Santrauka: kamieninės ląstelės. Jų praktinio panaudojimo perspektyvos ir galimybės

Embrioninės kamieninės ląstelės (ESC) yra klasikinės kamieninės ląstelės, nes jos gali be galo atsinaujinti ir turi daugiapotencinį diferenciacijos potencialą. Jų šaltinis dažniausiai yra pirminės lytinės ląstelės, vidinė blastocistos ląstelių masė arba atskiri 8 ląstelių stadijos embrionų blastomerai, taip pat vėlesnių stadijų morulės ląstelės.

Embrioninės kamieninės ląstelės turi didžiausią telomerazės aktyvumą iš bet kurios kamieninių ląstelių kategorijos, todėl jos turi precedento neturintį savaiminio atsinaujinimo galimybę (daugiau nei 230 ląstelių padvigubėja in vitro; tuo tarpu diferencijuotos ląstelės dalijasi maždaug 50 kartų per visą gyvenimą).

Laboratorinėmis sąlygomis šios ląstelės gali diferencijuotis į skirtingi tipai tiek embrioninės, tiek suaugusios ląstelės. Jie turi normalų kariotipą ir kontroliuojamomis sąlygomis gali būti klonuojami ir dauginami daug kartų, nekeičiant jų savybių.

Tyrimai parodė, kad ESC transplantacija yra veiksminga gydant patologijas, pagrįstas specializuotų ląstelių tipų disfunkcija ar mirtimi. Taigi Parkinsono liga, kurią sukelia progresuojanti dopaminą gaminančių neuronų degeneracija ir nykimas tam tikroje smegenų srityje, gali būti sėkmingai gydoma intracerebrine embrioninių neuronų injekcija. Be to, sergant 1 tipo cukriniu diabetu (sukeltas kasos salelių ląstelių veikimo sutrikimo), kasos salelių ląstelių implantacija kepenyse normalizuoja gliukozės kiekį. ESC transplantacijos pagalba gali būti gydomos ir kitos sunkiai gydomos ligos – pavyzdžiui, Diušeno raumenų distrofija, Purkinje ląstelių degeneracija. ESC transplantacija taip pat veiksminga traumų, ypač nugaros smegenų traumų, atvejais.

Iš pirmo žvilgsnio ESC labiausiai tinka naudoti reparacinėje medicinoje. Tačiau gerai žinoma, kad persodintos į organizmą ESC sugeba generuoti neoplazmas – teratomas. Todėl prieš naudojant ESC ląstelių terapijoje, būtina atlikti jų diferenciaciją reikiama kryptimi ir pašalinti iš ESC populiacijos ląsteles, galinčias sukelti teratomų susidarymą. Kita problema, kurią reikia įveikti naudojant ESC, yra būtinybė kažkaip užtikrinti jų histo suderinamumą su recipiento kūnu. Galiausiai sunku ignoruoti etinę žmogaus embrioninių ląstelių naudojimo ESC gavimui pusę.

suaugusių kamieninių ląstelių

Kamieninių ląstelių yra daugelyje suaugusių žinduolių organų ir audinių: kaulų čiulpuose, kraujyje, griaučių raumenyse, dantų minkštime, kepenyse, odoje, virškinimo trakto, kasa. Dauguma šių ląstelių yra prastai apibūdintos. Palyginti su ESC, suaugusiųjų kamieninės ląstelės yra mažiau pajėgios savaime atsinaujinti ir, nors jos skiriasi į kelias ląstelių linijas, jos nėra daugiapotentės. Telomerazės aktyvumas ir atitinkamai proliferacinis potencialas suaugusiųjų kamieninėse ląstelėse yra didelis, bet vis tiek mažesnis nei ESC.

Daroma prielaida, kad mažiausiai diferencijuotos kamieninės ląstelės yra ramybės būsenoje. Jei reikia, pradedamas negrįžtamas jų laipsniško brendimo tam tikra diferenciacijos kryptimi procesas.

kamieninės kraujodaros ląstelės

Iš suaugusiųjų kamieninių ląstelių kraujodaros kamieninės ląstelės (HSC) yra geriausiai apibūdintos. Tai mezoderminės kilmės ląstelės. Jie sukelia visų tipų hematopoetines ir limfoidines ląsteles. Paprastai hematopoezė organizme, matyt, palaikoma daugiausia dėl nuolat kintančio nedidelio santykinai trumpaamžių ląstelių klonų skaičiaus. In vitro kraujodaros kamieninės ląstelės tam tikromis sąlygomis gali išsilaikyti ir gali būti skatinamos diferencijuotis link tų pačių ląstelių linijų kaip ir in vivo.

Jau kelis dešimtmečius audinys kaulų čiulpai sėkmingai naudojamas gydymui įvairios ligos kraujo (pavyzdžiui, leukemija), taip pat radiacinės žalos organizmui, jų pagalba atkuriant sutrikusias kraujodaros ir limfoidinių organų funkcijas. Paprastai tai atliekama persodinus kaulų čiulpus; neseniai buvo naudojamas ir virkštelės kraujas. HSC populiacija yra potencialus endotelio ląstelių pirmtakų šaltinis, todėl galimas pritaikymas SCM koronarinei ligai ir miokardo infarktui gydyti.

Nervinio audinio kamieninės ląstelės

Kita ląstelių kategorija, kuri šiuo metu intensyviai tiriama, yra nervinės kamieninės ląstelės (NCST). Šios ląstelės iš pradžių buvo aptiktos embrioninių smegenų subventrikulinėje zonoje. Dar visai neseniai buvo manoma, kad suaugusiųjų smegenyse nėra kamieninių ląstelių. Tačiau eksperimentai su graužikais ir primatais, taip pat klinikiniai tyrimai, kuriuose dalyvavo savanoriai, parodė, kad SKNT ir toliau yra suaugusiųjų smegenyse. In vitro nervinio audinio kamieninės ląstelės gali būti „nukreiptos“ į proliferaciją ir diferenciaciją į įvairių tipų neuronus ir gliulines ląsteles (nervinio audinio atramines ir apsaugines ląsteles). Tiek embrioniniai SKNT, tiek suaugusieji SKNT, persodinti į smegenis, gali generuoti neuronų ir glijos ląsteles. Nors nežinoma, kiek laiko užtrunka, kol nervinės kamieninės ląstelės atsinaujina, jas galima ilgai kultivuoti laboratorijoje.

Stromos pirmtakai ir mezenchiminės kamieninės ląstelės

Stromos progenitorinės ląstelės ir mezenchiminės kamieninės ląstelės (MSC) buvo aptiktos maždaug prieš 30 metų. Tai savotiškos universalios ląstelės, esančios kaulų čiulpuose, tam tikrame sandėlyje, kur jos laikomos „rezerve“. Jie gali plačiai daugintis, gali diferencijuotis į daugybę ląstelių tipų ir yra persodinami in vivo. Jei reikia, jie patenka į pažeistą organą ar audinį ir virsta reikiamomis specializuotomis ląstelėmis.

In vitro mezenchiminių kamieninių ląstelių skaičius gali padidėti 100 000 kartų per 6–8 savaites, o jos išlieka nediferencijuotos. Kiekviena stromos ląstelių kolonija yra klonas, tai yra, ji susidaro proliferuojant vienai ląstelei, kuri buvo vadinama fibroblastų kolonijas formuojančia ląstele (COC-F). Gyvūnams ir žmonėms fiziologinėmis sąlygomis kolonijų COC-F klonavimo efektyvumas išlieka gana stabilus ir yra svarbus skeleto būklės parametras, o tai rodo COC-F vaidmenį kaulų ir kaulų čiulpų defektų patofiziologijoje.

Gauta daug įrodymų, kad, priešingai nei kraujodaros kamieninės ląstelės, kaulų čiulpų COC-F yra vietinė populiacija, tai yra, jie nemigruoja iš vienos kūno dalies į kitą ir atitinkamai nesiima. šaknis infuzijos metu. Gaila, jei ši problema neranda savo sprendimo – juk tokių dažnų gydymui kaulų ligos kaip osteoporozė ar nebaigta osteogenezė, kai genetiškai pakitusios stromos ląstelės negali būti persodinamos į visas pažeidimo vietas, jų patekimo per kraujotakos sistemą galimybė atrodo labai pageidautina. Apskritai klausimas dėl stromos ląstelių migracijos galimybės, taip pat jai palankių veiksnių lieka atviras.

Stromos progenitorinės ląstelės taip pat atlieka labai svarbų vaidmenį, suteikdamos specifinę mikroaplinką, reikalingą kraujodaros ir limfoidinių organų kraujodaros ir imunokompetentingų ląstelių dauginimuisi ir diferenciacijai. Taigi mikroaplinkos trikdžių „koregavimas“ iš esmės gali būti atliktas būtent per šios kategorijos ląsteles.

Klinikiniam naudojimui didelį susidomėjimą kelia mezenchiminės kamieninės ląstelės, kurios yra kaulų čiulpų stromos progenitorinių ląstelių (arba gaubtinę žarną formuojančių stromos fibroblastų ląstelių – COC-F) populiacijos dalis. Jų naudojimas prasidėjo nuo sėkmingas gydymas nesuaugusių kaulų lūžių, kultivuotų su autologinėmis kaulų čiulpų stromos ląstelėmis. Iki šiol kaulų taisymas ir kremzlės audinio išlieka viena iš svarbiausių MSC programų. Persodinus šias ląsteles, pavyko sėkmingai gydyti sunkius ligonius, sergančius klaidingais sąnariais, nevienodais lūžiais ir lėtiniu osteomielitu, osteoartritu. Šiuo atveju taikomų biotechnologinių metodų principai yra universalūs ir gali būti taikomi gydant pacientus, turinčius įvairios lokalizacijos kaulinio audinio defektus (traumatologija, ortopedija, neurochirurgija, kaukolės ir veido chirurgija, odontologija-implantologija).

Kaip galimi rekombinantinės DNR nešiotojai, mezenchiminės kamieninės ląstelės taip pat yra labai patrauklus genų inžinerijos objektas, skirtas daugelio degeneracinių ir paveldimų ligų gydymui.

Kaulų čiulpų ląstelės ir MSC taip pat gali būti naudojamos koronarinei širdies ligai, galūnių ir smegenų pažeidimams gydyti, taip pat miokardo infarktui gydyti. Tai dar viena MSC taikymo sritis, kuri yra ikiklinikinių tyrimų stadijoje. Atliekant laboratorinius tyrimus su gyvūnais ir gydant žmonių miokardo infarktus, kaulų čiulpų SC buvo persodinti į infarkto zoną arba tiesiogine injekcija, arba intravaskuline injekcija. Dėl to buvo pasiektas realus infarkto zonos sumažėjimas. Tačiau prieš pradedant visą suaugusiojo organizmo SC terapiją, būtina papildomas valdymas klinikiniai tyrimai ir gerai suplanuoti klinikiniai tyrimai, kuris leis padaryti galutinę išvadą apie siūlomo metodo saugumą ir efektyvumą.

Ypač įdomūs yra pirmieji duomenys, rodantys galimybę panaudoti kaulų čiulpų stromos ląsteles odos atstatymo procesuose. Visų pirma, tyrimai rodo, kad po kaulų čiulpų stromos ląstelių injekcijos į odą pažeisto odos audinio regeneracija buvo tvarkingesnė ir atsirado mažiau nepageidaujamų pasekmių, įskaitant randus.

Reikėtų pažymėti, kad siekiant sėkmingo gydymo Pagrindinė mintis lieka ir teisingas pasirinkimas SC transplantacijos metodas. Nemažai laboratorijų taip pat stengiasi pagerinti SC populiacijų valymo būdą ir praturtinti jas ankstyvaisiais pirmtakais, kad sudarytų sąlygas veiksmingesnei ląstelių terapijai. Yra bendras sutarimas, kad toliau laboratoriniai tyrimai ištirti kamieninių ląstelių plastiškumo fenomeną, taip pat daugelį kitų aspektų.

Kaip matote, yra daug vilčių ir lūkesčių, susijusių su kamieninėmis ląstelėmis. Galbūt jau ne už kalnų atėjo laikas, kai atrastos ir iki šiol mums dar neužterštos kamieninių ląstelių savybės atvers naujų perspektyvų daugelio sunkių ligų gydymui.

Kodėl kamieninės ląstelės yra unikalios?

Žmogaus embriono vystymosi procese įvyksta keletas esminių įvykių: po kiaušinėlio apvaisinimo įvyksta vadinamasis. trupinimas, kurio esmė sumažinama iki greito totipotentinės (t.y. galinčios sukurti visą organizmą, kartojančios embriogenezę iš vienos ląstelės) ląstelinės medžiagos kaupimosi.

Po maždaug 12 ląstelių dalijimosi šis procesas smarkiai sulėtėja, sutrinka dalijimosi sinchronizmas. Prasideda embriono genomo transkripcija, tai yra paveldimos informacijos įgyvendinimas. Šis pokytis, žinomas kaip perėjimas prie vidurinės blastulės, greičiausiai atspindi tam tikro motininio komponento, kuris naudojamas prisijungti prie naujai susintetintos DNR, išeikvojimą.

Transkripcija baigiasi informacijos kaupimu šių unikalių pirminių ląstelių citoplazmoje pasiuntinių RNR pavidalu, o tai lemia tolesnį intrauterinį vystymąsi. Informacijos įgyvendinimas galiausiai vykdomas per migraciją, ląstelių specializaciją ir formuojant pagrindinius gemalo sluoksnius – ektodermą (odos ląstelių šaltinis, centrinė nervų sistema ir kt.), mezodermą (raumenų ląstelių, kaulų, kraujo ir kt. šaltinis) .) ir endoderma (liaukos ląstelių šaltinis, virškinimo traktas ir kt.), kas vyksta vadinamųjų procesų metu. gastruliacija.

Nuo šio momento kiekviename audinyje yra saugomi ribotas kiekis nespecializuotos ląstelės. Tokios ląstelės vadinamos kamieninėmis ląstelėmis arba progenitorinėmis ląstelėmis, kurių pagrindinė funkcija – kontroliuoti viso organizmo kūrimo procesą, perduoti ir įgyvendinti paveldimos programas.

Kamieninės ląstelės – tai nediferencijuotos, nesubrendusios embriono, vaisiaus, naujagimio ar suaugusio organizmo ląstelės, galinčios savaime atsinaujinti ir diferencijuotis į įvairaus tipo audinius ir organus. Suaugusio žmogaus organizme jie atlieka „regeneracijos mašinų“ vaidmenį, jų tikslas – išlaikyti audinių morfologinį ir funkcinį pastovumą, turi mažesnį potencialą nei pačioje embriogenezės pradžioje, tačiau sugeba efektyviai pakeisti pažeistą. reikiamo tūrio specializuoto audinio elementai. Beveik kiekvienas audinių tipas turi savo pirmtakes (iš anksto diferencijuotas ląsteles). Tikrosios pluripotentinės (galinčios diferencijuotis į skirtingų gemalo sluoksnių skirtingų audinių ląsteles) normaliomis sąlygomis organizme yra itin retos, jų izoliavimas nuo suaugusio organizmo šiuo metu nenaudojant klonavimo technikos neįmanomas.

Senėjimo procese ląstelėse sparčiai mažėja iš pradžių įtrauktos regeneracijos informacijos kiekis, mažėja pačių kamieninių ląstelių. Išsekusi atstatymo sistema tampa neveiksminga – atsiranda nemažai su senėjimu susijusių ligų: išblunka oda, mažėja kremzlių elastingumas, mažėja kaulų tankis, pažeidžiamas kraujagyslių endotelis – pablogėja aprūpinimas krauju, palaipsniui visi organizmo audiniai patenka į sumažėjusio deguonies tiekimo sąlygas, funkciškai aktyvių audinių pakeitimo defektuotais procesai yra pagreitinti jungiamieji stromos audiniai. Daugelio infekcijų poveikis, įgimtų, paveldimų ir daugiaveiksnių ligų atsiradimas, lėtinė intoksikacija(įskaitant alkoholį), traumos taip pat sukelia panašias pasekmes – organizmas nesugeba susidoroti su didėjančiu problemų srautu ir palaipsniui miršta.

Žmogaus organų ir audinių transplantacijos sėkmė atvėrė naują erą medicinoje – įrodyta esminė galimybė pažeistus paciento audinius ir organus pakeisti donorais, sveikais. Deja, organų transplantacija lieka neprieinama, ją lydi sudėtingos chirurginės intervencijos ir reikalinga nuolatinė didelio kiekio imunosupresija.

Viso pasaulio mokslininkai intensyviai sprendžia pirmtakų ląstelių laboratorinės gamybos problemą, kad vėliau būtų galima jas implantuoti, siekiant pakeisti negyvus audinius, o tai, pasak medicinos mokslo bendruomenės, gali būti alternatyva organų transplantacijai. 1998 metais amerikiečių mokslininkams Johnui Gerhartui ir Jamesui Thompsonui pirmą kartą laboratorijoje pavyko gauti ir išauginti embrioninių kamieninių ląstelių ir lyties pirmtakų kultūras, galinčias visiškai pakartoti embriogenezę. Taigi, žmonija turi realią galimybę laboratorijoje augti reikalinga suma„atsarginėmis dalimis“ kūnui ir taip ištaisyti daugelio lėtinių ir ūmių ligų pasekmes. Dm. Šamenkovas, dr.

kamieninių ląstelių plastiškumas

Dar visai neseniai buvo manoma, kad organams būdingos kamieninės ląstelės gali diferencijuotis tik į atitinkamų organų ląsteles. Tačiau, remiantis daugeliu duomenų, taip nėra: yra suaugusių gyvūnų organams būdingų kamieninių ląstelių, kurios gali diferencijuotis į organų ląsteles, kurios skiriasi nuo kamieninių ląstelių kilmės organų, net jei jos yra ontogenetiškai. priklauso skirtingiems gemalo sluoksniams. Ši kamieninių ląstelių savybė vadinama plastiškumu. Taigi yra daug įrodymų, kad kaulų čiulpų MSC turi platų plastiškumą ir gali sukelti kai kuriuos nervinio audinio elementus, kardiomiocitus, epitelio ląsteles ir hepatocitus.

Alternatyvi plastiškumo reiškinio hipotezė yra ta, kad daugiapotentės kamieninės ląstelės yra įvairiuose organuose net po gimimo ir yra skatinamos specifiniam proliferacijai ir diferenciacijai, reaguojant į vietinius veiksnius, kuriuos sukelia organas, į kurį įdarbinamos kamieninės ląstelės. Taip pat daroma prielaida, kad kamieninės ląstelės rekrutuojamos į pažeistus organus ir jau ten suvokia savo plastiškumo savybes, t.y. diferencijuojasi ta kryptimi, kuri reikalinga jų atstatymui.

Kartu reikėtų pažymėti, kad nemažai mokslininkų abejoja pačia kamieninių ląstelių plastiškumo samprata, nurodydami, kad atitinkami eksperimentai buvo atlikti su grynomis audiniams specifinių kamieninių ląstelių populiacijomis.

Žodynas

diploidinė ląstelė(iš graik. diplуos – dvigubas ir eidos – vaizdas) – ląstelė su dviem homologiniais (panašiais) chromosomų rinkiniais. Visos zigotos yra diploidinės ir, kaip taisyklė, daugumos gyvūnų ir augalų audinių ląstelės, išskyrus lytines ląsteles.

Diferenciacijos potencialas- gebėjimas transformuotis į įvairias kūno ląsteles.

Kariotipas(iš graikų karyon - riešutas ir rašybos klaidos - įspaudas, forma) - rūšiai būdingas rinkinys morfologiniai tipai chromosomos (forma, dydis, struktūros detalės, skaičius ir kt.). Svarbi pagrindinė genetinė rūšies savybė. Kariotipui nustatyti naudojama besidalijančių ląstelių chromosomų mikrografija.

mezoderma- vidurinis gemalo sluoksnis daugumoje daugialąsčių gyvūnų ir žmonių. Iš jo vystosi kraujo ir limfos susidarymo organai, šalinimo organai, lytiniai organai, raumenys, kremzlės, kaulai ir kt.

daugiapotencija- gebėjimas atskirti viename gemalo sluoksnyje.

Pluripotencija- gebėjimas atskirti skirtingus skirtingų gemalo sluoksnių audinius.

Polipotencija- suaugusiųjų kamieninių ląstelių genomo gebėjimas pakeisti diferenciacijos profilį persodinant į naują recipiento audinį.

Stroma(iš graikų kalbos stroma – patalynė) – pagrindinė gyvų organizmų ir augalų organų, audinių ir ląstelių atraminė struktūra.

Stromos ląstelės- organo jungiamojo audinio atraminės struktūros ląstelės.

Telomerai- specializuotos DNR-baltymų struktūros, esančios linijinių eukariotų chromosomų galuose.

Telomerazės aktyvumas- telomerazės, fermento, kuris specialiu mechanizmu sintetina telomerinę DNR ir taip veikia ląstelių augimą, aktyvumą. Didelis telomerazės aktyvumas būdingas lytinėms ir kamieninėms ląstelėms. Kai kamieninės ląstelės pradeda diferencijuotis, telomerazės aktyvumas sumažėja, o jų telomerai pradeda trumpėti.

Teratoma(iš graikų kalbos teratos - keistuolis) - gerybinis navikas sukeltas embriono vystymosi sutrikimo. Paprastai jis susideda iš raumenų, nervų ir kitų audinių.

Totipotencija- gebėjimas sukurti visą organizmą, embriogenezės kartojimas iš vienos ląstelės.

fibroblastai(iš lot. fibra – pluoštas ir blastуs – daigas) – pagrindinė ląstelinė forma jungiamasis audinys gyvūnai ir žmonės. Fibroblastai sudaro šio audinio pluoštus ir pagrindinę medžiagą. Kai pažeidžiama oda, jie dalyvauja žaizdų uždarymo ir randų susidarymo procese.

ektoderma- išorinis daugialąsčių gyvūnų gemalo sluoksnis. Iš ektodermos susidaro odos epitelis, nervų sistema, jutimo organai, priekinė ir užpakalinė žarnos dalys ir kt.

Endodermas- daugialąsčių gyvūnų vidinis gemalo sluoksnis. Iš endodermos susidaro žarnyno epitelis ir su juo susijusios liaukos: kasa, kepenys, plaučiai ir kt.

Nediferencijuotos kamieninės ląstelės, kurios aktyviai naudojamos medicinoje, yra smegenų, kraujo ar bet kurių kitų organų ląstelių vystymosi pagrindas. Šiuolaikinėje farmakologijoje ir kosmetologijoje ši biologinė medžiaga yra vertingas vaistas. Specialistai išmoko patys užsiauginti įvairioms reikmėms: pavyzdžiui, paimti virkštelės kraujo medžiagos, kuri plačiai naudojama imuninei sistemai atkurti ir stiprinti.

Kas yra kamieninės ląstelės

Jei paaiškinsite paprasta kalba, tada ST (kamieninės nediferencijuotos ląstelės) yra paprastų ląstelių, kurių rūšių yra šimtai tūkstančių, „progenitoriai“. Paprastos ląstelės atsako už mūsų sveikatą, užtikrina tinkamą gyvybinių sistemų funkcionavimą, verčia plakti širdį ir dirbti smegenis, jos atsakingos už virškinimą, odos ir plaukų grožį.

Kur yra kamieninės ląstelės

Nepaisant įspūdingo 50 milijardų vienetų skaičiaus, suaugęs žmogus turi tokią vertingą medžiagą labai mažais kiekiais. Didžioji dalis ląstelių yra kaulų čiulpuose (mezenchiminės ląstelės ir stromos ląstelės) ir poodiniuose riebaluose, likusios yra tolygiai paskirstytos visame kūne.

Embrionas formuojasi skirtingai. Milijardai kamieninių ląstelių susidaro po zigotos dalijimosi, o tai yra vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių susiliejimo rezultatas. Zigota saugo ne tik genetinę informaciją, bet ir nuoseklaus vystymosi planą. Tačiau embriogenezės metu vienintelė jo funkcija yra dalijimasis. Nėra jokių kitų užduočių, išskyrus genetinės atminties perdavimą kitai kartai. Zigotos dalijimosi ląstelės yra kamieninės, tiksliau, embrioninės.

Savybės

Suaugusios ląstelės ilsisi tol, kol kuri nors reguliavimo sistema neduoda pavojaus signalo. ST suaktyvėja ir per kraują pasiekia pažeistą vietą, kur, skaitydami informaciją iš „kaimynų“, virsta kaulais, kepenimis, raumenimis, nerviniais ir kitais komponentais, skatinančiais vidines organizmo atsargas atkurti audinius.

Stebuklų medžiagos kiekis mažėja su amžiumi, o mažėjimas prasideda labai jauname amžiuje – 20 metų. Iki 70 metų ląstelių liko labai mažai, šis menkas likutis palaiko organizmo gyvybę palaikančių sistemų funkcionavimą. Be to, „senstantys“ ST iš dalies praranda savo universalumą, nebegali transformuotis į jokį audinio tipą. Pavyzdžiui, išnyksta galimybė virsti nerviniais ir kraujo komponentais.

Trūkstant už kraujo formavimąsi atsakingų kraujodaros komponentų, senatvėje žmogus susiraukšlėja ir išsausėja dėl to, kad oda nebegauna pakankamai mitybos. Embrioninė medžiaga yra pajėgiausia reinkarnuotis, taigi ir vertingiausia. Toks ST gali atgimti į bet kokio tipo organizmo audinius, greitai atkurti imunitetą, paskatinti organą atsinaujinti.

Veislės

Gali atrodyti, kad yra tik dviejų tipų kamieninės ląstelės: embrioninės ir ląstelės, esančios gimusio žmogaus kūne. Bet taip nėra. Jie skirstomi pagal pluripotenciją (gebėjimą transformuotis į kitų tipų audinius):

  • totipotentinės ląstelės;
  • pluripotentinis;
  • multipotentinis.

Pastarojo tipo dėka, kaip rodo pavadinimas, galite gauti bet kokį žmogaus kūno audinį. Tai ne vienintelė klasifikacija. Kitas skirtumas bus gavimo būdu:

  • embrioninis;
  • vaisiaus;
  • postnatalinis.

Embrioniniai KT paimami iš kelių dienų senumo embrionų. Vaisiaus ląstelės yra biologinė medžiaga, surinkta iš embrionų audinių po aborto. Jų stiprumas yra šiek tiek mažesnis, palyginti su trijų dienų embrionais. Postnatalinė išvaizda yra biomedžiaga gimęs žmogumi išgaunamas, pavyzdžiui, iš virkštelės kraujo.

Augančios kamieninės ląstelės

Tyrinėdami embrioninių kamieninių ląstelių savybes, mokslininkai padarė išvadą, kad ši medžiaga idealiai tinka transplantacijai, nes gali pakeisti bet kokį žmogaus kūno audinį. Embrioniniai komponentai gaunami iš nepanaudoto embrionų audinio, kuris iš pradžių auginamas dirbtiniam apvaisinimui. Tačiau embrionų naudojimas kelia etinių prieštaravimų, todėl mokslininkai atrado naujo tipo kamienines ląsteles – indukuotas pluripotentines.

Sukeltos pluripotentinės ląstelės (iPS) pašalino etinius rūpesčius, neprarasdamos unikalių savybių, kurias turi embrioninės ląstelės. Medžiaga jų auginimui – ne embrionai, o subrendusios diferencijuotos paciento ląstelės, kurios pašalinamos iš organizmo, o po darbo specialioje maistinėje terpėje grąžinamos atgal, tačiau su atnaujintomis savybėmis.

Taikymas

ST panaudojimas labai platus. Sunku nustatyti sritis, kuriose jie naudojami. Tačiau dauguma mokslininkų teigia, kad ateitis yra gydymas donoro biomedžiaga papildomų tyrimų turėtų būti tęsiamas. Ant Šis momentas tokie darbai dažniausiai būna sėkmingi, turi teigiamos įtakos daugelio ligų gydymui. Paimkime, pavyzdžiui, pagalbą gydant vėžį, kurio pirmieji etapai daugeliui pacientų jau suteikė vilties pasveikti.

Medicinoje

Neatsitiktinai medicina deda dideles viltis į mikrotechnologijas. 20 metų gydytojai iš viso pasaulio naudoja kaulų čiulpų mezenchimines ląsteles sunkioms ligoms, įskaitant piktybinius navikus, gydyti. Artimas paciento giminaitis, turintis tinkama grupė kraujo. Mokslininkai atlieka ir kitus tyrimus ligų, tokių kaip kepenų cirozė, hepatitas, inkstų patologija, diabetas, miokardo infarktas, sąnarių artrozė, autoimuninės ligos, gydymo srityje.

Kamieninių ląstelių terapija įvairioms ligoms gydyti

Naudojimo spektras gydymui yra nuostabus. Daugelis vaistų gaminami iš ST, tačiau transplantacijos turi ypatingą pranašumą. Ne visos transplantacijos baigiasi gerai dėl individualaus medžiagos atmetimo, tačiau gydymas daugeliu atvejų būna sėkmingas. Jis naudojamas nuo tokių negalavimų:

  • ūminė leukemija (ūminė limfoblastinė, ūminė mieloidinė, ūminė nediferencijuota ir kitų rūšių ūminė leukemija);
  • lėtinės leukemijos (lėtinės mieloidinės, lėtinės limfocitinės ir kitos rūšys lėtinė leukemija);
  • mieloidinio proliferacijos patologija (ūminė mielofibrozė, tikra policitemija, idiopatinė mielofibrozė ir kt.);
  • fagocitų disfunkcijos;
  • paveldimi medžiagų apykaitos sutrikimai (Harlerio liga, Krabe liga, metachrominė leukodistrofija ir kt.);
  • paveldimi imuninės sistemos sutrikimai (limfocitų sukibimo trūkumas, Kostmanno liga ir kt.);
  • limfoproliferaciniai sutrikimai (limfogranulomatozė, ne Hodžkino limfoma);
  • kiti paveldimi sutrikimai.

Kosmetologijoje

Kamieninių ląstelių metodai pateko į grožio industriją. Kosmetikos įmonės vis dažniau išleidžia produktus su tokiu biologiniu komponentu, kuris gali būti ir gyvūninis, ir žmogus. Kaip kosmetikos dalis, ji ženklinama kaip kamieninės ląstelės. Ji yra įskaityta stebuklingų savybių: atjauninimas, balinimas, regeneravimas, stangrumo ir elastingumo atstatymas. Kai kuriuose salonuose netgi siūlomos kamieninių ląstelių injekcijos, tačiau vaisto suleidimas po oda kainuos brangiai.

Renkantis tą ar kitą priemonę, neapsigaukite gražių teiginių „masalo“. Ši biomedžiaga neturi nieko bendra su antioksidantais, o per vieną savaitę ji nepadės atjaunėti dešimt metų. Atkreipkite dėmesį, kad tokie kremai ir serumai nekainuos nė cento, nes kamieninių ląstelių gavimas yra sunkus ir daug laiko reikalaujantis procesas. Pavyzdžiui, Japonijos mokslininkai bando priversti sraiges išskirti daugiau gleivių, kuriose yra vertingos medžiagos laboratorijose. Netrukus šios gleivės taps naujos kosmetikos pagrindu.

Vaizdo įrašas: kamieninės ląstelės

Kamieninių ląstelių biologijos dalykas ir uždaviniai. Pagrindinės kamieninių ląstelių savybės ir klasifikacija

stiebo klasifikacija

Termino „kamieninė ląstelė“ kilmė ir istorija

kamieninių ląstelių tipų atradimai

Įprasta prasme terminas „kamieninė ląstelė“ reiškia ląstelę, kuri turi galimybę savaime daugintis (savaime atsinaujinti) ir sukelti diferencijuotus palikuonis.

Kamieninių ląstelių atradimo dėka išsiplėtė galimybės tirti mechanizmus, reguliuojančius embriono vystymąsi, ląstelių diferenciaciją bei organų ir audinių vientisumo išsaugojimą, t.y. homeostazė. Be to, atsižvelgiant į unikalių savybių kamieninės ląstelės, būtent jų gebėjimas daugintis, nukreiptas

diferenciacija, naujų terapinių metodų, pagrįstų ląstelių technologijomis, kūrimas atveria plačius horizontus įvairiose srityse vaistas. Atsižvelgiant į tokį padidėjusį šiuolaikinių mokslininkų ir gydytojų susidomėjimą problemomis, susijusiomis su kamieninių ląstelių tyrimu ir praktiniu taikymu, svarbu kamienines ląsteles nagrinėti jų istoriniame kontekste.

Pirmą kartą terminas „kamieninė ląstelė“ mokslinėje literatūroje pasirodė dar 1868 m. iškilaus vokiečių zoologo ir evoliucionisto Ernsto Heckelio (1834–1919) darbuose. Haeckelis vartojo terminą „Stammzelle“ (oti vokiškai „kamieninė ląstelė“), kad apibūdintų bendrą L protėvį, savotišką vienaląstę. aš organizmas, iš kurio, jo nuomone, visi daugialąsčiai organizmai. Vėliau, 1877 m., pereinant nuo evoliucijos klausimų (filogenezės) prie embriologijos (ontogenijos) problemų tyrimo, Ernstas Haeckelis pasiūlė apvaisintą kiaušinėlį vadinti kamienine ląstele. Sąvoka „kamieninė ląstelė“ reiškia vieną embriono ląstelę, kuri gali sukelti daugybę specializuotų ląstelių, pradėta vartoti kiek vėliau – XIX amžiaus pabaigoje.

Remdamasis Augusto Weismanno „nepertraukiamos gemalo plazmos“ teorija, pasiūlyta 1885 m., vokiečių biologas Theodoras Boveris (1862–1915), tyrinėdamas oogenezės ir spermatogenezės modelius, pasiūlė „kamieninėmis ląstelėmis“ vadinti visas gemalo linijos ląsteles. , pradedant nuo apvaisinto kiaušinėlio ir baigiant lytinių ląstelių pirmtakais.

Taip pat 1892 m., tyrinėdamas kiklopų šeimos vėžiagyvių embriogenezę, Valentinas Gekkeris nustatė didelę ląstelę, kurią pavadino „stiebu“, kuri pasidalijo asimetriškai, o viena iš šio stiebo pirmtako dukterinių ląstelių sukėlė mezodermą. o iš kitos atsirado gemalinės (gemalinės) ląstelės . Taigi šiuose ankstyvuosiuose tyrimuose terminas „kamieninės ląstelės“ reiškia ląsteles, kurios dabar vadinamos pirminėmis gemalo ląstelėmis arba gemalo kamieninėmis ląstelėmis.

1896 m. Edmundas Wilsonas išpopuliarino terminą „kamieninė ląstelė“ savo knygoje „The Cell In Development and Heritance“ (Wilson, 1896). Vienu metu ši knyga buvo labai populiari ir padarė didžiulę įtaką XIX amžiaus pabaigos embriologams ir genetikams, ypač JAV. Šiuo atžvilgiu daugelyje šaltinių anglų kalba Endmundas Wilsonas minimas kaip termino „stem cell“ autorius. Tačiau Wilsonas vartojo terminą „kamieninė ląstelė“ ta pačia prasme kaip Boveri ir Hecker, tai yra, turėdamas omenyje nespecializuotą gemalo linijos motininę ląstelę.

Maždaug tuo pačiu metu vyko aktyvūs tyrimai kraujodaros srityje. Mokslo pasaulis suskilo į dvi stovyklas. Kai kurie mokslininkai laikėsi dualistinės hematopoezės teorijos, jie manė, kad mieloidinės ir limfoidinės serijos ląstelės yra kilę iš skirtingų pirmtakų, kurie yra skirtinguose kraujodaros audiniuose, atitinkamai kaulų čiulpuose ir limfmazgiuose / blužnyje.

Vieningos hematopoezės teorijos šalininkai manė, kad egzistuoja viena ląstelė, kuri yra

visų kraujo kūnelių motina. Šiuo atžvilgiu vieningos hematopoezės teorijos šalininkai susidūrė su problema sukurti terminą, kuris visiškai atspindėtų tokių ląstelių vystymosi potencialą.

1908 metais rusų mokslininkas Aleksandras Maksimovas pasiūlė tokią motinos kraujodaros ląstelę pavadinti „kamienine ląstele“.

Maždaug tuo pačiu metu terminas „kamieninė ląstelė“ atsirado Veros Danczakoff ir Ernsto Neumanno darbuose, taip pat (1896 m.) Arthuro Pappenheimo darbuose. Visi šie tyrėjai vartojo terminą „kamieninės ląstelės“, kad apibūdintų pirmtakes, galinčias diferencijuotis į subrendusias raudonąsias ir baltąsias kraujo ląsteles. Jau ankstyvieji tyrimai embriologijos ir hematologijos srityse atskleidė, kad SC galima rasti embrione ir suaugusio organizmo audiniuose.

1981 m. amerikiečių mokslininkas Martinas Evansas pirmasis iš pelių blastocistos embrioblastų (vidinės ląstelių masės) išskyrė nediferencijuotas pluripotentinių kamieninių ląstelių linijas.

Pirmoji sėkminga kamieninių ląstelių, išskirtų iš virkštelės kraujo, transplantacija – operacija, atlikta 5 metų berniukui, sergančiam Fanconi anemija 1988 metais. Be operacijos persodinti kamienines ląsteles, paimtas iš virkštelės kraujo, jis neturėjo jokių galimybių pasveikti. Po transplantacijos jis pasveiko, buvo atlikta reikiama reabilitacija ir tebegyvena.

1998 metais D. Thompsonas ir D. Gerhartas izoliavosi

nemirtinga embrioninių kamieninių ląstelių linija, o 1999 metais žurnalas „Science“ embrioninių kamieninių ląstelių atradimą pripažino trečiu svarbiausiu įvykiu biologijoje po DNR dvigubos spiralės iššifravimo ir Žmogaus genomo programos.

Egzistavimas hematopoetinės kamieninės ląstelės(HSC), kurie yra visų hematopoetinių mikrobų protėviai, patvirtino Jameso Till, Ernest McCulloch ir kitų 60-ųjų tyrinėtojų darbai. praėjusį šimtmetį. Tolesni tyrimai leido aptikti ir apibūdinti SC kituose suaugusio organizmo audiniuose, taip pat neembrioniniuose audiniuose ir naujagimio organuose.

Taigi terminas „kamieninė ląstelė“ pradėtas vartoti XIX amžiaus antroje pusėje esminių embriologijos klausimų kontekste. Įrodymai, kad egzistuoja viena kraujodaros kamieninė ląstelė, patikimai gauta praėjusio amžiaus septintajame dešimtmetyje, padarė šias ląsteles visų kamieninių ląstelių prototipu, būtent: ląstelės, galinčios beveik neribotai daugintis (savaime atsinaujinti) ir galinčios gaminti specializuotus palikuonis. ląstelės (diferenciacija).

Pagrindinės kamieninių ląstelių savybės ir klasifikacija

Kamieninių ląstelių klasifikacija pagal jų gebėjimą diferencijuotis:

1. Totipotentas ląstelės gali sudaryti visų tipų embrionines ir neembrionines ląsteles. Tai apima tik apvaisintą oocitą ir 2–8 ląstelių stadijos blastomerus.

2. Pluripotentinės ląstelės gali sudaryti visų tipų embrionines ląsteles. Tai apima embrionines kamienines ląsteles, pirmines gemalo ląsteles ir embrioninės karcinomos ląsteles.

3. Kitų tipų kamieninės ląstelės yra lokalizuotos susiformavusiuose suaugusio organizmo audiniuose (suaugusiųjų kamieninėse ląstelėse). Jie skiriasi savo gebėjimu atskirti nuo daugialypių iki unipotentinių.

Kamieninių ląstelių klasifikacija pagal jų išskyrimo šaltinį:

1. Embrioninės kamieninės ląstelės(ESC) - ankstyvo embriono tarpląstelinė masė (blastocistos stadijoje, 4-7 vystymosi dienos).

2. Vaisiaus kamieninės ląstelės- lytinės ląstelės 9-12 m plėtros savaitė izoliuotas nuo abortinės medžiagos.

3. Suaugusio organizmo kamieninės ląstelės:

- Hematopoetinės kamieninės ląstelės (HSC)) – multipotentinės kamieninės ląstelės, iš kurių susidaro visi kraujo kūneliai: kraujas – eritrocitai, B limfocitai, T limfocitai, neutrofilai, bazofilai, eozinofilai, monocitai, makrofagai ir trombocitai Be kaulų čiulpų, GCS randama sisteminėje kraujotakoje ir griaučių raumenys.

- mezenchiminės kamieninės ląstelės Daugiapotentės regioninės kamieninės ląstelės, esančios visuose mezenchiminiuose audiniuose (daugiausia kaulų čiulpuose), galinčios diferencijuotis į įvairių tipų mezenchiminius audinius, taip pat į kitų gemalo sluoksnių ląsteles.

- Stromos kamieninės ląstelės- suaugusio žmogaus multipotentinės kamieninės ląstelės, sudarančios kaulų čiulpų stromą (palaikančios kraujodarą), turinčios mezenchiminę kilmę.

- specifinių audinių kamieninių ląstelių– yra išsidėstę įvairaus tipo audiniuose ir, visų pirma, yra atsakingi už savo ląstelių populiacijos atsinaujinimą, jie pirmieji suaktyvėja pažeidę. Jie turi mažesnį potencialą nei kaulų čiulpų stromos ląstelės.

Iki šiol buvo aptikti šie audiniams būdingų kamieninių ląstelių tipai:

Neuroninis kamieninės ląstelės smegenyse – iš jų susidaro trys pagrindiniai ląstelių tipai: nervinės ląstelės (neuronai) ir dvi neneuronų ląstelių grupės – astrocitai ir oligodendrocitai.

odos kamieninės ląstelės- esantis baziniuose epidermio sluoksniuose ir šalia plaukų folikulų pagrindo, gali sukelti keratocitus, kurie migruoja į odos paviršių ir sudaro apsauginį odos sluoksnį.

Skeleto raumenų kamieninės ląstelės- izoliuoti nuo ruožuotų raumenų, jie gali diferencijuotis į nervinio, kremzlinio, riebalinio ir kaulinio audinio ląsteles, dryžuotus raumenis. Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad skeleto raumenų ląstelės yra ne kas kita, kaip mezenchiminės kamieninės ląstelės, lokalizuotos raumenų audinyje.

Miokardo kamieninės ląstelės- gali diferencijuotis į kardiomiocitus ir kraujagyslių endotelį.

Riebalinio audinio kamieninės ląstelės atrado 2001 m., nuo to laiko papildomi tyrimai parodė, kad šios ląstelės gali transformuotis į kitokio tipo audinius, iš jų galima išauginti nervų, raumenų, kaulų ląsteles, kraujagyslės, arba bent jau ląstelės, turinčios pirmiau išvardytų savybių.

Nugaros smegenų stromos ląstelės(mezenchiminės kamieninės ląstelės) susidaro įvairių tipų ląstelės: kaulų ląstelės (osteocitai), kremzlės ląstelės (chondrocitai), riebalinės ląstelės (adipocitai), taip pat kitų tipų jungiamojo audinio ląstelės.

Virškinimo trakto epitelio kamieninės ląstelės esantis giliose žarnyno membranų raukšlėse ir gali sukelti įvairių tipų virškinamojo trakto ląsteles.

Be to, praėjusių metų pradžioje Amerikos mokslininkai iš Šiaurės Karolinos universiteto pranešė, kad po septynerius metus trukusių tyrimų jie sukūrė technologiją, leidžiančią iš vaisiaus vandenų gauti kamienines ląsteles nepažeidžiant vaisiaus.

SC atlieka šias pagrindines funkcijas:

1. Pasidalijimo ir savęs atsinaujinimo galimybė. Skirtingai nuo raumenų, kraujo ląstelių ir nervų ląstelių, kurios paprastai negali daugintis, kamieninės ląstelės gali daugintis daug kartų – daugintis. Pradinė kamieninių ląstelių populiacija, kuri dauginasi daugelį mėnesių, gali pagaminti milijoną tokių ląstelių. Jei šios kamieninės ląstelės ir toliau bus nespecializuotos, jos gali tvariai atsinaujinti.

2. Kamieninės ląstelės yra nespecializuotos. Jie neturi specifinių struktūrų, leidžiančių atlikti specializuotas funkcijas. Pavyzdžiui, kamieninės ląstelės negali pumpuoti kraujo po kūną, kaip ir širdies miokardo ląstelės, pačios negali pernešti deguonies, kaip tai daro eritrocitai. Tačiau nespecializuotos kamieninės ląstelės gali virsti specializuotomis ląstelėmis, įskaitant miokardo ląsteles, kraujo ląsteles ar nervų ląsteles.

3. Iš kamieninių ląstelių gali atsirasti kitų specializuotų ląstelių. Kai iš nespecializuotų kamieninių ląstelių susidaro specializuotos ląstelės, šis procesas vadinamas diferenciacija. Diferenciacijos procese ląstelės paprastai pereina kelis etapus, kurių kiekvienas tampa labiau specializuotas.

Mokslininkai tik dabar pradėjo suprasti signalus ląstelėse ir išorėje, kurios sukelia kiekvieną diferenciacijos proceso etapą. Vidinius signalus valdo ląstelių genai. Tai yra DNR sekcijos, kurios turi tam tikrą vientisą informaciją ir kontroliuoja tam tikros savybės ar savybės vystymąsi. Išoriniai ląstelių diferenciacijos signalai yra kitų ląstelių išskiriamos cheminės medžiagos, fizinis kontaktas su kaimyninėmis ląstelėmis ir tam tikros mikroaplinkos molekulės. Signalų sąveika diferenciacijos proceso metu lemia tai, kad ląstelių DNR įgauna epigenetinius ženklus, kurie riboja DNR ekspresiją ląstelėse.

4. SC galintis asimetrinis padalijimas, dėl to susidaro dvi dukterinės ląstelės, iš kurių viena yra pasiryžusi diferencijuotis į specializuotą (-es) ląstelę (-es), o antroji išlaiko visus SC požymius, o tai neleidžia SC telkiniui visiškai išeikvoti. Dažnai vadinama diferenciacijai pasiryžusi ląstelė, kuri susidaro dėl asimetrinio SC dalijimosi tranzito stiprinimo ląstelė – SO.

BLSK negali savaime atsinaujinti, tačiau turi didelį platinimo potencialą. Tiesą sakant, gebėjimas savarankiškai atsinaujinti ir gaminti dukterines ląsteles, įsipareigojusias diferencijuoti dėl asimetrinio dalijimosi, yra bet kokios kilmės SC savybė.

5. Mechanizmai palaikyti genetinę homeostazę SC veikia efektyviau nei diferencijuotose somatinėse ląstelėse.

Pagrindinės kamieninių ląstelių panaudojimo biologijoje ir medicinoje kryptys ir perspektyvos.

SC yra tinkamiausias objektas tyrimams fundamentalioji biologija ir į ląstelių patologija, ypač tiriant ląstelių diferenciacijos ir specializacijos mechanizmus ontogenezės procese, taip pat ląstelių ir audinių regeneracijos būdus ir mechanizmus. Šių procesų tyrimas ir supratimas padės suprasti vystymosi patologijos, genetinių defektų ir daugelio ligų, įskaitant vėžį, priežastis. Didelio masto tokio tipo eksperimentiniams darbams atlikti pirmiausia reikia turimų SC šaltinių.

Ypač reikšminga pažanga praktiškai taikant SC jau pasiekta trijose srityse:

1) nudegimų gydymas ir žaizdų gijimas;

2) ūminio miokardo infarkto gydymas;

3) vėžiu sergančių pacientų gydymas.

Nudegimų ir žaizdų gydymas- metodais išaugintos dirbtinės odos kūrimas audinių inžinerija. Persodinant tokią odą užtikrinamas viso žaizdos paviršiaus ploto sumažėjimas ir dėl to greitas žaizdų gijimas, žymiai sumažėja komplikacijų rizika. Šis metodas buvo naudojamas nuo 1989 m., buvo atlikta daugiau nei 600 kultivuotų alofibroblastų transplantacijų pacientams, kuriems buvo dideli IIIA laipsnio ribiniai nudegimai ir ilgalaikės negyjančios liekamosios žaizdos.

Vėžiu sergančių pacientų gydymas- kaulų kamieninių ląstelių auto- ir aplotransplantacija, leidžia atkurti jo kraujodaros aktyvumą, kuris iš dalies prarandamas po intensyvios chemoterapijos ir radioterapijos. Baltarusijos hematologijos ir transplantacijos centre atlikus kaulų čiulpų transplantaciją, išgyvenamumą per 3–5 metus pavyko padidinti nuo 50% (be transplantacijos) iki 70–90%.

Ūminio miokardo infarkto gydymas- atliekama siekiant atkurti širdies audinį po miokardo infarkto (MI), kuris pasiekiamas dėl kardiomiocitų regeneracijos ir naujų kapiliarų susidarymo. Daugelio mokslininkų nuomone, kaulų čiulpų SC turi geriausias galimybes atkurti širdies veiklą po miokardo infarkto: jų transplantacija sukelia mio- ir angiogenezę bei gerina hemodinamiką.

Miokardo infarkto ląstelių terapijoje naudojami du pagrindiniai metodai:

1. Chirurginis – tiesioginis SC įvedimas į miokardo audinį (pvz., viename straipsnyje, skirtame šio MI gydymo metodo klinikiniams rezultatams, rašoma apie 1 500 000 autologinių kaulų čiulpų SC injekcijos į peri. infarkto zona).

2. Terapinis – didelės CK koncentracijos kraujyje sukūrimas stimuliuojant kaulų čiulpus įvedant specifinius augimo faktorius.

Taip pat labai perspektyvus

Ląstelių terapijos metodai pateikiami šiose medicinos srityse:

Neurologija – galvos traumų pasekmių gydymas ir

nugaros smegenys, insultas, koma, neurodegeneracinės ligos, Parkinsono, Alzheimerio ir kt.;

Endokrinologija – nuo ​​insulino priklausomo diabeto gydymas;

Skeleto ir raumenų sistemos ligos – reparacija

kaulai, kaulų persodinimas, miopatijų gydymas, traumų pasekmės ir kt.;

Hepatologija – hepatito, kepenų cirozės gydymas;

Hematologija ir oftalmologija;

Odontologija – naudojant SC užsiauginti „savus“ dantis;

Kosmetologija – kosmetinių defektų gydymas;

Gerontologija – SC panaudojimas kūno atjauninimui (revitalizacijai).

Virusų ir fagų gnomika. Virusai kaip molekulinės genetikos objektai.

Pagrindinės virusų savybės

Virusai yra submikroskopiniai objektai, turintys DNR arba RNR,

dauginasi tik gyvose ląstelėse, jas sukelia

sintezuoti vadinamuosius virionus, kuriuose yra viruso genomas ir galintys perkelti jį į kitas ląsteles.

Šis apibrėžimas atspindi dvi pagrindines virusų savybes:

Paties viruso genetinės medžiagos, kuri ląstelės šeimininkės viduje elgiasi kaip ląstelės dalis, buvimas;

Egzistuoja ekstraląstelinė infekcinė fazė, atstovaujama specializuotų dalelių arba virionų, kurie padeda viruso genomui įvesti į kitas ląsteles.

Virusai turi daugybę savybių, kurios neatitinka jų kaip gyvų objektų idėjos, būtent:

Virusai nekvėpuoja;

Nerodykite dirglumo;

Negali judėti savarankiškai -

Neaugti ir nesidalyti;

Galintis (pagal bent jau, kai kurie) kristalizuojasi išgrynintos būsenos.

Pagal tradicinius zoologinius ir botaninius kriterijus virusai nėra gyvi organizmai. Tuo pačiu visi virusai turi pagrindines gyvų organizmų savybes – gebėjimą daugintis, keistis ir perduoti šiuos pokyčius savo palikuonims, t.y. vystytis. Kitaip tariant, virusai turi savo evoliucijos istoriją.

Nė vienas žinomas virusas neturi biocheminio ar genetinio potencialo generuoti energiją, reikalingą jo biologiniams procesams vykdyti. Šiuo atžvilgiu jie yra visiškai priklausomi nuo ląstelės-šeimininkės.

Virusų dydžiai

Viruso dalelių dydis taip pat labai skiriasi. Pačių „ploniausių“ skersmuo yra apie 10 nm, o labiausiai išsiplėtusių jų ilgis siekia 2 μm. Sferinių virionų skersmuo svyruoja nuo -20 iki 300 nm. Didžiausi žinomi virusai yra raupų viruso giminaičiai, jų virionai gali būti iki 450 nm ilgio ir 260 nm pločio bei storio.

Virusų egzistavimo formos

Nukleoproteinų viruso molekulėms būdingos dvi egzistavimo formos: tarpląstelinė, korpuskulinė, ramybės būsenoje ir tarpląstelinė, besidauginanti, vegetatyvinė.

Ekstraląsteliniai virusai – tai sferinės, kubinės, siūlinės dalelės korpuseliai, vadinami elementariais kūnais, virusinėmis dalelėmis, dažniau virionais. Virionų dydžiai svyruoja nuo 15-30 iki 200-500 nm.

Virusų struktūra

Visuose virionuose yra genomo nukleino rūgšties, iš išorės padengtos baltyminiu apvalkalu – kapsidu. Pagal cheminę sudėtį virusai yra nukleoproteinai ir pagal struktūrą re- nukleokapsidės. Daugelio virusų sudėtyje, be baltymų ir nukleino rūgštis, apima „angliavandenius, lipidus ir kai kuriuos kitus junginius.

Viengrandės virusinės RNR skirstomos į dvi grupes. Vienai grupei priklauso RNR, kurios gali būti išverstos ribosomomis šeimininko ląstelėje, t.y. vaidina mRNR vaidmenį. Šios RNR yra kaip (+)RNR, o jų atstovaujamas genomas vadinamas teigiamu.

Kitoje RNR virusų grupėje ribosomų RNR neatpažįsta

ląstelės aparatas, todėl jis negali atlikti mRNR funkcijos. Ląstelėje ši RNR tarnauja kaip mRNR sintezės šablonas. Šio tipo RNR vadinama (-)RNR, o atitinkamas genomas vadinamas neigiamu.

Kapsidas susideda iš tos pačios struktūros subvienetų – kapsomerų, kurie išsidėstę pagal du pagrindinius simetrijos tipus – kubinę (ikosaedrinę) arba spiralinę.

Kapsomerai yra morfologiniai kapsido vienetai, kurie, savo ruožtu, gali būti sudaryti iš vienos ar daugiau baltymų molekulių. -struktūriniai vienetai. Kapsidės ir virusinės nukleino rūgšties kompleksas paprastai vadinamas nukleokapsidės terminu. Jis gali turėti kubinę (ikosaedrinę) arba spiralinę simetriją. Paprastų virusų virionus vaizduoja tik kapsidas. Sudėtingų virusų virionai papildomai turi dviejų sluoksnių lipidų membranas, kuriose yra baltymų (beveik visada glikoproteinų), kurie turi spygliuočių formą. Tokie virionai dažniausiai turi neglikozilinto baltymo sluoksnį (matricą), esantį greta kapsidės.

Paprasti virusai, kaip taisyklė, susideda tik iš virusui būdingų komponentų. Kartais tokie virusai gali „išnešti“ iš ląstelės-šeimininkės jos komponentus, tokius kaip, pavyzdžiui, poliaminai ir histonai – polikatijonai, kurie neutralizuoja virusinės nukleino rūgšties krūvius, o tai palengvina jos supakavimą į kapsidą.

Sudėtinguose virusuose yra fermentų, taip pat gali būti baltymai, esantys virione – ląstelės šeimininkės membranos komponentuose.

Klausimas natūralus: kodėl visų virusų kapsidas turi subvieneto struktūrą? Tokia kapsido struktūra, matyt, atsirado dėl būtinybės tausoti genetinę medžiagą. Priešingu atveju, kaip rodo skaičiavimai, daugeliui virusų pakaktų užkoduoti baltymus, galinčius padengti ne daugiau kaip 15% nukleino. naujas rūgštys. Taip pat akivaizdu, kad esant vienam ar keliems morfologiniams komponentams

labai palengvinamas savaiminis kapsido surinkimas. Priešingu atveju klaidų tikimybė savaiminio surinkimo procese smarkiai padidėtų.

Yra tam tikri „techniniai“ apribojimai, kurie sumažina pakuotės stiprumą, pavyzdžiui, tetraedro ar oktaedro pagrindu. Šiuose įgyvendinimo variantuose tarpai tarp subvienetų bus per dideli, todėl dalelė bus trapi. Skaičiavimai ir patirtis rodo, kad kuo daugiau subvienetų ir kuo daugiau kontaktų jie turi tarpusavyje, tuo stabilesnė struktūra ir tuo didesnė gali būti kapsidė, kuri savo ruožtu gali turėti didesnį ir sudėtingesnį genomą.

Genomo kapsuliavimas būtinas virusams, visų pirma, norint apsaugoti nukleorūgštį, kuri yra chemiškai labili nuo atšiaurių aplinkos veiksnių poveikio ekstraląstelinėje egzistavimo stadijoje (pvz., ekstremalios pH ir temperatūros vertės, UV spinduliuotė ir kt.). ).

Kita svarbi kapsido funkcija yra užtikrinti viruso adsorbciją ant šeimininko ląstelės sąveikaujant su ląstelės receptoriais.

Kai kuriuose virusuose genomas yra suskaidytas, o apvalkalas yra tiesiog būtinas norint jį surinkti į vieną visumą.

Sudėtinguose virusuose išorinio lipidų apvalkalo buvimas dėl jo giminingumo su ląstelės-šeimininkės membrana palengvina nukleokapsidės prasiskverbimą į ląstelę. Be to, dėl šeimininko ląstelės baltymų įtraukimo į šį apvalkalą, virusas gali sėkmingiau įveikti ląstelę šeimininką.

imunologinis barjeras.

Viruso ir ląstelės sąveikos tipai

Virusui patekus į ląstelę, susidaro naujas biologinis kompleksas „virusas-ląstelė“. Šiame komplekse yra ląstelės genetinis aparatas ir viruso genetinis aparatas, kurių funkcijos gali būti genetiškai

kurių funkcijos gali susipinti pačiu keisčiausiu būdu. Tiesą sakant, tai yra „chimera“, dviejų organizmų hibridas.

Nepaisant didžiulės ląstelių ir virusų įvairovės, yra keletas pagrindinių jų sąveikos tipų.

1. Ląstelė miršta ir susidaro naujos kartos viruso dalelės. Tokio tipo viruso ir ląstelės sąveika vadinama produktyvia arba lizine. Virusai, sukeliantys šeimininkų ląstelių lizę, vadinami virulentiniais. Taip vyksta dauguma virusinių infekcijų, neatsižvelgiant į tai, ar virusai yra dideli ir sudėtingi, ar maži.

2. Infekcinis procesas yra abortyvaus pobūdžio – ląstelė išgyvena, virusas nesusiformuoja. Kartais miršta abu partneriai – ir virusas, ir ląstelė.

3. Yra dviejų genomų, kurie daugmaž taikiai sugyvena daugelį kartų, integracija. Tokio tipo sąveika vadinama virogenija. Virusai, galintys sukelti virogeniškumą, vadinami vidutinio klimato. Bakteriofagų atveju toks viruso genomo įterpimas į ląstelės šeimininkės DNR vadinamas lizogenija, o patys fagai, galintys tokią sąveiką su ląstele, vadinami lizogeniniais.

Be lizogeninių fagų, integracinis procesas būdingas retrovirusams, daugeliui DNR turinčių onkogeninių virusų (jie gali integruoti ne tik visą genomą, bet ir jo dalį), taip pat kai kuriems kitiems virusams. Integracinis procesas dažnai veda į ląstelių transformaciją – įgyja naujų geno- ir fenotipinių savybių.

Priklausomai nuo dviejų genomų – ​​virusinės ir ląstelinės – antagonizmo laipsnio, galimi keli infekcijos tipai. Fenomenologiškai išskiriamos persistuojančios infekcijos, kai virusas iš šeimininko organizmo išsiskiria daug ilgiau nei įprastų lizinių infekcijų atveju, todėl ląstelės šeimininkės miršta. Esant latentinei infekcijai, virusas gyvena šeimininke latentinė forma ir išsiskiria ligos atkryčio laikotarpiais. Lėtoms virusinėms infekcijoms būdingas labai ilgas inkubacinis periodas kuris gali trukti metus.

Rusijos akademijos akademikas medicinos mokslai, Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas V. SMIRNOVAS, Rusijos Federacijos Sveikatos apsaugos ministerijos Kardiokomplekso Eksperimentinės kardiologijos instituto direktorius.

Pastaraisiais metais medicinoje atsirado nauja kryptis, žadanti žmonėms išgydyti daugelį sunkių ligų. Tai vadinamųjų kamieninių stromos ląstelių, randamų kaulų čiulpuose, tyrimas. Jie atkuria pažeistas organų ir audinių vietas. Stromos ląstelės, gavusios signalą iš centrinės nervų sistemos apie kažkokį „gedimą“, per kraują veržiasi į pažeistą organą. Jie užgydo bet kokią žaizdą, virsta būtinas organizmui ląstelės: kaulų, lygiųjų raumenų, kepenų, širdies raumens ar net nervų. Tačiau stromos ląstelių pasiūla nėra neribota. Todėl atsitinka taip, kad organizmas nebesugeba pats atnaujinti prarastų ląstelių: arba per didelis pažeidimas, arba organizmas nusilpęs, arba amžius ne toks... Ar galima padėti ligoniui visiškai pasveikti nuo cirozės, insulto, paralyžiaus...? Jau šiandien mokslininkai sugeba nukreipti stromos ląsteles „teisingu keliu“. Dėl pažangos šioje ląstelių biologijos srityje stromos kamieninių ląstelių naudojimas terapijoje yra beveik neribotas.

Kamieninių ląstelių sudėtis - visų kūno ląstelių pirmtakai.

Rusijos mokslininkas Aleksandras Jakovlevičius Friedenšteinas (1924-1998), kuris inicijavo kaulų čiulpų stromos kamieninių ląstelių tyrimą.

Kaulų čiulpų stromos kamieninės ląstelės gali transformuotis į daugelį kitų kūno ląstelių.

Pelėms buvo sukeltas infarktas, o po 1–5 valandų į infarkto sritį buvo suleistos dvi stromos ląstelių injekcijos.

Kaulo augmentacija pašalinus osteosarkomą, naudojant plokštelę, ant kurios uždedamas specialus baltymas (kaulo morfogeninis baltymas), kuris kraujyje cirkuliuojančias stromos ląsteles paverčia kaulinio audinio ląstelėmis.

Kamieninės ląstelės yra kūno ląstelių pirmtakai

Noriu pakalbėti apie medicinos šaką, kurioje, daugumos mokslininkų ir gydytojų nepastebimai, artimiausiu metu tikimasi fenomenalaus, grandiozinio lūžio gydant daugelį šiandien praktiškai nepagydomų ligų.

Kamieninės ląstelės yra visų kūno ląstelių pirmtakai. Skirtingomis sąlygomis jie gali virsti kitomis ląstelėmis. Dauguma suaugusiųjų kamieninių ląstelių randama kaulų čiulpuose. Kaip žinote, kaulų čiulpai, visų pirma, yra kraujodaros tramplinas. Jį sudaro dviejų tipų kamieninės ląstelės: iš tų, iš kurių gaunama visa žinoma kraujo ląstelių įvairovė (vadinamosios hematopoetinės kamieninės ląstelės), ir stromos kamieninės ląstelės, kurios bus aptartos. Be kaulų čiulpų, nedidelis skaičius kamieninių ląstelių (vadinamųjų audinių kamieninių ląstelių) randamas tiesiogiai audiniuose: raumenyse (mioblastai), kauluose (osteoblastai) ir kt.

AT hematopoetinė sistema Kamieninių ląstelių yra daug, jos paprastos sandaros, gerai ištirtos, nuolat atnaujinamos, o jų virsmo kraujo ląstelėmis būdai žinomi jau seniai.

Tačiau skaitytojai beveik negirdėjo apie kaulų čiulpų kamienines stromos ląsteles. Palyginti su hematopoetinėmis, kaulų čiulpuose jų yra labai mažai, be to, tai sudėtingesnės ilgaamžės sistemos, kurios atnaujinamos gana retai. Stromos ląstelių transformacijos keliai tik pradedami tirti. Kaip parodė naujausi tyrimai, stromos ląstelės, taip pat kraujo ląstelių pirmtakai, nuolat cirkuliuoja žinduolių kraujyje.

Maždaug prieš 30 metų mokslo apie stromos ląsteles pamatus padėjo sovietų mokslininkai Aleksandras Jakovlevičius Friedenšteinas (miręs nelaiku 1998 m.), dirbęs Epidemiologijos ir mikrobiologijos tyrimų institute, pavadintame Rusijos akademijos Garbės akademiko N. F. Gamalėjos vardu. Medicinos mokslai, ir Iosif Lvovich Chertkov, kuris vis dar dirba Hematologijos centre RAMN. Dabar daugelis tyrinėtojų nutyli įkūrėjų vardus, tačiau čia ir Vakaruose yra padorų žmonių, kurie besąlygiškai pripažįsta šių mokslininkų prioritetą atrandant stromos ląsteles. 1999 metais stromos ląsteles „atrado“ amerikiečių mokslininkai, po to darbų skaičius šioje ląstelių biologijos srityje ėmė augti kaip lavina. Ir nieko keisto – juk stromos ląstelės gali būti itin naudingos klinikinei medicinai.

Kamieninės ląstelės dalyvauja pažeistų audinių atstatyme

Kaip sveiko suaugusio žmogaus organizmas atkuria organus ir audinius pažeidimo atveju? Ar evoliucija nepasirūpino išlipti ekstremalios situacijos? Organizmas turi atlikti ir, žinoma, atlikti pažeistų audinių regeneraciją. Ir jis tai daro naudodamas ląsteles, iš kurių galima gauti bet kokių kitų ląstelių – kamieninių ląstelių.

Nustatyta, kad regeneracijoje dalyvauja dviejų tipų kamieninės ląstelės – specializuoti audiniai ir universalios kaulų čiulpų stromos ląstelės.

Ne veltui išmintinga gamta kartu su „vietiniais sandėliais“ (audinių kamieninėmis ląstelėmis) sukūrė ir „centrinį atsarginių dalių sandėlį“ (kaulų čiulpų stromos ląsteles). Jei audinių kamieninės ląstelės naudojamos pažeistoms vietoms taisyti tik Ši vieta o tam tikros rūšies audiniams (kaulams – kaulams, raumenims – raumenims ir pan.), tuomet universalios yra „centrinio sandėlio atsarginės dalys“ – kamieninės kaulų čiulpų stromos ląstelės. Jie su kraujotaka patenka į pažeistą organą ar audinį ir vietoje, veikiami įvairių signalinių medžiagų, virsta reikiamomis specializuotomis ląstelėmis, kurios pakeičia negyvas.

Bet kuri ląstelė gali būti išauginta iš kaulų čiulpų stromos ląstelių

Dar šeštajame dešimtmetyje Friedensteinas ir jo kolegos, atlikdami eksperimentus su gyvūnų ląstelėmis, parodė, kad stromos ląstelės gali virsti kremzlės (chondrocitais), riebalų (adipocitais) ir kaulų (osteoblastais) ląstelėmis. Be to, jie išlaiko gebėjimą atlikti tokias transformacijas net augindami koloniją iš vienos stromos ląstelės. Tai yra, iš esmės galima užsiauginti daugybę stromos ląstelių, o vėliau specialių signalinių medžiagų pagalba nukreipti jas „teisingu keliu“ – atkurti pažeistus audinius.

Esant dideliam pažeidimui, organizmui trūksta savo stromos ląstelių. Tai gali padėti įvedant stromos ląsteles iš išorės. Italų mokslininkai atliko paprastą eksperimentą: kaulų čiulpai buvo visiškai pašalinti iš pelių apšvitinimu, tada buvo suleistos specialiai paženklintos stromos ląstelės. Po kelių dienų gyvūnams buvo duotas vaistas, kuris pradėjo ardyti priekinių kojų raumenis. Praėjus dviem savaitėms po stromos ląstelių injekcijos, pelių priekinių letenų raumenų audinys iš dalies atsigavo. Paaiškėjo, kad dauguma iš suleistos stromos susidarė naujos raumenų ląstelės. Matyt, stromos ląstelės priartėja prie pažeidimo vietos, kur gauna „cheminį signalą“, kokiomis ląstelėmis turi virsti, kad kompensuotų organizmo nuostolius. Be to, mokslininkams pavyko „priversti“ stromos ląsteles, veikiamas specialių signalinių medžiagų, virsti ląstelėmis lygiuosius raumenis tiesiai į mėgintuvėlį.

Paaiškėjo, kad kaulų čiulpų stromos ląstelių įvedimas į širdies raumens pažeidimo zoną (infarkto zoną) beveik visiškai pašalina eksperimentinių gyvūnų širdies nepakankamumo poinfarktinį reiškinį. Taigi, stromos ląstelės, suleistos kiaulėms, patyrusioms infarktą, po aštuonių savaičių visiškai išsigimsta į širdies raumens ląsteles, beveik visiškai atstatomos jos funkcijos.

Tokio gyvūnų infarkto gydymo rezultatai yra tiesiog nuostabūs. Remiantis Amerikos širdies asociacijos (Amerikos kardiologų draugija) 2000 m. duomenimis, žiurkėms, patyrusioms dirbtinai sukeltą infarktą, 90% kaulų čiulpų stromos ląstelių, patekusių į širdies sritį, visiškai išsigimsta į širdies raumens ląsteles.

Japonijos mokslininkai širdies raumens ląsteles iš pelių kaulų čiulpų stromos ląstelių gavo tiesiog laboratorijoje: į stromos ląstelių kultūrą buvo pridėta specialios medžiagos (5-azocitidinas), kurios tarsi burtų keliu ėmė virsti širdies raumens ląstelėmis.

Toks ląstelių terapijaširdies raumens pažeidimo atstatymui po infarkto yra labai perspektyvus, nes panaudojamos paties organizmo kamieninės stromos ląstelės. Ir jie nėra atmetami, be to, įvedus suaugusiųjų kamienines ląsteles, jų piktybinės degeneracijos tikimybė yra atmesta.

Ir visiškai neįtikėtina metamorfozė – stromos ląstelės gali taip „pamiršti“ apie savo kaulų čiulpų kilmę, kad veikiamos tam tikrų veiksnių net virsta nervinėmis ląstelėmis (neuronais). Praėjus dviem savaitėms po specialios signalinės medžiagos pridėjimo prie stromos ląstelių kultūros, jos jau 80% sudarytos iš neuronų! Tai vis dar tik „bandymo mėgintuvėlio“ pasiekimas, tačiau jis suteikia vilčių išgydyti pacientus, turinčius sunkius nugaros ir smegenų pažeidimus. Juolab kad (kaip įrodė daugelis mokslininkų), kai jų pačių kaulų čiulpų stromos ląstelės patenka į žmogaus stuburo kanalą, jos tolygiai pasiskirsto visose smegenų dalyse, nepažeidžiant jų struktūros.

Nepaprastai svarbų eksperimentą atliko amerikiečių mokslininkai. Pelėms buvo dirbtinai sukeltas insultas, po kurio jų pačių stromos ląstelės buvo suleistos į stuburo kanalą. 100% atvejų pelės iš dalies pasveiko motorinė veikla galūnes. Rezultatas yra daug žadantis, todėl nenuostabu, kad JAV nacionalinių sveikatos institutų sistema skyrė milžiniškas lėšas stromos ląstelių pavertimo neuronais problemai plėtoti. Insultas yra dažna, tačiau nepagydoma liga.

Stromos ląstelės virsta kepenų ląstelėmis. Nustatyta, kad kepenų pažeidimo atveju naujos kepenų ląstelės (hepatocitai) ir jų pirmtakai susidaro daugiausia iš donoro kaulų čiulpų stromos ląstelių.

Mūsų pačių tyrimai, atlikti Eksperimentinės kardiologijos institute Emmos Lvovnos Sobolevos grupėje, parodė, kad tokia dažna liga kaip aterosklerozė padidina kaulų čiulpų stromos ląstelių srautą į kraują, o iš ten į sandarikliai (lipoproteininės plokštelės) prie kraujagyslių sienelių. Akivaizdu, kad būtent todėl pacientams, sergantiems ateroskleroze (kaip rodo darbas, atliktas kartu su profesoriaus RS Akchurin grupe), kaulų čiulpai yra išeikvoti stromos ląstelėse. Galbūt kūnas „siunčia“ stromos ląsteles, kad atstatytų kraujagyslių pažeidimus. Ir jie „gydo“ žalą, virsdami kaulinio ar kremzlinio audinio ląstelėmis. Tada aterosklerozės metu stebimas kraujagyslių kaulėjimas yra normali stromos ląstelių reakcija į sutrikimus kraujagyslių sistema. Ar tai tiesa, ar ne, parodys tolesni tyrimai.

Stromos ląstelės klinikinėje praktikoje jau yra realybė

AT terapinis taikymas stromos ląstelių šiandien, be jokios abejonės, pirmauja ortopedija. Faktas yra tas, kad gydytojai savo rankose turi unikalių medžiagų: specialių baltymų, vadinamųjų kaulų morfogeninių baltymų (BMP), kurie sukelia stromos ląstelių transformaciją į kaulinio audinio ląsteles (osteoblastus). Mokslininkams prireikė beveik ketvirčio amžiaus, kad išskirtų ir ištirtų BMP savybes. Klinikinių tyrimų rezultatai yra įspūdingi. JAV 91 metų pacientui, patyrusiam 13 metų negijusį lūžį, buvo implantuota speciali kolageno plokštelė, ant kurios užtepti BMP. Tuo pačiu metu stromos ląstelės, patekusios į lūžio zoną, buvo „pritrauktos“ prie plokštelės ir, veikiamos BMP, pradėjo transformuotis į kaulinio audinio ląsteles. Praėjus aštuoniems mėnesiams po plokštelės įrengimo, lūžęs paciento kaulas praktiškai buvo atkurtas.

Jungtinėse Amerikos Valstijose jau vyksta paskutinis bandymų etapas ir netrukus klinikose bus plačiai naudojamos specialios porėtos kempinės, užpildytos tiek stromos ląstelėmis, tiek BMP. Tokias stebuklingas kempinėles įdėjus į pažeistą vietą (lūžio zoną ar tuštumą pašalinus osteosarkomą), per du mėnesius galima užpildyti trūkstamą iki 25 centimetrų ilgio tarpą.

Be to, vyksta darbas siekiant integruoti BMP geną į stromos ląsteles. Tai reiškia, kad išsigimę į kaulines ląsteles, jie galės patys gaminti baltymą – BMP, kuris inicijuoja stromos ląstelių pavertimo kaulinėmis ląstelėmis procesą.

Įdomų eksperimentą su audinių kamieninėmis ląstelėmis atliko amerikiečių mokslininkai. Jie išaugino raumenų audinio kamienines ląsteles (mioblastus) iš 72 metų širdies priepuolio patyrusio paciento šlaunų raumenų. Tada šios ląstelės buvo sušvirkštos tiesiai į infarkto sritį, o po to pacientui reikšmingai pagerėjo širdies susitraukiamumas.

Stromos ląstelių šaltiniai reabilitacinei terapijai

Taigi į Sveikas kūnas iš tikrųjų yra universalus traumų gydymo mechanizmas, naudojant vidinį ląstelių rezervą – kaulų čiulpų stromos ląsteles. Šios ląstelės gali virsti bet kokiomis kitomis ląstelėmis, atsitrenkdamos į atitinkamą kūno dalį. Stromos ląstelės pradeda patekti į pažeistą vietą, kai gauna atitinkamą signalą iš centrinės nervų sistemos. Pasiekusios pažeidimo vietą, veikiamos tam tikroms signalinėms molekulėms, jos virsta trūkstamomis pažeisto audinio ląstelėmis. Tačiau stromos ląstelių saugykla negali būti neišsemiama. Išgydžius didelius pažeidimus, kaulų čiulpai „ištuštėja“, o su amžiumi stromos ląstelių pasiūla žymiai sumažėja.

Kaip praktiškai atlikti pažeistų ląstelių atkūrimą? Kur galėčiau gauti savo kaulų čiulpų stromos kamieninių ląstelių preparato? Juk kai žmogui jau kažkas atsitiko – pavyzdžiui, jis susilaužė koją ar išgyveno infarktą – jau per vėlu atrinkti kaulų čiulpus ir iš jų išauginti stromos ląstelių kultūrą, kad vėliau būtų galima sušvirkšti nukentėjusiajam. plotas. O įtikinti žmogų paaukoti kaulų čiulpų mėginį, norint iš jo gauti stromos ląstelių kultūrą „tik tuo atveju“, gana sunku. Apribojantis stromos ląstelių gydymo veiksnys yra laikas. Ištikus širdies priepuoliui, savo arba suderinamų ląstelių reikia nedelsiant ir dideliais kiekiais.

Šiandien už 75 dolerius Amerikos studentai paaukoja 20 mililitrų nugaros smegenų iš juosmens. Bet tokiu būdu gautos ląstelės naudojamos tik moksliniams tyrimams.

Ar ateities atkuriamajai medicinai būtina kurti individualius ar donorų stromos ląstelių bankus? Be abejonės. Iš esmės donorų rasti nesunku. Yra ir kita problema. Kai gimstame, mūsų kaulų čiulpuose turime vieną stromos ląstelę 10 000 kraujodaros kamieninių ląstelių. Paaugliai turi 10 kartų mažiau stromos ląstelių. Iki 50 metų pusei milijono kamieninių ląstelių tenka viena stromos ląstelė, o sulaukus 70 metų imti kaulų čiulpų mėginį tiesiog beprasmiška – milijonui kamieninių ląstelių tenka tik viena stromos ląstelė. Tai yra, kaulų čiulpų donorystė prasminga tik jaunas amžius, seni žmonės turės naudoti kitų žmonių stromos ląstelių kultūras. Be to, patogiausia donorų stromos ląsteles gauti tiesiai gimus iš virkštelės ir placentos, kur jų taip pat yra pakankamai.

Visai neseniai buvo paskelbti stulbinantys duomenys: stromos ląstelės gali būti gaunamos iš riebalinio audinio ląstelių (adipocitų). Adipocitai, kaip paaiškėjo, nėra toli nuo savo pirmtakų, o specialių medžiagų pagalba juos gana nesunkiai galima „sugrąžinti“. Ir gauti riebalų ląstelių nėra problema. Riebalų nusiurbimas (riebalų šalinimas) dabar gana plačiai paplitęs visose civilizuotose šalyse.

Galima tikėtis, kad artimiausiu metu virkštelės, placentos ir riebalinis audinys taps pramoniniais stromos ląstelių šaltiniais.

Stromos ląstelės yra būsimos reabilitacinės terapijos pagrindas

Laikraščiai ir žurnalai (nors dažniausiai užsienietiški) pilni informacijos apie kamienines ląsteles. Bet ne apie strominę, o apie embrioninę. Tai žmogaus vaisiaus ląstelės, gebančios suformuoti daugiau nei du šimtus audinių tipų.

Tačiau tyrimai embrioninių kamieninių ląstelių srityje daugelyje šalių dabar „įšaldyti“. Viena iš priežasčių yra ta, kad embrioninių ląstelių įvedimas į pacientą, deja, kartais baigiasi piktybinis navikas. Kita priežastis – etinė. Pagrindinis embrioninių ląstelių šaltinis yra medicininiai abortai. Katalikų bažnyčia, religinės bendruomenės, įvairios visuomeninės organizacijos – visi tie, kurie kovoja už abortų draudimą, daro didžiulį spaudimą vyriausybėms ir prezidentams, ragindami uždrausti abortus ir gydymą naudojant embrionines kamienines ląsteles. Etikos problemos padarė meškos paslaugą embrioninių ląstelių tyrimams, tačiau kartu pritraukė naujų mokslinių jėgų tyrimams suaugusiųjų kamieninių ląstelių srityje.

Skirtingai nuo embrioninių stromos kamieninių ląstelių, organizmo regeneracinis rezervas buvo įrodytas gamtos. Nėra pavojaus imuniniam savo stromos ląstelių atmetimui, o jų piktybinės transformacijos galimybė yra minimali. Stromos ląstelių naudojimas taip pat nepriekaištingas moraliniu ir etiniu požiūriu. Štai kodėl stromos ląstelės turėtų būti regeneracinės medicinos pagrindas kitame amžiuje.

Šiais laikais kamieninių ląstelių transplantacijos metodas yra plačiai paplitęs, siekiant gydyti rimtas patologijas. Visų pirma, nesubrendusios kraujodaros ląstelės yra naudojamos kraujodaros funkcijai atkurti pacientams, sergantiems leukemija ir limfomomis. Pirmoji sėkminga transplantacija buvo atlikta 1988 m. Anemija sergančiam vaikui buvo suleistos ląstelės, paimtos iš virkštelės kraujo, ir tai leido pasiekti visišką išgijimą.

Kamieninės ląstelės yra nesubrendusios ląstelės, kurios turi galimybę savarankiškai atsinaujinti ir diferencijuotis. Savaiminio atsinaujinimo esmė slypi tame, kad po mitozinio dalijimosi šios ląstelės išlaiko savo fenotipą, t.y., nevyksta diferenciacija. Diferenciacija – tai įvairių audinių ir organų transformacija į specifines ląsteles.

Kamieninės ląstelės pasižymi nuostabiu gebėjimu asimetriškai dalytis, po kurios viena iš naujų ląstelių lieka kamienine ląstele, o kita diferencijuojasi.

Pastaba:Organizmo vystymasis prasideda nuo vienos kamieninės ląstelės – zigotos. Pakartotinio dalijimosi ir diferenciacijos metu susidaro visi kiti tam tikrai biologinei rūšiai būdingi ląstelių tipai. Visų pirma, yra daugiau nei 220 žmonių ir primatų ląstelių tipų.

Kamieninės ląstelės yra universali kūno audinių „statybinė medžiaga“. Juose yra visa genetinė informacija. Nesubrendusių ląstelių elementų dėka organizme vyksta regeneracijos procesai. Senstant nediferencijuotų ląstelių skaičius nuolat mažėja. Jei vaisius (embrionas) turi po 1 kamieninę ląstelę 10 tūkstančių diferencijuotųjų, tai sulaukus 60 metų santykis keičiasi daug kartų, nukrenta iki 1 iki 8 mln. Būtent dėl ​​šios priežasties vyresnio amžiaus pacientams pažeisti audiniai atsinaujina daug lėčiau.

Pastaba:Siekiant išsaugoti tokią unikalią biologinę medžiagą kaip virkštelės kraujas, daugelyje valstybių buvo sukurti specialūs bankai. Daugiamečių tyrimų rezultatai rodo, kad netolimoje ateityje universalios nesubrendusios ląstelės padės susidoroti su sunkiausiomis patologijomis, kurios šiuo metu nėra gydomos nei medicininiu, nei chirurginiu būdu.

Svarbu:Geriausias šaltinis kamieninėms ląstelėms gauti yra kraujas, gaunamas iš virkštelės iškart po kūdikio gimimo. Šios ląstelės taip pat yra placentoje ir vaisiaus audiniuose. Suaugusio žmogaus tokie ląstelių elementai yra kaulų čiulpuose.

Iki šiol mokslininkai nustatė šiuos kamieninių ląstelių tipus:

  • hematopoetinis;
  • endotelio;
  • nervingas;
  • miokardo kamieninės ląstelės;
  • oda;
  • mezenchiminis;
  • raumeningas;
  • žarnyno ląstelės;
  • embrioninis.

Labai daug nesubrendusių ląstelių galima gauti iš kraujo, paimto iš bambos venos. Unikali biomedžiaga laikoma specialiame indelyje -196 °C temperatūroje (skystame azote). Jis gali būti naudojamas, kai reikia atkurti beveik visus žmogaus kūno audinius. Su gimusio vaiko artimaisiais bankai sudaro sutartį dėl bioindėlio saugojimo 18-20 metų. Visą šį laiką medžiaga išlieka visiškai aktyvi.

Pastaba:placentoje nediferencijuotų ląstelių yra eilės tvarka daugiau nei virkštelės kraujyje. Tačiau tokio pobūdžio biologinės medžiagos saugojimui reikalingos ypatingos sąlygos, o tai susiję su didžiulėmis materialinėmis išlaidomis.

Hematopoetinės ląstelės iš virkštelės kraujo turi šiuos privalumus:

  • medžiaga gaunama lengvai ir visiškai neskausmingai;
  • biomedžiaga yra saugi infekcijoms;
  • transplantacija galima bet kuriuo metu;
  • ląstelės tinkamos transplantacijai artimiems giminaičiams (idealus biologinis suderinamumas);
  • galima transplantacija kitiems pacientams (jei nėra antigenų konflikto).

Svarbu:šios biologinės medžiagos naudojimas, kaip ir jos utilizavimas, nesukelia etinių ir teisinių problemų.

Suaugusio žmogaus kamieninių ląstelių šaltinis yra raudonieji kaulų čiulpai. Stromos elementai gaunami punkcija. Specialioje laboratorijoje iš jų išauginamos ištisos kolonijos, kurios vėliau persodinamos ligoniui. Patekę į kūną, jie migruoja į paveiktą vietą, kur pakeičia mirusius labai diferencijuotus elementus.

Svarbu:suaugusiųjų kamieninėms ląstelėms būdingas palyginti mažas funkcinė veikla lyginant su embriono medžiaga. Be to, stromos ląstelės gali būti persodinamos tik tam žmogui, iš kurio kaulų čiulpų jos yra gautos; kitu atveju beveik neišvengiamai išsivysto atmetimo reakcija.

NSC buvo rasta atskirose dar bręstančio ar jau visiškai susiformavusio organizmo smegenų srityse. Jie pasižymi dideliu gebėjimu transformuotis į kitas ląsteles ir gali būti auginami laboratorijoje. Tačiau šiuo metu jie nenaudojami gydymui. Norint juos gauti, būtinas smegenų sunaikinimas, todėl apie autotransplantaciją negali būti nė kalbos. Šiuo metu tiriama galimybė naudoti recipiento audinius, tačiau tai gali būti dėl etinių problemų.

Praėjusio amžiaus pabaigoje buvo aptiktos unikalios kamieninės ląstelės, turinčios galimybę transformuotis į kardiomiocitus. Žmonių gydymas jų pagalba kol kas neįmanomas, nes medžiagai gauti reikalingas miokardo sunaikinimas, o galimybė panaudoti ląsteles recipientus dar tik tiriama.

odos ląstelės

Šio tipo kamieninės ląstelės gaunamos iš embriono arba jau suaugusio žmogaus odos. Tokia biologinė medžiaga jau sėkmingai naudojama specializuotuose centruose, skirtuose pacientams, turintiems didelių nudegimų, gydyti.

Mezenchiminės kamieninės ląstelės paimamos iš kaulų čiulpų stromos. Jų taip pat yra kraujyje, gautame iš virkštelės. Gydymas per MSC transplantaciją laikomas labai perspektyviu. Medžiagą galima gauti iš paties paciento; auginimas atliekamas laboratorinėmis sąlygomis maistinėse terpėse. Po transplantacijos šios ląstelės virsta įvairių audinių ir organų elementais. Jei reikia, medžiaga užšaldoma ir laikoma ilgą laiką. Neabejotinas gydymo mezenchiminėmis ląstelėmis pranašumas yra komplikacijų nebuvimas vystymosi forma piktybiniai navikai. Šios technikos trūkumu galima laikyti tik griežtos infekcijos kontrolės poreikį.

Medžiagos šaltinis yra dryžuotų raumenų audinys. Šie elementai turi savybę transformuotis į nervų ir riebalų ląsteles, taip pat į chondrocitus ir miocitus. Nustatyta, kad jie yra atskira mezenchiminių ląstelių populiacija, todėl juos galima gauti iš virkštelės kraujo arba paties paciento kaulų čiulpų.

Ląstelės iš abortinės medžiagos

Vadinamosios vaisiaus ląstelės yra išskiriamos iš abortinės medžiagos dirbtinai nutraukus nėštumą 9–12 savaičių laikotarpiui. Šio šaltinio naudojimas yra susijęs su daugybe techninių problemų, jau nekalbant apie etinę problemos pusę.

Pagrindiniai gydymo embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis metodo trūkumai:

  • didelė atmetimo rizika persodinant medžiagą;
  • rizikos ir užsikrėtimo kitomis infekcinės genezės ligomis buvimas;
  • teisinių problemų.

ESC šaltinis yra embriono medžiaga, paimta pirmąją intrauterinio vystymosi savaitę.

Embrioninių kamieninių ląstelių privalumai:

  • gebėjimas transformuotis į įvairias ląsteles;
  • minimali kultūros atmetimo tikimybė.

Trūkumai apima:

  • gerybinių navikų atsiradimo pavojaus buvimas;
  • etiniai klausimai;
  • teisinės kliūtys.

Svarbu:Rusijos Federacijoje ESC naudojimas dabar yra uždraustas Rusijos Federacijos sveikatos ministerijos įsakymu. Šios biologinės medžiagos naudojimą technikos priešininkai vertina kaip kėsinimąsi į negimusio vaiko gyvenimą.

Iki šiol įvairiose šalyse jau atlikta dešimtys tūkstančių sėkmingų transplantacijų įvairaus amžiaus pacientams.
Kamieninių ląstelių kultūrų transplantacija yra pripažinta labai efektyvi metodika galvos ir nugaros smegenų traumų, didelių nudegimų, insultų ir širdies priepuolių pasekmių gydymas. Ląstelių terapija gali išgydyti vaiką, kenčiantį nuo rimtos kraujo patologijos.

Pastaba:dabar 75 % pacientų, kuriems labai reikia organų transplantacijos, miršta nelaukdami savo eilės transplantacijai. Mokslininkai mano, kad ląstelių terapija artimiausioje ateityje suteiks jiems galimybę išgydyti.

Kamieninių ląstelių transplantacija yra veiksminga gydant šias patologijas:

  • imunodeficito būklės;
  • atsparus jaunatvinis artritas;
  • leukemija;
  • ne Hodžkino limfoma;
  • Fanconi anemija;
  • talasemija;
  • idiopatinė aplazinė anemija;
  • amegakariocitinė trombocitopenija;
  • kolagenozės;
  • mielodisplazinis sindromas;
  • neuroblastoma.

Kamieninių ląstelių įvedimas prisideda prie būklės atkūrimo ir gerinimo oda.

Svarbu:Pacientams, norintiems atlikti senėjimą stabdančias procedūras naudojant kamienines ląsteles, patariama naudotis tik nusistovėjusių kosmetologijos centrų paslaugomis. Rinkoje pasirodė daugybė padirbtų vaistų, kurie gali padaryti nepataisomą žalą sveikatai. Jau žinomi pacientų mirties atvejai dėl onkologinių ligų, kurios išsivystė po procedūrų.

Kosmetinės problemos, kurias galima pašalinti naudojant ląstelių terapiją:

  • randai ant odos;
  • raukšlės;
  • cheminių nudegimų pėdsakai;
  • lazerio terapijos pasekmės.

Pastaba:mezoterapija įvedant preparatus, kuriuose yra kamieninių ląstelių kultūrų, leidžia žymiai pagerinti odos tonusą ir skatina sveikų plaukų bei nagų augimą.

Gydymo kursui reikia įvesti 100 milijonų nediferencijuotų ląstelių. Kurso terapijos kaina yra apie 300 tūkstančių rublių, tai yra dėl techninių sunkumų auginant medžiagą transplantacijai.

Mezoterapijos seansas kosmetologijos centre yra daug pigesnis (vidutiniškai apie 20 tūkst. rublių), tačiau norint pasiekti pastebimą ir ilgalaikį efektą, reikia nuo 5 iki 10 procedūrų, todėl bendra jų kaina yra gana panaši į rimtos ligos gydymo išlaidas. liga.