurona unesu geni faktora rasta neurona, koji služe kao zaštita od apoptoze. Takvi pokušaji se rade u raznim laboratorijama u Sjedinjenim Državama i Evropi.

Domaći istraživači su takođe postigli veliki uspeh u proučavanju i praktičnoj upotrebi matičnih ćelija. Specijalisti sa Instituta za akušerstvo, ginekologiju i perinatologiju Ruske akademije medicinskih nauka izolovali su regionalne neuronske matične ćelije i po prvi put dobili njihovu detaljnu imunohistohemijsku karakterizaciju, uključujući i na protočnom fluorometru. Eksperimenti sa transplantacijom ljudskih nervnih matičnih ćelija u mozak pacova pokazali su njihovo usađivanje, migraciju na prilično velike udaljenosti (nekoliko milimetara) i sposobnost diferencijacije, što je u velikoj meri bilo determinisano mikrookruženjem transplantata. Na primjer, kada se ljudske nervne ćelije transplantiraju u regiju malog mozga pacova, gdje se nalaze Purkinje ćelije, one se razvijaju u smjeru ovog određenog tipa ćelija. O tome svjedoči sinteza u njima proteina kalbindina, specifičnog proizvoda Purkinjeovih ćelija.

Zanimljiv zajednički rad obavili su uposlenici tri akademske naučne institucije – Instituta za biologiju gena, Instituta za razvojnu biologiju i Instituta za molekularnu biologiju. Prilikom presađivanja komada embrionalnog nervnog tkiva Drosophile u mozak štakora, uočeno je da se oko transplantata ne formira ožiljno tkivo. Ostalo je da se sazna zbog čega se ovo dešava. Uz pomoć prilično suptilnih eksperimenata, bilo je moguće utvrditi da je stvaranje ožiljka spriječeno proteinima toplotnog šoka, koji se sintetiziraju u stanicama Drosophila na tjelesnoj temperaturi sisara. To znači da dodavanje ksenotransplantata (Drosophila tkivo) embrionalnom nervnom tkivu pacova spašava alograft od invazije ožiljnog tkiva. Tako je postalo moguće koristiti proteine ​​toplotnog šoka u ćelijskoj i genskoj terapiji za različite bolesti.

Takve studije će omogućiti stvaranje genetski modifikovanih konstrukata za transformaciju matičnih ćelija namenjenih transplantaciji. Ove strukture će pomoći boljem presađivanju transplantata, povećati njegovu održivost i specijalizaciju njegovih sastavnih ćelija.

Potrebno je uporediti i pažljivo analizirati rezultate transplantacije matičnih ćelija u obliku celih ili disociranih neurosfera u ćelije i razviti odgovarajući protokol za kliničku upotrebu.

Međutim, ne može se ne reći da prilično renomirani laboratoriji daju vrlo skeptične odgovore na ovakve radove i upozoravaju na potrebu pažljivog tumačenja dobijenih podataka. Predstavljene su činjenice koje pokazuju da se matične ćelije ne razlikuju nakon transplantacije, već se spajaju sa specijalizovanim ćelijama domaćinima, stvarajući privid sopstvene diferencijacije. Neki autori smatraju da su stromalne ćelije koštane srži sposobne da se transformišu samo u ćelije hrskavice i kostiju, a kada se ubrizgaju u recipijenta, talože se tamo odakle su „došle“, tj. u koštanoj srži, zbog čega se dovode u pitanje izgledi za njihovu upotrebu u ćelijskoj terapiji. Očigledno je potrebno dodatno ozbiljno istraživanje da bi se odgovorilo na postavljena pitanja i iznesene primjedbe.

Zaključak

Jedan od otkrivača strukture DNK, James Watson, komentirajući otkriće matičnih stanica, napomenuo je da je uređaj matične ćelije jedinstven, jer se pod utjecajem vanjskih instrukcija može pretvoriti u embrij ili u liniju specijalizovane somatske ćelije.

Zaista, matične ćelije su progenitori svih vrsta ćelija u telu bez izuzetka. Sposobni su za samoobnavljanje i, što je najvažnije, u procesu diobe formiraju specijalizirane stanice različitih tkiva. Dakle, sve ćelije u našem telu nastaju iz matičnih ćelija.

Matične ćelije obnavljaju i zamenjuju ćelije izgubljene kao rezultat bilo kakvog oštećenja u svim organima i tkivima. Namijenjeni su za obnavljanje i regeneraciju ljudskog tijela od trenutka njegovog rođenja.

Nauka tek počinje da koristi potencijal matičnih ćelija. Naučnici se nadaju da će u bliskoj budućnosti od njih stvoriti tkiva i cijele organe koji su pacijentima potrebni za transplantaciju kako bi zamijenili donorske organe. Njihova prednost je što se mogu uzgajati iz ćelija samog pacijenta i neće uzrokovati odbacivanje.

Potrebe medicine za takvim materijalom su praktično neograničene. Samo 10-20 posto ljudi se izliječi uspješnom transplantacijom organa. 70-80 posto pacijenata umre bez liječenja na listi čekanja za operaciju.

Dakle, matične ćelije, na neki način, zaista mogu postati "rezervni dijelovi" za naše tijelo. Ali za to uopće nije potrebno uzgajati umjetne embrije - matične stanice se nalaze u tijelu bilo koje odrasle osobe.

Može se nadati da sada ljudski embriji neće morati da se koriste za dobijanje pluripotentnih ćelija, što otklanja mnoge etičke probleme povezane sa praktičnom upotrebom embrionalnih matičnih ćelija.

U narednih 20 godina biologija će dešifrirati kako je plan strukture tijela spakovan u jednu ćeliju. Sada poduzimamo prve korake da preispitamo naše biološke sposobnosti i rezerve.

Matične ćelije se već danas uspješno koriste u liječenju teških nasljednih i stečenih bolesti, bolesti srca, endokrinog sistema, neuroloških bolesti, bolesti jetre, gastrointestinalnog trakta i pluća, bolesti genitourinarnog i mišićno-koštanog sistema, kožnih bolesti.

Spisak izvora

1. Korochkin L.I. Biologija individualnog razvoja: Udžbenik. Dodatak - M., 2002. - 375 str.

2. Repin V.S. Embrionalne matične ćelije: fundamentalna biologija i medicina / V.S. Repin, A.A. Rzhaninova, D.A. Shamenkov. - M., 2002. - 247 str.

3. Repin V.S. Medicinska ćelijska biologija / V.S. Repin, G.T. Sukhikh - M., 1998. - 280 str.

4. Glick B. Molekularna biotehnologija / B. Glick, J. Pasternak - M., 2001. - 255 str.

5. Belokoneva O.V. Majka svih ćelija // Nauka i život. - 2001. - br. 10. - Sa. 6–7

6. Grinevič V.N. Nervne ćelije se obnavljaju // Nauka i život. - 2004. - br. 4. - Sa. 22–25

matične ćelije je nezrela ćelija sposobna za samoobnavljanje i razvoj u specijalizovane ćelije tela. Milijarde ćelija u rastućem organizmu (ljudskom ili životinjskom) dolazi od samo jedne ćelije (zigote), koja nastaje kao rezultat fuzije muških i ženskih gameta. Ova pojedinačna ćelija sadrži ne samo informacije o organizmu, već i dijagram njegovog sukcesivnog razvoja. Tokom embriogeneze, oplođeno jaje se dijeli i stvara ćelije koje nemaju drugu funkciju osim prijenosa genetskog materijala na sljedeće ćelijske generacije. To su embrionalne matične ćelije (ESC), čiji se genom nalazi na "nultoj tački"; mehanizmi koji određuju specijalizaciju još nisu uključeni i iz njih se potencijalno mogu razviti bilo koje ćelije.

U odraslom organizmu, matične ćelije se nalaze uglavnom u koštanoj srži i, u vrlo malim količinama, u svim organima i tkivima. Pružaju restauraciju oštećenih područja organa i tkiva. Matične ćelije, primivši signale od regulatornih sistema o nekom "kvaru", jure krvotokom do zahvaćenog organa. Oni mogu popraviti gotovo svako oštećenje, pretvarajući se na licu mjesta u ćelije potrebne tijelu (kosti, glatke mišiće, jetru, srčani mišić ili čak nervne ćelije) i stimulirajući unutrašnje rezerve tijela da regeneriraju (obnove) organ ili tkivo.

Visoko diferencirane ćelije (kardiomiociti, neuroni) se praktički ne dijele, dok se manje diferencirane ćelije - fibroblasti, hepatociti djelimično zadržavaju sposobnost razmnožavanja i, pod određenim uvjetima, dijele i povećavaju svoj broj. Opšti obrazac je da ako je ćelija dostigla fazu diferencijacije, onda je broj podela kroz koje može proći ograničen. Tako, na primjer, za fibroblast, granica podjele je 50 podjela, za krvne matične stanice -100. Opisani fenomen je biološki značaj: ako dođe do sloma genoma ćelije, mutacija će se replicirati u ograničenoj količini i neće igrati veliku ulogu za organizam u cjelini.

Odrasli organizam je veoma mali. Stoga se dešava da tijelo više nije u stanju samostalno obnavljati izgubljene ćelije: ili je lezija prevelika, ili je tijelo oslabljeno, ili starost nije ista. Da li je moguće pomoći pacijentu da se oporavi od ciroze, moždanog udara, paralize, dijabetesa i niza bolesti nervnog sistema? Naučnici su već danas u stanju da usmjere matične ćelije "pravim putem". Napredak u ovoj oblasti stanične medicine čini terapeutsku upotrebu matičnih ćelija praktično neograničenom.

Poznato je da je svaka osoba nastala od tate i mame, odnosno od kombinacije mamine jajne ćelije i tatine sperme u procesu dobrog provoda. Odnosno, porijeklo svega što imamo - kože, mišića, linije kose, unutrašnje organe, dugujemo dvije ćelije ujedinjene u jednu - zigotu.

Tokom embriogeneze, zigot se dijeli i stvara ćelije koje nemaju drugu funkciju osim prijenosa genetskog materijala na sljedeće generacije ćelija. Ovo su embrionalne matične ćelije. Genom ovih nediferenciranih ćelija je na "nultoj tački", mehanizmi koji određuju specijalizaciju još nisu uključeni. To su anonimne ćelije, ćelije "bez imena i patronima". Iz njih se razvijaju sve visoko diferencirane ćelije u telu (kardiomiociti, neuroni itd.).

Nakon raspodjele dužnosti među sobom, visoko diferencirane ćelije se zatvaraju radi daljeg uređivanja i mogu im se pristupiti samo za "čitanje", svaka u određenom formatu: nervna ćelija je samo nervna ćelija koja nije u stanju da učestvuje u stvaranju epitela. tkiva ili ulaze u sastav miokarda itd. Ćelije odraslog organizma karakterišu kasta: svaka grupa obavlja svoj posao i ne ometa aktivnost ćelija druge grupe. U isto vrijeme, neke matične ćelije i dalje uspijevaju izbjeći sigurnost i ostaju dostupne za dalje uređivanje samo kada je to apsolutno neophodno. Ovisno o potrebama i težnjama, mogu se pretvoriti u bilo koju visoko diferenciranu ćeliju tijela, odnosno matične ćelije su univerzalna građevinski materijal, iz koje sve raste, "bilo šta": iz neurona mozga i krvne ćelije na ćelije tkiva koje oblažu crijeva i druge unutrašnje organe.

Sve dok je ljudsko tijelo dobro, matične ćelije slobodno i neovisno „lutaju“ po njegovim prostranstvima, beskonačno se umnožavajući pod utjecajem određenog gena. Oni su nezaposleni. I čim matične ćelije dobiju genetski signal na "razmjeni rada" (kvar, oštećenje tkiva ili organa), one jure krvotokom do zahvaćenog organa. Mogu pronaći gotovo svako oštećenje, pretvarajući se na licu mjesta u ćelije potrebne tijelu (kosti, glatki mišići, jetra, živci).

Ljudsko tijelo sadrži oko 50 milijardi matičnih ćelija, koje se redovno ažuriraju. S godinama broj takvih živih "kir-pičika" opada - sve im je dostupno više posla i nema ko da ih zameni. Počinju blijediti do 20. godine, a sa 70. ostaju prilično malo. Štaviše, matične ćelije starije osobe više nisu tako univerzalne – one se i dalje mogu pretvoriti u krvna zrnca, ali više ne mogu u nervne ćelije. S tim u vezi, do starosti osoba počinje ličiti na sušeno voće.

Da bi se zamijenile lijene, oronule ili bolesne stanice tijela kako bi se nastavio aktivan život, pomaže umjetno unošenje matičnih stanica u tijelo. Naučnici već danas mogu nabaviti matične ćelije, kultivisati ih i usmjeriti ih “pravim putem”. Napredak u oblasti ćelijske medicine čini mogućnosti terapijske upotrebe matičnih ćelija gotovo neograničenim. Postojala je prava nada za izlječenje ogromnog broja najrazličitijih bolesti.

Koji se izvori matičnih ćelija danas koriste u ove svrhe? “Spašavanje davljenika je posao samih davljenika”, tako da osoba može sama postati donor matičnih ćelija. Većina ih je u koštanoj srži karlice. Stromalne matične ćelije se odatle izvlače punkcijom. Zatim se u laboratorijskim uslovima na poseban način mobilišu, izgrađuju i ubrizgavaju nazad u organizam, odakle se uz učešće posebnih signalnih supstanci šalju na „bolno mesto“. Treba napomenuti da se čak i iz jedne stromalne ćelije mogu uzgajati kolonije. I apsolutno nevjerovatna metamorfoza - stromalne matične stanice mogu toliko "zaboraviti" na svoje porijeklo iz koštane srži da se pod utjecajem određenih faktora pretvaraju u nervne stanice (neurone) ili ćelije srčanog mišića.

Pokazalo se da su 2 sedmice nakon dodavanja posebne signalne tvari u kulturu stromalnih stanica, one već 80% sastavljene od neurona. 90% stromalnih stanica unesenih u zonu infarkta potpuno se degenerira u stanice srčanog mišića, vraćajući miokardne funkcije gotovo u potpunosti. Međutim, stromalne stanice odraslog organizma imaju ograničenu funkcionalnost, odnosno njihova moguća specijalizacija tkiva ograničena je na ovaj ili onaj stupanj. Osim toga, sve odrasle matične ćelije su katalogizirane i označene posebnim pečatom: “moje”. Dakle, donacije u ovoj oblasti su ispunjene pojavom konfrontacije zvane "kalem protiv domaćina".
Drugi izvor matičnih ćelija je krv iz pupkovine prikupljena nakon rođenja djeteta. Ova krv je veoma bogata matičnim ćelijama. Uzimanjem ove krvi iz pupčane vrpce djeteta i stavljanjem u kriobanku (posebno skladište), matične ćelije se kasnije mogu koristiti za obnavljanje gotovo svakog tkiva i organa ove osobe. Također je moguće koristiti ove matične ćelije za liječenje drugih pacijenata, pod uvjetom da su kompatibilne s antigenom. Američki naučnici su iz ljudske posteljice (tamo je njihov broj 10 puta veći nego u krvi pupčanika) dobili matične ćelije koje se mogu transformisati u kožu, krv, mišiće i nervne ćelije. Međutim, stvaranje skladišta za krv iz pupkovine i placentni materijal je skupo. Takvih kriobanka u Rusiji praktički nema.

Izvor druge vrste matičnih ćelija, fetalnih matičnih ćelija, je abortivni materijal 9-12 nedelja trudnoće. Ovaj izvor je daleko najčešće korišten. Ali, osim etičkih i pravnih nesuglasica, fetalne stanice ponekad mogu uzrokovati odbacivanje transplantata. Osim toga, upotreba neprovjerenog abortivnog materijala prepuna je infekcije pacijenta virusnim hepatitisom, AIDS-om, citomegalovirusom itd. Ako se materijal dijagnosticira na viruse, cijena metode se povećava, što u konačnici dovodi do povećanja cijene samog tretmana.

Sluzokoža nazofarinksa može biti izvor matičnih ćelija. U njemu dominiraju djelomično specijalizirane matične stanice koje se mogu pretvoriti u stanice nervnog tkiva - neurone i glijalne ćelije. Ove ćelije su pogodne za lečenje bolesti mozga i kičmene moždine. Međutim, primjenljivost ovih ćelija za zamjenu drugih osim nervnih zahtijeva daljnja istraživanja. Osim toga, vađenje i skladištenje ovog materijala je prilično naporno.

Mezenhimalne matične ćelije nalaze se u masnom, hrskavičnom i mišićnom tkivu. Trenutno je vrlo obećavajuće izolovati ove ćelije iz masnog tkiva dobijenog liposukcijom.

I, konačno, još jedan izvor matičnih ćelija je blastocista, koja se formira do 5-6 dana oplodnje. Ovo su embrionalne matične ćelije. One su najsvestranije u poređenju sa odraslim matičnim ćelijama i sposobne su da se diferenciraju u apsolutno sve vrste ćelija u telu. Pozitivna strana upotrebe ovih univerzalnih matičnih ćelija je činjenica da one nemaju pečat „mine“: ćelije, takoreći, ne pripadaju nikome i ne obavljaju nikakve posebne funkcije, pa stoga, kada se ubrizgavaju , nema reakcije odbijanja. Čak i ako se embrionalne matične ćelije uzmu iz drugog organizma, one se ne odbacuju, jer na njihovoj površini još nema antigena histokompatibilnosti.

Embrionalna matična stanica je mekana i savitljiva kao plastelin i, za razliku od odraslih matičnih stanica, može se transformirati u "bilo što" bez ikakvih ograničenja. Osim toga, embrionalna matična ćelija ima jedinstven sistem samokontrole: aktivno se razmnožava, ali čim dođe do greške tokom diobe, ćeliji se daje naredba da izvrši samoubistvo. Dakle, opasnost od raka pri korištenju embrionalnih matičnih stanica je malo vjerojatna. Kako god, dati izvor matične ćelije imaju svoje nedostatke: prvo, u Rusiji ne postoji kolekcija ljudskih matičnih ćelija, a drugo, religiozni i konzervativni građani negativno percipiraju upotrebu embrionalnog materijala, jer su medicinski abortusi izvor takvih ćelija.

Protivnici terapije embrionalnim ćelijama smatraju neetičkim korištenje pobačenih fetusa, nazivajući to zadiranjem u ljudski život, čak i ako će taj neformirani život nekoga spasiti od sigurne smrti. Protivnici metode smatraju da korištenje ljudskih embrija za dobijanje matičnih ćelija može gurnuti žene u svojevrsni biznis - abortus kako bi dobile novac u zamjenu za embrij, pogotovo što se transplantacija matičnih stanica danas smatra jednom od najperspektivnijih u medicinske industrije.

Prethodno je navelo naučnike da se pozabave proučavanjem matičnih ćelija dobijenih iz embriona crne ovce starog 3 nedelje. Specijalisti klinike Medileen objavili su studije koje potvrđuju njihovu pluripotentnost, tj. sposobnost formiranja mnogih, ali ne svih tipova ćelija. Matične ćelije izolovane iz embriona crne ovce, pod određenim uslovima uzgoja, mogu da se diferenciraju prvo u neuronske ćelije, a zatim u astrocite. Prilikom presađivanja svježe izoliranih ovčijih stanica pacijentima sa zatajenjem jetre, pokazalo se da se donorske stanice aktivno ukorijenjuju i diferenciraju u hepatocite. Nivo repopulacije jetre primaoca bio je 81%. Aktivno funkcioniranje ovih stanica u ovom slučaju zabilježeno je više od godinu dana sa stabilnim nivoom sinteze albumina. Koncentracija matičnih ćelija u ciljnim organima je 60-87%. Ovakve studije opovrgavaju mišljenje brojnih domaćih naučnika o nemogućnosti usađivanja ovih embrionalnih matičnih ćelija ljudima.

Treba naglasiti da su pomenute matične ćelije dobijene iz „čiste linije“ životinja: mnoge generacije ove vrste uzgajane su u laboratoriji, podvrgnute ozbiljnoj kontroli na odsustvo bakterija i nosilaca virusa, imunih i naslednih bolesti. Ove matične ćelije su lišene specifičnosti vrste (specifični antigeni) i ne izazivaju reakcije imunološkog odbacivanja. Kvaliteta transplantata pri korištenju embrionalnih matičnih stanica ovaca je poboljšana zbog činjenice da su obogaćene "signalnim agensima" (tzv. faktor preporuke). Kao rezultat toga, matične ćelije su u stanju da se vežu samo za određenu vrstu oštećenih tkiva, vraćajući njihovu funkciju u slučaju oštećenja. Sve navedeno nam omogućava da govorimo o još jednom obećavajućem pravcu ćelijske terapije u liječenju teških degenerativnih bolesti.

akademik Ruska akademija(med.), 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 obnavljanje oštećenih područja organa i tkiva. Stromalne ćelije, nakon što dobiju signal od centralnog nervnog sistema o nekom "kvaru", jure krvotokom do zahvaćenog organa. Oni zacjeljuju svaku ranu, pretvarajući se na mjestu ozljede u ćelije potrebne tijelu: kosti, glatke mišiće, jetru, srčani mišić ili čak nervne ćelije. 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...? Već danas, naučnici su 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. Pored koštane srži, mali broj matičnih ćelija (tzv. matične ćelije tkiva) nalazi se direktno u tkivima: mišići (mioblasti), kosti (osteoblasti) i dr.

U hematopoetskom sistemu postoji mnogo matičnih ćelija, jednostavne su strukture, dobro proučene, 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 otprilike 30 godina, temelje nauke o stromalnim ćelijama 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 različitih 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 ubrizgane 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. Pokazalo se da je većina novih mišićnih stanica nastala iz unesenih stromalnih stanica. Očigledno, stromalne ćelije se približavaju mjestu oštećenja, gdje dobijaju "hemijski signal" u koje ćelije treba da se pretvore kako bi nadoknadile gubitke tijela. Štaviše, naučnici su uspeli da "nateraju" stromalne ćelije pod uticajem posebnih signalnih supstanci da se direktno "in vitro" pretvore u ćelije glatkih mišića.

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

Takva ćelijska terapija za popravak 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 ćelija u neurone. Moždani udar je česta, a opet 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 kliničku praksu- to je već realnost

U terapijskoj upotrebi 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, u zdravom tijelu zaista postoji univerzalni mehanizam za liječenje ozljeda pomoću 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 (ipak uglavnom stranih) 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 unošenje embrionalnih ćelija u pacijenta, nažalost, ponekad rezultira pojavom malignog tumora. 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.