Atkuriamoji ateities terapija. Santrauka: kamieninės ląstelės

Kamieninės ląstelės – tai nediferencijuotos ląstelės, kurios yra žmogaus organizme kaip „strateginis rezervas“ bet kuriame jo gyvenimo etape. Ypatumas yra jų neribotas gebėjimas dalytis ir galimybė sukurti bet kokias specializuotas žmogaus ląsteles.

Dėl jų buvimo vyksta laipsniškas visų kūno organų ir audinių ląstelių atsinaujinimas ir organų bei audinių atstatymas po pažeidimo.

Atradimų ir tyrimų istorija

Rusų mokslininkas Aleksandras Anisimovas pirmasis įrodė kamieninių ląstelių egzistavimą. Tai atsitiko dar 1909 m. Praktinis jų pritaikymas mokslininkus sudomino daug vėliau, apie 1950 m. Tik 1970 metais leukemija sergantiems pacientams pirmą kartą buvo persodintos kamieninės ląstelės, o šis gydymo metodas pradėtas taikyti visame pasaulyje.

Maždaug nuo to laiko kamieninių ląstelių tyrimas buvo išskiriamas kaip atskira kryptis, pradėjo kurtis atskiros laboratorijos ir net ištisi tyrimų institutai, kūrę gydymo metodus, naudojant progenitorines ląsteles. 2003 m. pasirodė pirmoji Rusijos biotechnologijų įmonė, vadinama Žmogaus kamieninių ląstelių institutu, kuri šiandien yra didžiausia kamieninių ląstelių mėginių saugykla, taip pat reklamuoja savo naujoviškas technologijas rinkoje. vaistai ir aukštųjų technologijų paslaugas.

Šiame medicinos vystymosi etape mokslininkams pavyko iš kamieninės ląstelės gauti kiaušinėlį, kuris ateityje leis nevaisingoms poroms susilaukti savo vaikų.

Vaizdo įrašas: sėkminga biotechnologija

Kur yra progenitorinės ląstelės?

Kamieninių ląstelių galima rasti beveik visur Žmogaus kūnas. Jie yra be nesėkmės yra visuose kūno audiniuose. Didžiausias jų kiekis suaugusiam žmogui yra raudonuosiuose kaulų čiulpuose, šiek tiek mažesnis – periferiniame kraujyje, riebaliniame audinyje ir odoje.

Kuo jaunesnis organizmas, tuo daugiau jame yra, tuo šios ląstelės yra aktyvesnės pagal dalijimosi greitį ir tuo platesnis yra specializuotų ląstelių, kurias gali pagimdyti kiekviena pirmtakų ląstelė, spektras.

Iš kur jie gauna medžiagos

• Embrioninis.

Mokslininkams „skaniausios“ yra embrioninės kamieninės ląstelės, nes kuo mažiau organizmas gyveno, tuo daugiau plastiškų ir biologiškai aktyvių pirmtakų ląstelių.

Bet jei mokslininkams nėra problema gauti gyvūnų ląstelių, tai bet kokie eksperimentai su žmogaus embrionais pripažįstami neetiškais.

Tai nepaisant to, kad, remiantis statistika, maždaug kas antras nėštumas šiuolaikiniame pasaulyje baigiasi abortu.

• Iš virkštelės kraujo.

Moralės ir teisėkūros sprendimų požiūriu daugelyje šalių yra virkštelės kraujo kamieninės ląstelės, pati virkštelė ir placenta.

Šiuo metu kuriami ištisi virkštelės kraujo kamieninių ląstelių bankai, kurie vėliau gali būti naudojami įvairioms ligoms ir kūno sužalojimų pasekmėms gydyti. Komerciniais pagrindais daugelis privačių bankų siūlo tėvams nominalų „indėlį“ už savo vaiką. Vienas iš argumentų prieš virkštelės kraujo rinkimą ir šaldymą – ribotas kiekis, kurio galima gauti tokiu būdu.

Manoma, kad po chemoterapijos ar radioterapijos savo atšildytomis kamieninėmis ląstelėmis kraujodaros atkūrimui pakaks tik vaikui iki tam tikro amžiaus ir kūno svorio (iki 50 kg).

Tačiau ne visada būtina atkurti tokį didelį audinių kiekį. Norint atkurti, pavyzdžiui, tą pačią kelio sąnario kremzlę, pakaks tik nedidelės dalies išsaugotų ląstelių.

Tas pats pasakytina ir apie pažeistų kasos ar kepenų ląstelių atkūrimą. O kadangi kamieninės ląstelės iš vienos virkštelės kraujo porcijos prieš užšaldant suskirstomos į kelis kriovamzdelius, visada bus galima panaudoti nedidelę medžiagos dalį.

• Kamieninių ląstelių gavimas iš suaugusio žmogaus.

Ne visiems pasisekė gauti iš savo tėvų „neatidėliotinos atsargos“ kamieninių ląstelių iš virkštelės kraujo. Todėl šiame etape kuriami metodai, kaip juos gauti iš suaugusiųjų.

Pagrindiniai audiniai, kurie gali būti šaltiniai, yra šie:

• riebalinis audinys (pavyzdžiui, paimtas riebalų nusiurbimo metu);
• periferinis kraujas, kurį galima paimti iš venos);
• raudonieji kaulų čiulpai.

Suaugusiųjų kamieninės ląstelės, gautos iš skirtingų šaltinių, gali turėti tam tikrų skirtumų dėl ląstelių universalumo praradimo. Pavyzdžiui, iš kraujo ir raudonųjų kaulų čiulpų ląstelės daugiausia gali susidaryti kraujo ląstelės. Jie vadinami hematopoetiniais.

O kamienines ląsteles iš riebalinio audinio daug lengviau diferencijuoti (atgimti) į specializuotas kūno organų ir audinių (kremzlių, kaulų, raumenų ir kt.) ląsteles. Jie vadinami mezenchiminiais.

Priklausomai nuo uždavinio, su kuriuo susiduria mokslininkai, masto, jiems gali prireikti kitokio tokių ląstelių skaičiaus. Pavyzdžiui, dabar kuriami metodai, kaip iš jų išauginti šlapimo kilmės dantis. Ten jų nėra tiek daug.

Bet atsižvelgiant į tai, kad dantį reikia auginti tik vieną kartą, o jo tarnavimo laikas yra nemažas, kamieninių ląstelių jam reikia nedaug.

Vaizdo įrašas: Pokrovskio kamieninių ląstelių bankas

Bankai biologinei medžiagai saugoti

Mėginiams saugoti sukuriami specialūs bankai. Atsižvelgiant į medžiagos saugojimo tikslą, jos gali būti valstybinės. Jie taip pat vadinami registratorių bankais. Registratoriai saugo neįvardytų donorų kamienines ląsteles ir savo nuožiūra gali pateikti medžiagą bet kuriai medicinos ar tyrimų institucijai.

Taip pat yra komercinių bankų, kurie uždirba pinigus saugodami konkrečių donorų mėginius. Tik jų savininkai gali juos naudoti sau ar artimiems giminaičiams gydyti.

Jei mes kalbame apie mėginių paklausą, tada statistika yra tokia:

• kas tūkstantis mėginys yra paklausus registratorių bankuose;
• privačiuose bankuose saugoma medžiaga naudojama dar rečiau.

Tačiau prasminga laikyti vardinį pavyzdį privačiame banke. Tam yra keletas priežasčių:

• donorų mėginiai kainuoja pinigus, kartais daug, o suma, reikalinga mėginiui įsigyti ir pristatyti į reikiamą kliniką, dažnai yra daug kartų didesnė už savo mėginio saugojimą kelis dešimtmečius;
• vardinis mėginys gali būti naudojamas kraujo giminaičiams gydyti;
• galima daryti prielaidą, kad ateityje organai ir audiniai bus atkuriami naudojant kamienines ląsteles daug dažniau nei tai vyksta mūsų laikais, todėl jų paklausa tik augs.

Taikymas medicinoje

Tiesą sakant, vienintelė jau ištirta jų naudojimo kryptis yra kaulų čiulpų transplantacija kaip leukemijos ir limfomų gydymo etapas. Kai kurie tyrimai apie organų ir audinių atstatymą naudojant kamienines ląsteles jau pasiekė eksperimentų su žmonėmis stadiją, tačiau apie masinį įvedimą į gydytojų praktiką dar nekalbama.

Norint gauti naujų audinių iš kamieninių ląstelių, paprastai reikia atlikti šias manipuliacijas:

• medžiagos rinkimas;
• kamieninių ląstelių išskyrimas;
• kamieninių ląstelių auginimas ant maistinių medžiagų substratų;
• sudaryti sąlygas kamieninėms ląstelėms transformuotis į specializuotas;
• sumažinti riziką, susijusią su piktybinio ląstelių, gautų iš kamieninių ląstelių, transformacijos galimybe;
• transplantacija.

Iš eksperimentui paimtų audinių kamieninės ląstelės išskiriamos naudojant specialius prietaisus, vadinamus separatoriais. Taip pat yra įvairių kamieninių ląstelių nusodinimo metodų, tačiau jų efektyvumą daugiausia lemia darbuotojų kvalifikacija ir patirtis, taip pat kyla pavojus, kad mėginys bus užterštas bakterijomis ar grybeliais.

Gautos kamieninės ląstelės dedamos į specialiai paruoštą terpę, kurioje yra naujagimių veršelių limfos arba kraujo serumas. Mitybiniame substrate jie dauginasi daug kartų, jų skaičius padidėja kelis tūkstančius kartų. Prieš patekdami į organizmą, mokslininkai nukreipia savo diferenciaciją tam tikra kryptimi, pavyzdžiui, gauna nervų ląsteles, kepenų ar kasos ląsteles, kremzlinę plokštelę ir kt.

Būtent šiame etape kyla pavojus, kad jie išsigims į naviką. Siekiant to išvengti, kuriami specialūs metodai, mažinantys vėžio ląstelių degeneracijos tikimybę.

Ląstelių įvedimo į organizmą būdai:

• ląstelių patekimas į audinius tiesiai toje vietoje, kur buvo sužalotas arba audiniai buvo pažeisti dėl patologinio proceso (ligos): kamieninių ląstelių patekimas į smegenų kraujavimo vietą arba į pažeidimo vietą. periferiniai nervai;
• ląstelių patekimas į kraują: taip kamieninės ląstelės švirkščiamos gydant leukemiją.

Privalumai ir trūkumai naudojant kamienines ląsteles atjauninimui

Tyrimas ir naudojimas žiniasklaidoje vis dažniau įvardijamas kaip būdas pasiekti nemirtingumą ar bent jau ilgaamžiškumą. Jau tolimajame aštuntajame dešimtmetyje kamieninės ląstelės buvo skiriamos kaip jauninantis agentas pagyvenusiems TSKP politinio biuro nariams.

Dabar, kai atsirado nemažai privačių biotechnologijų tyrimų centrų, kai kurie mokslininkai pradėjo atlikti jauninančias kamieninių ląstelių, anksčiau paimtų iš paties paciento, injekcijas.

Tokia procedūra yra gana brangi, tačiau niekas negali garantuoti jos rezultato. Sutikdamas klientas turi žinoti, kad dalyvauja eksperimente, nes daugelis jų naudojimo aspektų dar neištirti.

Vaizdo įrašas: ką gali padaryti kamieninės ląstelės

Dažniausios procedūrų rūšys yra:

• kamieninių ląstelių įvedimas į dermą (procedūra šiek tiek primena biorevitalizaciją);
• odos defektų užpildymas, audinių tūrio didinimas (tai labiau panašu į užpildų naudojimą).

Antruoju atveju naudojamas paties paciento riebalinis audinys ir jo kamieninės ląstelės, sumaišytos su stabilizuota hialurono rūgštimi. Eksperimentai su gyvūnais parodė, kad toks kokteilis leidžia įsitvirtinti didesniam kiekiui riebalinio audinio ir ilgą laiką išlaikyti apimtis.

Pirmieji eksperimentai buvo atlikti su žmonėmis, kuriems šiuo metodu buvo pašalintos raukšlės ir padidėję pieno liaukos. Tačiau vis dar nėra pakankamai duomenų, kad joks gydytojas galėtų pakartoti šią patirtį savo pacientui ir suteiktų jam garantuotą rezultatą.

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 unikalias kamieninių ląstelių savybes, būtent, jų gebėjimą daugintis, nukreipta

diferenciacija, naujų terapinių metodų, pagrįstų ląstelių technologijomis, kūrimas atveria plačius horizontus įvairiose medicinos srityse. 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, atsirado 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 kitas sukėlė gemalo (gemalo) ląsteles. 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 galintis formuoti 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- embrioninės ląstelės 9-12 vystymosi savaičių, išskirtos iš 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 kraujotaka 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.

- audiniams būdingos kamieninės ląstelės- randasi įvairių tipų audiniai ir, visų pirma, yra atsakingi už savo ląstelių populiacijos atsinaujinimą, jie yra pirmieji, kurie suaktyvėja pažeidus. 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 atrasta 2001 m., nuo to laiko papildomi tyrimai parodė, kad šios ląstelės gali transformuotis į kitų tipų audinius, tokius kaip nervų, raumenų, kaulų, kraujagyslių ląsteles arba bent jau ląsteles, turinčias pirmiau išvardytų savybių.

Nugaros smegenų stromos ląstelės(mezenchiminės kamieninės ląstelės) sukelia įvairių tipų ląsteles: kaulų ląsteles (osteocitus), kremzlių ląsteles (chondrocitus), riebalines ląsteles (adipocitus), taip pat kitų tipų ląsteles. jungiamasis audinys.

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

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 įsipareigojusi diferencijuotis į specializuotą (-as) ląstelę (-es), o antroji išlaiko visus SC požymius, o tai apsaugo SC telkinį nuo visiško išeikvojimo. 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) terapija ūminis infarktas miokardo;

3) vėžiu sergančių pacientų gydymas.

Nudegimų ir žaizdų gydymas- dirbtinės odos, išaugintos audinių inžinerijos metodais, kūrimas. 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 pristatymas į miokardo audinį (pvz., viename šio MI gydymo metodo klinikinių rezultatų dokumente kalbama apie 1 500 000 autologinių kaulų čiulpų SC injekcijos į periinfarktinę zoną panaudojimą. ).

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;

Gali (bent šiek tiek) kristalizuotis išgrynintoje būsenoje.

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 sudėtis, be baltymų ir nukleino rūgšties, 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 kelių baltymų molekulių - struktūrinių vienetų. 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, pavyzdžiui, poliaminus ir histonus – polikatijonus, kurie neutralizuoja viruso nukleorūgšties krūvius, o tai palengvina jos pakavimą 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, į kurią savo ruožtu galima įdėti didesnį ir sudėtingesnį genomą. .

Genomo inkapsuliavimas 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 tt).

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 išorinis lipidų apvalkalas dėl jo giminingumo su ląstelės-šeimininkės membrana palengvina nukleokapsidės įsiskverbimą 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, kurių metu virusas iš šeimininko organizmo išsiskiria daug ilgiau nei įprastų lizinių infekcijų atveju, todėl ląstelės šeimininkės miršta. Esant latentinei infekcijai, virusas šeimininko organizme yra latentinės formos ir išsiskiria ligos atkryčio laikotarpiais. Lėtas virusinės infekcijos būdingas labai ilgas inkubacinis periodas kuri gali trukti metus.

"Kamieninės ląstelės. Jų praktinio panaudojimo perspektyvos ir galimybės“

Įvadas

Kamieninės ląstelės yra specialių gyvų organizmų ląstelių hierarchija, kurių kiekviena vėliau gali ypatingu būdu keistis (diferencijuoti) (ty gauti specializaciją ir toliau vystytis kaip normali ląstelė). Kamieninės ląstelės geba dalytis asimetriškai, dėl to dalijantis susidaro panaši į motiną ląstelė (savaiminė dauginimasis), taip pat nauja ląstelė, gebanti diferencijuotis.

Svarbiausia kamieninės ląstelės savybė yra ta, kad jos branduolyje esanti genetinė informacija yra tarsi atskaitos „nuliniame taške“. Faktas yra tai, kad visos nelytinės gyvų organizmų ląstelės (somatinės ląstelės) yra diferencijuotos, tai yra, jos atlieka tam tikras specializuotas funkcijas: kaulinio audinio ląstelės sudaro skeletą, kraujo ląstelės yra atsakingos už imunitetą ir perneša deguonį, nervinės ląstelės atlieka elektros energiją. impulsas. O kamieninė ląstelė dar „neįjungė“ mechanizmų, lemiančių jos specializaciją. „Nuliniame taške“ jo genomas dar „nepaleido“ jokios programos ir, svarbiausia, nepradėjo vykdyti dauginimosi programos.

1. Ir c tada p ir aš c kamieninės ląstelės

„Kamieninių ląstelių“ sąvoka pirmą kartą pasirodė Rusijoje praėjusio amžiaus pradžioje. Pirmąją prielaidą apie kamieninių ląstelių egzistavimą padarė Rusijos mokslininkai. Tada didysis rusų histologas A.A. Maksimovas, tyrinėdamas hematopoezės procesą, padarė išvadą apie jų egzistavimą. Jis iš esmės nulėmė pasaulio mokslo vystymosi kryptį ląstelių biologijos srityje. Jo darbai tapo pasauline mokslo klasika ir iki šių dienų išlieka vieni dažniausiai cituojamų tarp šalies tyrinėtojų darbų.

Sąvoka „kamieninė ląstelė“ A.A. Maksimovas dar 1908 metais pasiūlė paaiškinti greito kraujo ląstelių atsinaujinimo mechanizmą. Berlyne per hematologų kongresą jis kalbėjo apie naują hematopoezės teoriją. Būtent šiuos metus galima pagrįstai laikyti kamieninių ląstelių tyrimų raidos istorijos pradžia.

Kasdien kraujyje miršta keli milijardai ląstelių, o jas pakeičia naujos eritrocitų, leukocitų ir limfocitų populiacijos. A.A. Maksimovas pirmasis atspėjo, kad kraujo ląstelių atnaujinimas yra ypatinga technologija, kuri skiriasi nuo paprasto ląstelių dalijimosi. Jei kraujo ląstelės savaime atsinaujintų dėl paprasto ląstelių dalijimosi, tam reikės milžiniškų kaulų čiulpų.

Pirmieji eksperimentai dėl praktinio kamieninių ląstelių panaudojimo buvo pradėti šeštojo dešimtmečio pradžioje. Būtent tada buvo įrodyta, kad kaulų čiulpų transplantacijos (pagrindinio kamieninių ląstelių šaltinio) pagalba galima išgelbėti gyvūnus, gavusius mirtiną radioaktyvaus švitinimo dozę.

Prireikė beveik 20 metų, kol kaulų čiulpų transplantacija pateko į praktinės medicinos arsenalą. Tik septintojo dešimtmečio pabaigoje buvo gauti įtikinami duomenys apie kaulų čiulpų transplantacijos panaudojimo galimybę gydant ūminę leukemiją.

Šimtmečio pradžioje mokslininkai jau įtarė, kad daugelyje audinių yra ląstelių, kurios prisideda prie šių audinių regeneracijos (atstatymo) ir aktyvina paprastų ląstelių dalijimąsi.

Sovietų mokslininkai Aleksandras Friedenšteinas ir Iosifas Chertkovas padėjo mokslo apie kaulų čiulpų kamienines ląsteles pagrindus, įrodydami, kad būtent ten daugiausia yra savotiškas nuostabių ląstelių sandėlis. Tada tapo žinoma, kad dalis kamieninių ląstelių migruoja kraujyje, jų taip pat yra įvairiuose audiniuose, ypač odoje ir riebaluose.

1970 – pirmosios autologinių (savo) kamieninių ląstelių transplantacijos. Yra duomenų, kad septintajame dešimtmetyje buvusioje Sovietų Sąjungoje „jaunimo skiepai“ buvo atliekami vyresnio amžiaus TSKP politinio biuro nariams, jiems 2–3 kartus per metus suleidžiant kamieninių ląstelių preparatų.

1988 – pirmą kartą transplantacijai panaudotos kamieninės ląstelės: berniukas, kuriam buvo atlikta operacija, vis dar gyvas ir sveikas.

1992 – pirmoji vardinė kamieninių ląstelių kolekcija. Profesorius Davidas Harrisas „tik tuo atveju“ užšaldė savo pirmagimio virkštelės kraujo kamienines ląsteles. Šiandien Davidas Harriesas yra didžiausio pasaulyje virkštelės kraujo kamieninių ląstelių banko direktorius.

1996 – 1996–2004 metais buvo atliktos 392 autologinės kamieninių ląstelių transplantacijos. Taigi 1996 m. daugiausia buvo atlikta kaulų čiulpų transplantacija.

1996 m. – įrodyta, kad spinduliuotė naikina vėžines ląsteles, bet taip pat naikina kamienines ląsteles, kurios ką tik buvo persodintos iš donoro kaulų čiulpų.

1997 – per pastaruosius 10 metų 45 pasaulio medicinos centruose buvo atliktos 143 virkštelės kraujo transplantacijos. Rusijoje onkologiniam ligoniui atlikta pirmoji operacija – persodintos kūdikių virkštelės kraujo kamieninės ląstelės.

1998 – pirmą kartą pasaulyje atlikta „pavadintų“ virkštelės kraujo kamieninių ląstelių transplantacija mergaitei, sergančiai neuroblastoma (smegenų augliu). Biologinis draudimas suveikė – vaikas buvo išgelbėtas. Bendras atliktas virkštelės kraujo transplantacijų skaičius viršija 600.

Tais pačiais metais amerikiečių mokslininkams Jamesui Thomsonui ir Johnui Beckeriui pavyko išskirti žmogaus embrionines kamienines ląsteles ir gauti pirmąsias jų linijas.

1998 metais mokslininkai rado būdą, kaip auginti kamienines ląsteles maistinėje terpėje.

1999 – žurnalas „Science“ embrioninių kamieninių ląstelių atradimą pripažino trečiu pagal svarbą biologijos įvykiu po DNR dvigubos spiralės dekodavimo ir „Žmogaus genomo“ programos.

1999 metais tarp Sankt Peterburgo valstybinio medicinos universiteto, pavadinto akademiko I.P. Pavlova ir Europos transplantacijos palaikymo ir plėtros institutas pasirašė sutartį, pagal kurią Universitete kuriamas visus tarptautinius reikalavimus atitinkantis kaulų čiulpų transplantacijos skyrius. Filialas buvo atidarytas 2000 m. birželio mėn. Pagrindinis tikslas – atlikti kraujodaros kamieninių ląstelių, įskaitant nesusijusių donorų, transplantaciją.

2000 – pasaulyje atlikta 1200 virkštelės kraujo kamieninių ląstelių transplantacijų, iš kurių du šimtai yra susiję. Šešerių metų vaikas, sergantis Fanconi anemija, buvo išgydytas naujagimio brolio virkštelės kraujo kamieninėmis ląstelėmis. Šioje istorijoje įdomu tai, kad antrasis vaikas gimė po dirbtinio apvaisinimo (IVF). Iš gautų embrionų buvo atrinktas vienas labiausiai suderinamas su recipientu ir neturintis ligos požymių.

Tais pačiais metais buvo parodytas suaugusiųjų žmogaus kaulų čiulpų kraujodaros ir stromos ląstelių gebėjimas diferencijuotis į kardiomiocitus ir lygiųjų raumenų ląsteles; šis gebėjimas naudojamas regeneracinėje kardiologijoje.

2003 – JAV nacionalinės mokslų akademijos žurnalas (PNAS USA) paskelbė pranešimą, kad po 15 metų laikymo skystame azote virkštelės kraujo kamieninės ląstelės visiškai išlaiko savo biologines savybes. Nuo to momento kriogeninis kamieninių ląstelių saugojimas buvo pradėtas laikyti „biologiniu draudimu“. Pasaulinė kamieninių ląstelių, laikomų stiklainiuose, kolekcija pasiekė 72 000 mėginių. 2003 metų rugsėjo duomenimis, pasaulyje jau buvo atliktos 2592 virkštelės kraujo kamieninių ląstelių transplantacijos, iš kurių 1012 – suaugusiems pacientams.

2003 m. sausio 4 d. žurnale The Lancet buvo paskelbtos dvi ataskaitos apie autologinių (savo) kaulų čiulpų kamieninių ląstelių injekcijų rezultatus pacientams, sergantiems sunkia krūtinės angina arba miokardo infarktu. Kultivuotų mononuklearinių ląstelių šaltinis buvo kaulų čiulpai, paimti iš paciento klubinės dalies. Po kelių mėnesių buvo pastebėtas ryškus miokardo perfuzijos ir kairiojo skilvelio funkcijos pagerėjimas.

2004 m. – bendra pasaulyje virkštelės kraujo kamieninių ląstelių kolekcija priartėjo prie 400 000 mėginių. Pasaulyje atlikta apie 5000 virkštelės kraujo transplantacijų. Palyginimui, kaulų čiulpų transplantacijų skaičius per tą patį laikotarpį buvo apie 85 000.

2005 – ligų, kurių gydymui sėkmingai gali būti taikoma kamieninių ląstelių transplantacija, sąrašas siekia kelias dešimtis. Didžiausias dėmesys skiriamas piktybinių navikų, įvairių formų leukemijos ir kitų kraujo ligų gydymui. Yra pranešimų apie sėkmingą kamieninių ląstelių transplantaciją sergant širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemų ligomis. Sukurti tarptautiniai išsėtinės sklerozės gydymo protokolai. Daugiacentriai tyrimai atliekami gydant miokardo infarktą ir širdies nepakankamumą. Ieškoma būdų, kaip gydyti insultą, Parkinsono ir Alzheimerio ligas.

2007 metų Nobelio fiziologijos ir medicinos premija buvo skirta trims mokslininkams: amerikiečiams Mario Capecchi ir Oliver Smithies bei britui Martinui Evansui. Jie gavo apdovanojimą už pasiekimus genų nukreiptoje mutagenezėje pelėms naudojant embrionines kamienines ląsteles. Kaip teigiama apdovanojimus pelniusio Karolinska instituto (Švedija) pranešime spaudai, Capecchi, Evans ir Smithies padarė keletą novatoriškų atradimų, kurie paskatino sukurti vieno geno selektyvaus nutildymo metodus, kurie gali būti naudojami vėžio, diabeto, širdies ir kraujagyslių ligų gydymui. liga ir neurodegeneracinė liga.

2. Sąvoka c kamieninės ląstelės

Kamieninės ląstelės gali sukelti bet kurias kūno ląsteles - odą, nervus ir kraujo ląsteles. Iš pradžių buvo manoma, kad suaugusio žmogaus organizme tokių ląstelių nėra ir jos egzistuoja tik labai ankstyvame embriono vystymosi periode. Tačiau aštuntajame dešimtmetyje A.Ya. Friedensteinas ir kt. atrado kamienines ląsteles „suaugusiųjų“ kaulų čiulpų mezenchime (stromoje), vėliau jos buvo vadinamos stromos ląstelėmis.

Mūsų organizme kamieninių ląstelių yra labai mažai: embrione – 1 ląstelė 10 tūkst., 60–80 metų žmogaus – 1 ląstelė 5–8 mln.

Tuo pačiu metu pasirodė darbai, įrodantys kamieninių ląstelių buvimą beveik visuose suaugusių gyvūnų ir žmonių organuose. Šiuo atžvilgiu įprasta kamienines ląsteles dalyti į embrionines kamienines ląsteles (išskirtas iš embrionų blastocistos stadijoje, labai ankstyvoje vystymosi stadijoje, kai nėra audinių ar organų skilimo) ir regionines kamienines ląsteles (išskirtas iš embrionų). suaugusiųjų arba iš vėlesnių embrionų organų). stadijos), kurios išlaiko embrioninių ląstelių savybes – tai liudija jose randami embrioninių baltymų žymenys.

Kamienines ląsteles galima išskirti ir auginti audinių kultūroje. Tokiu atveju susidaro sferinės ląstelės asocijuotos ląstelės: embrioninių ląstelių sankaupos vadinamos embrioniniais kūnais, o nervinės – neurosferomis.

Gebėjimas gaminti daugybę skirtingų ląstelių tipų (pluripotencija) paverčia kamienines ląsteles svarbiausiu organizmo regeneraciniu rezervu, kuris naudojamas dėl tam tikrų aplinkybių atsiradusiems defektams pakeisti.

Biologus ypač nustebino kamieninių ląstelių buvimas centrinėje nervų sistemoje. Kaip žinoma, pačios nervinės ląstelės praranda gebėjimą daugintis jau pačioje ankstyviausioje nervų diferenciacijos stadijoje (neuroblastų stadijoje). O kamieninės ląstelės, reaguodamos į įvairius nervinio audinio pažeidimus, pradeda dalytis, o vėliau diferencijuojasi į nervines ir gliulines ląsteles. Izoliuotos nervinės kamieninės ląstelės taip pat gali virsti kitais dariniais.

Kamienines ląsteles galima aptikti naudojant specialius metodus. Faktas yra tas, kad „gimtosiose“ kamieninėse ląstelėse ir jų dariniuose sintetinami specifiniai baltymai, kurie nustatomi naudojant imunohistocheminius metodus. Kiekvienam baltymui gaunami antikūnai, kurie yra pažymėti fluorescenciniais dažais. Šis reagentas aptinka baltymus, esančius kamieninėse ląstelėse skirtinguose vystymosi etapuose. Taigi, nervinės kamieninės ląstelės turi nestino baltymą, kaip parodyta 2 paveiksle. Kai jos patenka į specializacijos kelią, jose atsiranda naujas baltymas vimentinas. Jeigu ląstelės vystosi nervine kryptimi, tuomet sintetinami atitinkami žymėjimo baltymai – neurofilamentas, b3-tubulinas, enolazė ir kt. Kai ląstelės specializuojasi kaip pagalbinės, glialinės, atsiranda kiti žymenys, pavyzdžiui, glijos fibrilinis rūgštinis baltymas, S-100 baltymas ir kt.

Citoplazma, kurioje yra nestino, fluorescuoja žaliai, branduolinė medžiaga fluorescuoja mėlynai.

Kamieninių ląstelių hierarchijos šaknis yra totipotentinė zigota. Pirmieji keli zigotos padalijimas išlaiko totipotenciją, o jei embriono vientisumas prarandamas, tai gali sukelti monozigotinių dvynių atsiradimą. Hierarchijos šakos apima pluripotentines (visagalias) ir daugiapotentes (blastines) kamienines ląsteles. Hierarchijos lapai (galiniai elementai) yra subrendusios unipotentinės kūno audinių ląstelės.

Kamieninių ląstelių nišos – tai audinio vietos, kuriose nuolat nusėda kamieninės ląstelės, kurios dalijasi, kai reikia tolesnei diferenciacijai.

Kamieninės ląstelės dauginasi dalijantis kaip ir visos kitos ląstelės. Skirtumas tarp kamieninių ląstelių yra tas, kad jos gali dalytis neribotą laiką, o subrendusios ląstelės paprastai turi ribotą dalijimosi ciklų skaičių.

Kai kamieninės ląstelės subręsta, jos pereina keletą etapų. Dėl to organizme yra nemažai kamieninių ląstelių populiacijų įvairaus laipsnio branda. Įprastoje būsenoje kuo ląstelė brandesnė, tuo mažesnė tikimybė, kad ji išsivystys į kito tipo ląsteles. Tačiau tai įmanoma dėl ląstelių transdiferenciacijos reiškinio.

DNR visose vieno organizmo ląstelėse (išskyrus lytį), įskaitant kamienines ląsteles, yra vienoda. Įvairių organų ir audinių ląstelės, pavyzdžiui, kaulų ląstelės ir nervinės ląstelės, skiriasi tik tuo, kurie genai įjungti, o kurie išjungti, tai yra reguliuojant genų ekspresiją, pavyzdžiui, DNR metilinimu. Tiesą sakant, suvokus subrendusių ir nesubrendusių ląstelių egzistavimą, buvo atrastas naujas ląstelių kontrolės lygis. Tai yra, visų ląstelių genomas yra identiškas, tačiau veikimo būdas, kuriame jis yra, skiriasi.

AT įvairūs kūnai ir suaugusio kūno audiniuose yra iš dalies subrendusios kamieninės ląstelės, pasiruošusios greitai subręsti ir virsti norimo tipo ląstelėmis. Jie vadinami blastinėmis ląstelėmis. Pavyzdžiui, iš dalies subrendusios smegenų ląstelės yra neuroblastai, kaulai – osteoblastai ir pan. Diferencijavimą gali paskatinti tiek vidinės, tiek išorinės priežastys. Bet kuri ląstelė reaguoja į išorinius dirgiklius, įskaitant specialius citokinų signalus. Pavyzdžiui, yra signalas (medžiaga), kuris tarnauja kaip perpildymo ženklas. Jei ląstelių daug, tai šis signalas stabdo dalijimąsi. Reaguodama į signalus, ląstelė gali reguliuoti genų ekspresiją.

Kamieninių ląstelių vaidmuo tampa aiškus, kai kalbama apie žmogaus kūno vystymąsi, kaip parodyta 3 paveiksle. Šis vystymasis prasideda nuo kiaušinėlio apvaisinimo ir zigotos, iš kurios atsiranda visas organizmas, susidarymas. Apvaisintas kiaušinėlis yra totipotentinis – jis turi neribotą potencialą ta prasme, kad jo vien užtenka formuotis ir vystytis. normalus vaisius atitinkamomis sąlygomis. Pirmosiomis valandomis po apvaisinimo jis dalijasi, kai susidaro identiškos totipotentinės ląstelės, ir bet kuri iš jų, implantuota į moters gimdą, gali paskatinti vaisiaus vystymąsi. Praėjus maždaug keturioms dienoms po apvaisinimo, kai praeina keli ląstelių dalijimosi ciklai, totipotentinės ląstelės pradeda specializuotis, suformuodamos sferinę struktūrą, vadinamą blastocista. Blastocista turi išorinį sluoksnį ir vidinę ertmę, kurioje susidaro vidinė ląstelių masė. Iš išorinio sluoksnio vystosi placenta ir kitos atraminės struktūros, reikalingos vaisiaus formavimuisi, o iš vidinės ląstelių masės vystosi beveik visi paties vaisiaus organai ir audiniai. Vidinės ląstelių masės ląstelės yra pluripotentinės – jų buvimas yra būtina, bet nepakankama sąlyga vaisiaus formavimuisi. Jei jie implantuojami į moters gimdą, nėštumas neįvyks.

Pluripotentinės ląstelės toliau specializuojasi, kad susidarytų kamieninės ląstelės, iš kurių atsiranda dar labiau specializuotos specifinių funkcijų ląstelės. Taigi iš hematopoetinių (kraujodaros) kamieninių ląstelių vystosi eritrocitai, leukocitai ir trombocitai, o iš odos kamieninių ląstelių – įvairių tipų šio audinio ląstelės. Teigiama, kad kamieninės ląstelės yra pluripotentinės. Pluripotentinės kamieninės ląstelės yra ne tik embrione, bet ir naujagimio bei suaugusio žmogaus organizme. Taigi kraujodaros kamieninės ląstelės, daugiausia išsidėsčiusios kaulų čiulpuose, taip pat nedidelis kiekis cirkuliuojančios kraujyje, yra atsakingos už nuolatinį naujų kraujo kūnelių susidarymą, kurie pakeistų sunaikintas, ir šis procesas tęsiasi visą gyvenimą.

3. Embrioninės kamieninės ląstelės

Embrioninės kamieninės ląstelės (ESC) susidaro iš vidinės ląstelių masės ankstyvoje embriono vystymosi stadijoje – blastocistos. Žmogaus embrionas blastocistos stadiją pasiekia praėjus 4-5 dienoms po apvaisinimo, žmogaus blastocistą sudaro 50-150 ląstelių.

Embrioninės kamieninės ląstelės yra pluripotentinės. Tai reiškia, kad jie gali išsiskirti į visus tris pirminius gemalo sluoksnius: ektodermą, endodermą ir mezodermą. Tokiu būdu susidaro daugiau nei 220 rūšių ląstelių. Pluripotencijos savybė skiria embrionines kamienines ląsteles nuo pluripotentinių ląstelių, kurios gali sukelti tik ribotą ląstelių tipų skaičių. Nesant paskatų diferencijuotis in vitro, embrioninės kamieninės ląstelės gali išlaikyti pluripotenciją per daugelį ląstelių dalijimosi. Pluripotentinių ląstelių buvimas suaugusio žmogaus organizme išlieka mokslinių diskusijų objektu, nors tyrimai parodė, kad iš suaugusio žmogaus fibroblastų galima suformuoti pluripotentinių ląstelių.

Dėl plastiškumo ir potencialiai neriboto savaiminio atsinaujinimo potencialo embrioninės kamieninės ląstelės gali būti pritaikytos regeneracinėje medicinoje ir pažeistų audinių pakeitime. Tačiau šiuo metu nėra medicininiam naudojimui embrioninių kamieninių ląstelių. Suaugusiųjų kamieninės ląstelės ir nugaros smegenų kamieninės ląstelės naudojamos įvairioms ligoms gydyti. Kai kurias kraujo ir imuninės sistemos ligas (taip pat ir genetines) galima išgydyti tokiomis neembrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis. Kamieninių ląstelių terapija kuriama tokioms patologijoms kaip onkologinės ligos, nepilnamečių diabetas, Parkinsono sindromas, aklumas ir nugaros smegenų sutrikimai

Yra ir etinių, ir techninių iššūkių, susijusių su kraujodaros kamieninių ląstelių transplantacija. Šios problemos, be kita ko, yra susijusios su histo suderinamumu. Tokias problemas galima išspręsti naudojant savo kamienines ląsteles arba terapinį klonavimą.

Totipotencija – gebėjimas formuoti bet kurią iš maždaug 350 tipų organizme esančių ląstelių (žinduolių).

Homing – tai kamieninių ląstelių gebėjimas, patekusios į organizmą, surasti pažeistą vietą ir ten fiksuotis, atlikdamos prarastą funkciją.

Kamieninių ląstelių unikalumą lemiantys veiksniai yra ne branduolyje, o citoplazmoje. Tai yra visų 3 tūkstančių genų, atsakingų už ankstyvą embriono vystymąsi, mRNR perteklius.

Šiuo metu žmogaus pluripotentinės ląstelių linijos yra gaunamos iš dviejų šaltinių, naudojant metodus, kurie buvo sukurti naudojant gyvūnų modelius:

a) Pluripotentinės ląstelės yra išskiriamos tiesiai iš vidinės žmogaus embriono ląstelių masės blastocistos stadijoje. Pati vaisiaus medžiaga buvo gauta dideliais kiekiais klinikiniais, o ne tyrimų tikslais apvaisinimo mėgintuvėlyje tikslais, kiekvieną kartą prašant abiejų donorų leidimo ją naudoti. Vidinės ląstelių masės ląstelės buvo kultivuojamos ir gauta pluripotentinė ląstelių linija.

b) Kita tyrėjų grupė išskyrė pluripotentines ląsteles iš vaisiaus audinio. Leidimą tam davė abu sutuoktiniai po to, kai patys nusprendė nutraukti nėštumą. Ląstelės buvo atrinktos iš vaisiaus srities, kuri turėjo išsivystyti į kiaušides arba sėklides.

Nors abiem atvejais pluripotentinės ląstelės buvo iš skirtingų šaltinių, gautos ląstelių linijos buvo identiškos.

Kitas būdas gauti pluripotentines ląsteles gali būti metodas, pagrįstas somatinės ląstelės branduolio perkėlimu į kiaušialąstę be branduolio (be branduolio). Atitinkami eksperimentai jau buvo atlikti su gyvūnais. Pats kiaušinis su nauju branduoliu ir jo tiesioginiai „palikuoniai“ tinkamomis sąlygomis gali išsivystyti į visavertį organizmą, tai yra, jie yra titopotentiški. Jie sudaro blastocistą, kuri yra pluripotentinių ląstelių šaltinis.

Izoliuotos žmogaus pluripotentinės ląstelės yra labai vertinga medžiaga tyrėjams ir gydytojams. Eksperimentai su jų naudojimu gali padėti suprasti sudėtingiausius žmogaus kūno vystymosi procesus ir, svarbiausia, kas tiksliai įtakoja ląstelės sprendimą pereiti iš augimo ir dalijimosi stadijos į diferenciacijos stadiją. Yra žinoma, kad Pagrindinė mintisčia yra konkrečių genų „įjungimas“ ir „išjungimas“, bet apie pačius šiuos genus ir apie tai, kokie įvykiai vyksta prieš jų perjungimą, žinome mažai. Supratę normalų ląstelės funkcionavimą, galėsime suprasti, kokios jos darbo nesėkmės sukelia mirtinus padarinius organizmui.

Žmogaus pluripotentinių ląstelių išskyrimas atveria naujas galimybes mokslininkams, dalyvaujantiems naujų vaistų paieškoje ir jų bandymuose. Šiuo tikslu jau naudojamos įvairios ląstelių linijos (pavyzdžiui, vėžio ląstelių linijos), o pluripotentinė ląstelių kultūra leidžia vienu metu tirti kelių tipų ląsteles. Tai nepakeičia testavimo viso organizmo lygmeniu, tačiau labai palengvina naujų vaistų paieškas.

Vienas įspūdingiausių žmogaus pluripotentinių ląstelių pritaikymo būdų yra vadinamoji „ląstelių terapija“. Daugelį žmonių ligų sukelia sutrikusi ląstelių ar ištisų organų veikla, o šiandien tokiais atvejais defektui pašalinti naudojamas transplantacijos metodas. Deja, dažnai žala būna daugybinė, o visų pažeistų organų pakeisti neįmanoma. Pluripotentinės ląstelės, skatinamos diferencijuotis formuojant griežtai specializuotas ląsteles, gali būti atsinaujinantis nepaveiktų ląstelių šaltinis, pakeičiantis sugedusias ląsteles. Tai atveria plačias galimybes gydyti įvairias žmonių ligas, įskaitant tokias sunkias kaip Parkinsono liga, Alzheimerio liga, širdies ir kraujagyslių ligos, reumatoidinis artritas, diabetas ir kt.

Nepaisant aprašyto metodo pažado, prireiks daug laiko, kol jį bus galima pritaikyti klinikoje. Pirma, būtina išsiaiškinti, kokie įvykiai vyksta prieš žmogaus kūno ląstelės perėjimą į diferenciacijos stadiją; tik tada galėsime kryptingai keisti įvykių eigą, kad iš pluripotentinių ląstelių gautume būtent tokias, kurių reikia transplantacijai. Antra, prieš įvedant kultūrines ląsteles į žmogaus organizmą, reikia išspręsti imunologinio atmetimo problemą. Kadangi pluripotentinės ląstelės, paimtos iš blastocistos ar vaisiaus audinio, greičiausiai nebus identiškos recipiento ląstelėms, būtina išmokti jas modifikuoti, kad šis skirtumas būtų kuo mažesnis, arba sukurti audinių banką.

Kai kuriais atvejais nesuderinamumo problema gali būti išspręsta naudojant somatinių ląstelių branduolio perdavimo metodą. Tarkime, kad pacientas kenčia nuo progresuojančio širdies nepakankamumo. Jei iš jo paimame bet kurią somatinę ląstelę ir įvedame jos branduolį į recipiento kiaušialąstę be branduolio, gauname chimerinį kiaušinėlį, kuriame beveik visa genetinė medžiaga yra identiška ligonio genetinei medžiagai. Iš jos galima gauti blastocistą, o tada, atrinkus vidinės ląstelės masės ląsteles, galima gauti pluripotentinių ląstelių. Pastarosios gali būti skatinamos gaminti širdies raumens ląsteles, genetiškai identiškas normalioms paciento ląstelėms, ir implantuoti į pacientą, netaikant potencialiai sunkaus imunosupresinio gydymo.

Dar įspūdingesnis žmogaus kamieninių ląstelių pritaikymas yra ex vivo genų terapija. Tokiu atveju į paciento organizmą galima infuzuoti ne įprastas kamienines ląsteles, o genetiškai modifikuotas ląsteles, kurios pakeičia pažeistas ląsteles arba kompensuoja geno produkto, kuris yra įtrauktas į infuzinių ląstelių genomą, trūkumą. Kamienines ląsteles galima gauti iš paties paciento arba iš jam tinkančių donorų. Tačiau reikia pažymėti, kad ex vivo genų terapija naudojant žmogaus kamienines ląsteles žengia tik pirmuosius žingsnius. Daug realesnis yra modifikuotų embrioninių kamieninių ląstelių naudojimas kuriant transgeninius gyvūnus. Atitinkami eksperimentai jau plačiai atliekami su pelėmis. Pirma, embrioninės kamieninės ląstelės gaunamos iš vidinės pelės blastocistos ląstelių masės. Jie genetiškai modifikuojami (transformuojami) naudojant vektorių, turintį norimą geną (transgeną), auginami ir vienaip ar kitaip atrenkami. Transfekuotų ląstelių populiacija iš naujo kultivuojama ir įvedama į blastocistas, kurios vėliau implantuojamos į „surogatinės“ motinos gimdą. Kryžminant gyvūnus, turinčius transgeną pelių gemalo linijos ląstelėse, gaunama transgeninė pelių linija. Į kamieninės ląstelės genomą galima ne tik įterpti naudingą geną, koduojantį kokį nors organizmui reikalingą produktą, bet ir išjungti („išmušti“) geną, koduojantį, pavyzdžiui, kokį toksiną. Transgeninės pelės, turinčios tam tikro geno sutrikimų, yra plačiai naudojamos kaip pavyzdys tiriant žmonių ligas molekulinis lygis.

4. Suaugusiųjų kamieninės ląstelės

Kai kuriuose suaugusiojo organizmo audiniuose yra pluripotentinių kamieninių ląstelių. Jie tarnauja kaip įvairių audinių, kurie natūraliai netvarkingi, ląstelių šaltinis. Šios ląstelės randamos ne visuose audinių tipuose, tačiau reikia pažymėti, kad šios srities tyrimai tik prasideda. Taigi dar visai neseniai buvo manoma, kad nervinės ląstelės neatsinaujina, tačiau pastaraisiais metais nervinio audinio kamieninės ląstelės buvo išskirtos iš suaugusių pelių ir žiurkių nervinio audinio. Atitinkami žmogaus tyrimai žinomų priežasčių sunku, ir vis dėlto tokių ląstelių randama atitinkamame vaisiaus audinyje, be to, epilepsija sergančio paciento smegenyse randama ląstelių, panašių į nervinio audinio kamienines ląsteles, kurių dalis buvo pašalinta operacijos metu.

Padaryta nauja ir labai svarbi išvada: suaugusio žmogaus organizme išsaugomos ir didelį vystymosi potencialą turinčios embrioninės ląstelės. Be to, jie yra svarbiausia atkūrimo procesų grandinės grandis, apie kurią anksčiau nebuvo įtarta. Taigi, 1970-aisiais aprašytose suaugusių pelių kepenų embrioninėse ląstelėse nebuvo manoma, kad jos turi tokį didelį vystymosi potencialą ir aktyviai dalyvauja reparacijos procese.

Ląstelių dalijimosi metu motinos ir dukterinės ląstelės atsiranda iš kamieninių ląstelių. Motinos naudojamos populiacijos savireguliacijai, o dukterinės arba „išeina“ į kambarinę ląstelę, arba tiesiai į diferenciaciją. Kamieninė ląstelė išlaiko ankstyvųjų embrioninių ląstelių savybes – pluripotenciją, o kambinė ląstelė praranda šį gebėjimą ir gamina tik regionines struktūras.

Taigi atkūrimo procesų tyrime žengtas didelis žingsnis į priekį. Tačiau norint suprasti subtilius kamieninių ląstelių elgesio mechanizmus ir rasti galimybę šias žinias panaudoti klinikinėje praktikoje, dar reikia daug nuveikti.

Dar visai neseniai buvo mažai įrodymų, kad žinduolių pluripotentinės kamieninės ląstelės, tokios kaip kraujodaros kamieninės ląstelės, gali pakeisti savo vystymosi eigą ir sukelti odos, kepenų ląsteles ar kitas specializuotas ląsteles, išskyrus kraujo ląsteles. Tačiau pastaraisiais metais atlikti eksperimentai su gyvūnais parodė, kad dar per anksti tai padaryti. Nustatyta, kad kai kurios gyvūnų kamieninės ląstelės, anksčiau laikomos griežtai specializuotomis, tam tikromis sąlygomis gali pakeisti savo specializaciją. Pavyzdžiui, pelių nervinio audinio kamieninės ląstelės, suleistos į kaulų čiulpus, galėjo diferencijuotis į įvairias kraujo ląsteles, o žiurkių kaulų čiulpuose esančios kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į kepenų ląsteles. Šie įspūdingi eksperimentai rodo, kad tam tikromis sąlygomis kamieninės ląstelės yra lankstesnės, nei manyta anksčiau.

Žmogaus kamieninių ląstelių tyrimo postūmis yra tas, kad jos yra kupinos didelių galimybių tiek grynai moksliniu požiūriu, tiek jų panaudojimo ląstelių terapijoje požiūriu. Visų pirma, mes kalbame apie privalumus, kuriuos suteikia jų naudojimas transplantacijoje. Jeigu būtų įmanoma gauti kamieninę ląstelę iš suaugusio individo, paskatinti jos dalijimąsi ir pakeisti specializaciją, ją būtų galima patekti į donoro organizmą nebijant atmetimo. Toks požiūris galėtų išvengti būtinybės naudoti žmogaus embriono ar vaisiaus kamienines ląsteles, o tai praktikoje, dėl kurios etiniais sumetimais buvo nepriimta visuomenė.

Tačiau nepaisant visų pažadų, šis metodas susiduria su rimtomis problemomis. Pirma, kamieninės ląstelės randamos ne visų tipų suaugusiųjų audiniuose. Taigi širdies raumens ir kasos salelių kamieninės ląstelės nerasta. Antra, net jei tokių ląstelių randama, jos audiniuose būna labai mažais kiekiais, jas sunku išskirti ir išvalyti, o su amžiumi jos dar mažėja.

Kad suaugusiųjų kamieninės ląstelės būtų naudojamos savo gydymui, pirmiausia jos turi būti paimtos iš konkretaus paciento, o po to kultivuojamos, kad būtų pasiektas pakankamai didelis tankis, kad jų pakaktų gydymui. Tačiau pasitaiko atvejų, kai liga tiesiog neduoda laiko atlikti visų šių procedūrų, be to, jei liga yra genetinio pobūdžio, greičiausiai nukenčia ir kamieninės ląstelės. Yra požymių, kad suaugusiųjų kamieninės ląstelės nesidalija taip greitai, kaip vaisiaus kamieninės ląstelės, ir atrodo, kad jų DNR yra daugiau anomalijų.

„Suaugusiųjų“ kamieninių ląstelių naudojimas ankstyvosioms ląstelių specializacijos stadijoms tirti taip pat neatrodo daug žadantis, nes šios ląstelės jau nuėjo ilgą kelią viena kryptimi. Be to, iš vienos „suaugusiųjų“ kamieninių ląstelių linijos galima gauti ne daugiau kaip 3-4 audinių tipus. Prieš atsakant į klausimą, kokių kamieninių ląstelių reikia norint susidoroti su ta ar kita nauja liga, būtina ištirti „suaugusiųjų“ kamieninių ląstelių potencialą ir palyginti jį su pluripotentinių ląstelių potencialu.

5. Analizė p genas oli in dif p enci p ovke

Bet kokių kamieninių ląstelių gebėjimas sukelti skirtingus ląstelių tipus daro jas labai patogia sistema tiriant molekulinius genetinius įvykius, lemiančius specifinę ląstelių diferenciaciją. Iš tiesų, išskiriant grynas kamienines ląsteles, galima analizuoti genų, atsakingų už nuoseklius diferenciacijos etapus, funkcijas.

Visų pirma paaiškėjo, kad vystymąsi kontroliuojančių genų nuoseklaus aktyvavimo laikas sutampa tiek embrionuose po implantacijos, tiek embrioninių kūnų kultūroje. Tai reiškia, kad kamieninės ląstelės yra tikrai geras eksperimentinis modelis ląstelių specializacijos molekuliniams mechanizmams tirti.

Kamieninių ląstelių kultūrų analizė naudojant molekulinės genetinės mikrogardelės metodą (microarray), įvertinantį funkciškai aktyvių genų skaičių, parodė, kad viename mezenchiminių kamieninių ląstelių klone susintetinama ne mažiau kaip 1200 šabloninių RNR (mRNR). Skirtingose ​​kamieninėse ląstelėse yra panašus iš anksto susintetintų mRNR rinkinys (daugelio genų kopijos), tačiau yra ir specifinių RNR. Tuo pačiu metu buvo nustatyta, kad suaugusio žmogaus hematogeninio (kraują formuojančio) audinio stromos kamieninėse ląstelėse yra beveik visas mRNR rinkinys, kuris funkcionuoja gemalo sluoksniuose ir organogenezės stadijoje. Taip pat buvo nustatytos pagrindinių genų, reguliuojančių visų gemalų sluoksnių ląstelių brendimą, mRNR: mezenchiminės ir mezodermos kilmės, taip pat entodermos ir ektodermos. Dauguma reguliuojančių genų mRNR jau yra kiaušialąstėse ir lytinėse ląstelėse.

Vadinasi, kamieninėse ląstelėse pasireiškia bendras ontogeniškumo principas – genų darbas su „pažanga“, tai yra tų mRNR sintezė, kurių prireiks daug vėlesniuose vystymosi etapuose.

6. Genai-eik c židinys ir p p skirtinga problema p enci p ovs

Daugybė duomenų, gautų tiriant kamienines ląsteles, leido patobulinti atitinkamų genų tinklų organizavimą. Visų pirma, galima nustatyti sąveikos būdus tarp vadinamųjų pagrindinių genų ir vergų genų. Šeimininkai yra pagrindiniai genai, nulemiantys tam tikro audinio ar organo vystymosi specifiką, vergai – struktūrinių genų kaskados (paleidžiamos šeimininkų genų), užtikrinančios audiniui specifinių baltymų sintezę ir atitinkamai konkretaus organo susidarymą. arba audinių.

Kamieninių ląstelių panaudojimas vystymosi biologijoje leido patvirtinti pagrindinių genų, suaktyvinančių genų kaskadas, lemiančias ištisų organų, gemalo sluoksnių ir atskirų ląstelių tipų specializaciją, egzistavimą. Šis universalus modelis būdingas visiems gyvūnams. Taigi, Drosophila turi geną be akies (eyelessness), kuris lemia akies vystymąsi. Jei jis yra priverstas dirbti neįprastoje vietoje, akys gali atsirasti ant pilvo, kojų, sparno ir bet kurioje kitoje vietoje, kaip parodyta 6 paveiksle. Panašų Pax6 geną turi ir žinduoliai. Įvestas į Drosophila genomą, jis suteikia tokį patį poveikį kaip ir paties šeimininko genas. Visa tai liudija meistrų genų poveikio universalumą.

pdf-1 genas veikia kaip trigeris, kuris pradeda kasos vystymąsi; genas HOX-11 atsakingas už blužnies vystymąsi, kripto genas – už širdies vystymąsi, o HOXD13 geno mutacijos sukelia žmonių viršutinių ir apatinių galūnių polidaktiliją. Pagrindiniai genai taip pat žinomi dėl atskirų gemalo sluoksnių. Taigi, kazanovos geno mutacija blokuoja visos endodermos vystymąsi, o Brachiury ir zeta-globino genai blokuoja mezodermos vystymąsi.

Galiausiai pagal atitinkamų pagrindinių genų signalą susidaro specializuoti audiniai ir ląstelių tipai. Pavyzdžiui, genas Wn17 inicijuoja alveolių epitelio brendimą. Mūsų laboratorijoje kartu su V. Tarabykino (Göttingeno universitetas) laboratorija buvo atrasta nauja neurogenų grupė, reikalinga penktajame-šeštajame smegenų žievės sluoksnių neuronams susidaryti.

Gali būti, kad tam tikrą reguliuojantį vaidmenį diferencijuojant kamienines ląsteles atlieka trumpos pasikartojančios sekos, mikro- arba minipalydovas. Taigi, O.V. Podgornaya atrado baltymų, kurių specifinis prisijungimas prie tandeminių pasikartojimų, lemia trimatės chromatino struktūros ypatybes. Kaip žinoma, nuo šios organizacijos priklauso genų darbo specifika. Tai reiškia, kad pasikartojančių sekų sistemos būsena (jų nepakankamas replikacija, sumažėjimas arba hiperreplikacija) gali atlikti svarbų vaidmenį kamieninių ląstelių diferenciacijoje.

Šiandien akivaizdu, kad individo raidą reguliuoja hierarchiškai organizuota genų ansamblių (tinklų) sistema. Kamieninės ląstelės padeda suprasti tokio reguliavimo ypatumus. Šiuo atžvilgiu labai domina organų struktūrų atkūrimas in vitro remiantis kamieninėmis ląstelėmis. Taigi M. Tomooka ir kt. iš kamieninių nervų ląstelių gavo struktūras, panašias į nervinį vamzdelį; Panašius eksperimentus su disocijuotomis hipokampo ląstelėmis Rusijos medicinos mokslų akademijos Smegenų institute atliko I.V. Viktorovas. Taip pat bandoma auginti ląsteles specialiose kolonėlėse, siekiant gauti į organus panašias struktūras ir panaudoti jas klinikoje. Tokie tyrimai yra labai perspektyvūs tiek sprendžiant esmines problemas, tiek praktiškai panaudojant genų ir ląstelių terapiją.

7. Kambijos ląstelės

Jau seniai žinoma, kad beveik kiekviename kūno audinyje yra vadinamųjų kambinių ląstelių, kurios papildo jų ląstelių sudėtį, nuolat tirpsta nuo funkcinio perkrovos ar ligų. Taip daug dėmesio skiriant kamieninėms ląstelėms, nenuostabu, kad kambio ląstelės pamirštamos. Tuo tarpu kambinės ląstelės yra tiesioginės audinių atsistatymo procesų dalyvės. Ryškus to pavyzdys – odos augimo sluoksnio ląstelės, papildančios nuolat sunaudojamą brandžių, jau nesidalijančių odos ląstelių rezervą. Be to, iki kamieninių ląstelių atradimo buvo kalbama tik apie tokį atkūrimo būdą. Nerviniame audinyje nėra kambinių ląstelių, galinčių daugintis. Tačiau yra jaunų ląstelių rezervas - neuroblastai, kurie dėl savo diferenciacijos kompensuoja įvairius defektus, taip išlaikydami atitinkamos smegenų dalies ar periferinės nervų sistemos funkcinį pajėgumą.

Kamieninių ir kambinių ląstelių santykių klausimų sprendimas yra ne tik esminis, bet ir praktinis. Kamieninių ląstelių tyrimas skirtingomis eksperimentinėmis sąlygomis, be jokios abejonės, padės rasti atsakymus ir leis naujoje šviesoje parodyti subtilius organizme vykstančių atsistatymo procesų mechanizmus. Toks darbas jau pradėtas, ypač su odos epitelio dangos kamieninėmis ląstelėmis. Rezultatai prieštaringi ir kelia diskusijų.

Šiuo atveju reikia atsižvelgti į tai, kad kelios programos yra įtrauktos į pačią pradinę diferenciacijos fazę su skirtingu efektyvumo laipsniu, o ląstelių likimas dar nėra vienareikšmiškai nuspręstas. Pavyzdžiui, besivystančiame neuroblaste, kuris diferencijuojasi katecholaminergine kryptimi, sintezuojama ne tik katecholaminerginės sistemos komponentų mRNR, bet ir cholinerginės sistemos komponentų mRNR. Jei tam tikru vystymosi momentu šios ląstelės inervuotas katecholaminerginis taikinys bus pakeistas cholinerginiu, tuomet pradės lėtėti anksčiau buvusi intensyvesnė „katecholaminerginių“ RNR sintezė ir vyraus „cholinerginių“ RNR sintezė. Dėl to įvyks savotiškas ląstelės perprogramavimas į naują vystymosi kelią.

Dygliuotame odos epidermio sluoksnyje randamos kamieninės ląstelės, kurių ląstelės nebesiskiria ir aktyviai specializuojasi, gali būti tiesiog „migrantai“ iš kamieninių ląstelių židinio. Tokių ląstelių galima rasti besiskiriančioje žmogaus embrionų autonominėje nervų sistemoje. Kitaip tariant, situacija su kamieninių ląstelių „transformacijomis“ ir jų ryšiu su kambinėmis ląstelėmis toli gražu nėra tokia paprasta, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio.

Idėjos apie ląstelių diferenciaciją atradus kamienines ląsteles nepasikeitė. Pirma, bet kurių kamieninių ląstelių diferenciacija vyksta pagal dėsnius, suformuluotus ląstelių diferenciacijai apskritai. Tai kamieninių ląstelių, kaip pavyzdinės sistemos, vertė. Antra, ląstelės, įskaitant kamienines ląsteles, pradėjusios diferencijuotis, praranda gebėjimą dalytis, bent jau paskutinėse stadijose. Ir, galiausiai, kamieninių ląstelių elgsenos tyrimas nepajudėjo minties apie ląstelių diferenciacijos stabilumą ir negrįžtamumą: neuronas niekada nebus gautas iš fibrocitų, plazminės ląstelės ar skrandžio parietalinės ląstelės, o odos ląstelė niekada neatsiras iš neurono. Tezė, kad kamieninė ląstelė gali įvairiai transformuotis, šios taisyklės niekaip nepažeidžia, o tik parodo ankstyvosioms embrioninėms ląstelėms būdingą daugiapotenciją. Galutinės diferenciacijos stadijoje ląstelė įgauna stabilią būseną ir praranda gebėjimą dalytis bei patirti įvairias transformacijas.

8. Kamieninių ląstelių gavimo būdai

Pagrindiniai kamieninių ląstelių gavimo būdai ląstelių medicinoje yra šie:

Žmogaus kamieninių ląstelių (autologinių kamieninių ląstelių) išskyrimas ir dauginimas;

Kamieninės ląstelės iš virkštelės kraujo (placentos kraujo);

Abortyvių medžiagų (vaisiaus kamieninių ląstelių) naudojimas.

Perspektyviu laikomas ir kamieninių ląstelių iš riebalinio audinio naudojimas.

Kamieninių ląstelių išskyrimas ir išsaugojimas iš naujagimio virkštelės kraujo gali būti laikomas sveikatos draudimo ar apsaugos forma. Gavusios kamieninės ląstelės gali būti saugomos dešimtmečius. Jų gali prireikti sunkios ligos atveju.

Kamieninės ląstelės (su retomis išimtimis) ligos „neišgydo“. Jų vaidmuo yra atkurti paciento kaulų čiulpus, kraują ir imuninę sistemą po bendros pagrindinės ligos gydymo. Didžiausios sėkmės pasiekiamas gydant kamieninėmis ląstelėmis piktybiniai navikai, sisteminiai imuniniai sutrikimai ir kai kurios medžiagų apykaitos ligos.

Regionines kamienines ląsteles galima gauti tiek iš embrionų ir vaisių, tiek iš suaugusio organizmo audinių (pavyzdžiui, kaulų čiulpų, periferinio kraujo). Taigi šiuo metu pagal gavimo būdą išskiriamos 2 kamieninių ląstelių grupės:

1. alogeninės kamieninės ląstelės (gautos iš donorinės medžiagos),

2. autologinės arba savos kamieninės ląstelės.

9. Alogeninės kamieninės ląstelės

Pirmą kartą vaisiaus kepenų ląstelių transplantacija buvo atlikta 1961 m., o dabar jau yra pakankamai pasaulinės jų naudojimo patirties.

Pluripotentinės ląstelės sudaro dvi populiacijas. Pirmoji – ląstelių masė, esanti embriono viduje, o vėliau formuojanti įvairius būsimo organizmo organus, antroji – būsimos lytinės ląstelės – pirmiausia yra trynio maišelio viduje, o vėliau migruoja į besiformuojančius lytinius organus.

Vėliau pluripotentinės ląstelės toliau diferencijuojasi, virsdamos specializuotomis kamieninėmis ląstelėmis – multipotentinėmis. Vieni iš jų gali formuoti įvairias kraujo ląsteles, kiti – neuronus ir glijos ląsteles. nervų sistema, trečioji – įvairios odos ląstelės. Tačiau vaisiaus ląstelių medžiagos naudojimas gali būti nesaugus dėl užteršimo įvairiomis medžiagomis infekcinių agentų(virusinė ir mikrobinė infekcija). Taip pat žinoma, kad kamieninės ląstelės, gautos iš embrionų ir vaisių, įskiepytos į kūną, dažnai pradeda ekspresuoti savo 2 klasės histokompatibilumo antigenus ir vėliau yra sunaikinamos. Imuninė sistema Gavėjas.

10. Autologinės arba savos kamieninės ląstelės

Regioninių kamieninių ląstelių tyrimo istorija prasidėjo prieš 40 metų. Rusijos mokslininkai A.Ya. Friedensteinas ir I.L. Čertkovas aprašė, kad kaulų čiulpai susideda iš dviejų tipų kamieninių ląstelių. Viena populiacija, vadinama hematopoetinėmis kamieninėmis ląstelėmis, sudaro visų tipų kraujo ląsteles. Jie taip pat gali diferencijuotis į smegenų, kepenų ir kraujagyslių ląsteles. Antroji populiacija, vadinama kaulų čiulpų stromos (mezenchiminėmis) kamieninėmis ląstelėmis, buvo aprašyta po kelerių metų. Palyginti su hematopoetinėmis, kaulų čiulpuose jų yra labai mažai, be to, tai sudėtingesnės ilgaamžės sistemos, kurios atnaujinamos gana retai. Kaip parodė naujausi tyrimai, stromos ląstelės, be to, kad nedideliais kiekiais yra įvairiuose organuose ir audiniuose, taip pat kraujo ląstelių pirmtakai, nuolat cirkuliuoja kraujyje.

Šios ląstelės gali diferencijuotis į kremzlės, kaulų, raumenų, riebalinio audinio, kepenų audinio ir odos ląsteles. Be to, jie išlaiko gebėjimą atlikti tokias transformacijas net augindami koloniją iš vienos stromos ląstelės.

Esant dideliam pažeidimui, organizmui trūksta savo stromos ląstelių. Tai gali padėti įvedant stromos ląsteles iš išorės. Tai yra, galima užauginti daugybę stromos ląstelių, o tada, naudojant specialias signalines medžiagas, nukreipti jas „teisingu keliu“ - atkurti pažeistus audinius.

Stromos kamieninės ląstelės plačiai naudojamos reumatologinėms ligoms gydyti, širdies chirurgijoje ir ortopedijoje, kosmetinėje chirurgijoje, neurologijoje, kardiologijoje, diabetologijoje, rekonstrukcinė chirurgija, regeneracinėje medicinoje.

Skirtingai nuo embrioninių stromos kamieninių ląstelių, organizmo regeneracinis rezervas buvo įrodytas gamtos. Nėra pavojaus, kad imuninis stromos ląstelės bus atmestos. Stromos ląstelių naudojimas taip pat nepriekaištingas moraliniu ir etiniu požiūriu.

11. T p lt c dete p minacija ir kt. p lt c skirtinga p enci p ovka

Dėl neįprastai plataus kamieninių ląstelių potencialo kyla painiavos su transdeterminacijos ir diferenciacijos sąvokomis. Dėl to suardomos histologijoje ir embriologijoje priimtos terminologinės taisyklės ir atsiranda pagrindas bevaisėms diskusijoms ir spėlionėms.

Iš tiesų, jei kamieninių ląstelių transformacija skirtingomis kryptimis bus įvardijama kaip transformacija, idėjos apie diferenciacijos stabilumą ir negrįžtamumą bus nepagrįstai sunaikintos, o tai sukels neįsivaizduojamą painiavą. Tiesą sakant, nėra jokios priežasties nuversti esamas pažiūras. Visiškai akivaizdu, kad ląstelė, praradusi gebėjimą dalytis ir įėjusi į tam tikrą vystymosi kelią (pavyzdžiui, neuroblastas), negali sukelti kitų darinių. Perprogramuoti branduolį nėra taip paprasta. Netgi jo persodinimas į kitą citoplazmą (ypač gavus heterokarionus arba atliekant eksperimentus su branduoline transplantacija) ne visada būna sėkmingas.

Užregistruoti kamieninių ląstelių transformacijos atvejai yra susiję su kitu įvykiu – transformacija. Šis procesas jau seniai žinomas eksperimentinėje embriologijoje dėl išskirtinio Šveicarijos embriologo ir genetiko Ernsto Hadorno darbo. Daugelyje darbų aprašytas glialinės ląstelės „virtimas“ į neuroną, matyt, paaiškinamas gliocitų populiacijos nevienalytiškumu, tai yra, kai kurie iš jų gali išlaikyti kamialumo, o kartais net „stiebo“ savybes. Šiuo atveju aptiktas reiškinys nestebina. Pavyzdžiui, buvo įrodyta, kad vadinamosios radialinės glijos ląstelės, kurios ankstyvosiose ontogenezės stadijose tarnauja kaip substratas diferencijuojančių nervinių ląstelių migracijai, tampa neuronais. Tačiau vėliau paaiškėjo, kad iš tikrųjų radialinių glia ląstelių populiacija yra nevienalytė: kai kuriose ląstelėse yra nervinių žymenų (jos vėliau tampa nervingos), o kitose yra glialinių žymenų (šie tampa glialiniai). Kitaip tariant, nepaisant to, kad visos radialinės glia ląstelės iš pradžių atlieka tą pačią laiko funkciją, jos jau yra pasiryžusios vystytis skirtingomis kryptimis. Tai reiškia, kad atrastas jų virsmo reiškinys yra ne transformacija, o transformacija.

12. Genetinis c signalo palaikymo mechanizmas p zhania dete p mini p ovannogo c apie c stovint

Viena iš svarbiausių bendrųjų biologinių problemų, kurią gali padėti išspręsti kamieninės ląstelės, yra genetinis mechanizmas, padedantis išlaikyti determinuotą būseną ląstelių dalijimosi metu ir jų išsiskyrimą. E. Hadornas tai rimtai išsakė praėjusio amžiaus 50-aisiais, tačiau iki šiol jis nebuvo išspręstas. Neseniai buvo galima šiek tiek apšviesti molekulinius genetinius įvykius ląstelės perėjimo iš nustatytos būsenos į diferenciaciją metu. Mūsų tautietė Natalija Tulina, dirbanti JAV, pastebėjo, kad tokiam perėjimui labai svarbus kamieninių ląstelių santykis su ląstelėmis – „nišomis“, prie kurių jos „prisijungia“. Taigi Drosophila sėklidėse somatinėse „centro“ ląstelėse, sudarančiose kamieninių ląstelių nišą, yra UPD baltymo, kuris savo ruožtu aktyvuoja vadinamąją Jak-STAT signalizacijos kaskadą. Sustiprinta UPD sintezė sėklidžių viršūninio regiono ląstelėse skatina sėklidžių reprodukcinių ir kamieninių ląstelių augimą. Abiejų tipų ląstelėms palaikyti reikia Jak-STAT signalizacijos kaskados komponentų, HOP kinazės ir transkripcijos aktyvatoriaus STAT92E. Viso baltymų komplekso aktyvavimą sukelia UPD, kurį nišinės ląstelės perduoda kamieninėms ląstelėms. Ryšio tarp jų nutrūkimas sukelia kamieninių ląstelių diferenciacijos pradžią, parodyta 7 paveiksle. Belieka išsiaiškinti, kiek universalus šis mechanizmas.

13. P p genų ir ląstelių problemos p apias

Dėl daugialypės ir daugialypės kamieninių ląstelių galios jos yra ideali medžiaga ląstelių ir genų terapijos transplantacijos metodams. Kartu su regioninėmis kamieninėmis ląstelėmis, kurios, pažeidžiant atitinkamo organo audinius, migruoja į pažeidimo vietą, dalijasi ir diferencijuojasi, formuodami naują audinį šioje vietoje, yra ir „centrinis atsarginių dalių sandėlis“. – kaulų čiulpų stromos ląstelės. Šios ląstelės yra universalios. Jie, matyt, su kraujotaka patenka į pažeistą organą ar audinį ir ten, veikiami įvairių signalinių medžiagų, vietoj mirusių ląstelių gamina reikiamas ląsteles.

Visų pirma, buvo nustatyta, kad kaulų čiulpų stromos ląstelių injekcija eksperimentiniams gyvūnams į širdies raumens pažeidimo vietą pašalina poinfarkto širdies nepakankamumo reiškinius. O stromos ląstelės, suleistos kiaulėms, patyrusioms eksperimentinį infarktą, po aštuonių savaičių visiškai atgimė į širdies raumens ląsteles, atkurdamos jo funkciją. Tokio infarkto gydymo rezultatai įspūdingi. Remiantis Amerikos širdies draugijos duomenimis, 2000 m. žiurkėms, patyrusioms dirbtinai sukeltą infarktą, 90% kaulų čiulpų stromos ląstelių, patekusių į širdies sritį, buvo transformuotos į širdies raumens ląsteles.

Japonijos biologai širdies raumens ląsteles gavo iš pelių kaulų čiulpų stromos ląstelių laboratorinėmis sąlygomis. 5-azacitidinas buvo pridėtas prie stromos ląstelių kultūros, ir jos pradėjo transformuotis į širdies raumens ląsteles. Tokia ląstelių terapija yra labai perspektyvi širdies raumens atsigavimui po širdies priepuolio, nes ji naudoja savo stromos ląsteles. Jie nėra atmetami, be to, įvedus suaugusiųjų kamienines ląsteles, jų piktybinės transformacijos tikimybė yra atmesta.

Stromos ląstelių terapija plačiai naudojama ortopedijoje. Taip yra dėl to, kad egzistuoja specialūs baltymai, vadinamieji BMP (kaulų morfogenetiniai baltymai), kurie skatina stromos ląstelių diferenciaciją į osteoblastus (kaulinio audinio ląsteles). Klinikiniai tyrimai šia kryptimi parodė daug žadančių rezultatų. Pavyzdžiui, JAV 91 metų pacientui, patyrusiam lūžį, kuris 13 metų negijo, buvo implantuota speciali kolageno plokštelė, ant kurios buvo užtepti BMP. Stromos ląstelės, patekusios į lūžio zoną, buvo „pritrauktos“ prie sluoksnio ir, veikiamos HMP, virto osteoblastais. Praėjus aštuoniems mėnesiams po tokios plokštelės įrengimo, pacientui lūžęs kaulas buvo atkurtas. Šiuo metu JAV atliekami tyrimai ir netrukus klinikoje bus pradėtos naudoti specialios porėtos kempinės, užpildytos stromos ląstelėmis ir reikalingais induktoriais, nukreipiančius ląstelių vystymąsi reikiamu keliu.

Kamieninėms ląstelėms (ypač stromos ląstelėms) teikiama didelė reikšmė gydant įvairias neurodegeneracines ir neurologines ligas – parkinsonizmą, Alzheimerio ligą, Hantingtono chorėją, smegenėlių ataksiją, išsėtinę sklerozę. Grupė neurologų iš Amerikos nacionalinio neurologinių ligų instituto ir Stanfordo universiteto nustatė, kad kaulų čiulpų stromos kamieninės ląstelės gali diferencijuotis nervine kryptimi. Tai reiškia, kad žmogaus kaulų čiulpai gali būti naudojami kaip kamieninių ląstelių šaltinis, siekiant atkurti pažeistus smegenų audinius. Tokiu atveju, matyt, galimas ne tik pakaitinis, bet ir trofinis transplantato poveikis (ši prielaida grindžiama tuo, kad teigiamas transplantato poveikis pasireiškia po dviejų savaičių, o pakaitinis poveikis galimas tik po trys mėnesiai). Todėl pacientas gali tapti savo donoru, kuris užkirs kelią imunologinio audinio nesuderinamumo reakcijai.

E.Mizey vadovaujama amerikiečių mokslininkų grupė įrodė, kad kamieninės ląstelės, kad ir kur būtų implantuotos, gali pasiekti pažeistą vietą, ypač smegenis, ir užtikrinti ten atsigavimo procesus. Taigi, suaugusioms pelėms į veną suleidus stromos kamienines ląsteles, daugelyje smegenų sričių (įskaitant neokorteksą, hipokampą, talamą, smegenų kamieną ir smegenis) buvo rasta įvairių nervų darinių. Tačiau literatūros duomenys apie šią problemą yra labai prieštaringi. Tačiau jei į stromos kamieninių ląstelių kultūrą dedama retinoinės rūgšties, jose randami nerviniai žymenys. Charkovo chirurgai tokias ląstelių kultūras sėkmingai panaudojo Parkinsono ligai gydyti, įvesdami jas į striatalinę sritį.

Tokias ląsteles Charkovo chirurgai naudojo Parkinsono ligai gydyti.

Daug žada ir bandymai klinikoje panaudoti kamienines virkštelės ir placentos ląsteles. Apskritai, norint sėkmingai persodinti kamienines ląsteles, nepriklausomai nuo taikymo srities, labai svarbu išmokti išlaikyti jų gyvybingumą. Jį galima padidinti, jei į persodintų neuronų genomą būtų įterpiami neuronų augimo faktorių genai, kurie tarnauja kaip apsauga nuo apoptozės. Tokie bandymai vyksta įvairiose JAV ir Europos laboratorijose.

Vidaus mokslininkai taip pat pasiekė didelę sėkmę tirdami ir praktiškai naudodami kamienines ląsteles. Rusijos medicinos mokslų akademijos Akušerijos, ginekologijos ir perinatologijos instituto specialistai išskyrė regionines nervines kamienines ląsteles ir pirmą kartą gavo išsamų jų imunohistocheminį apibūdinimą, įskaitant srauto fluorometrą. Eksperimentai su žmogaus nervinių kamieninių ląstelių transplantacija į žiurkių smegenis parodė jų įsisavinimą, migraciją gana dideliais atstumais (keliais milimetrais) ir gebėjimą diferencijuoti, o tai daugiausia lėmė transplantato mikroaplinka. Pavyzdžiui, kai žmogaus nervinės ląstelės persodinamos į žiurkės smegenėlių sritį, kur yra Purkinje ląstelės, jos vystosi šio konkretaus ląstelių tipo kryptimi. Tai liudija juose vykstanti baltymo kalbindino, specifinio Purkinje ląstelių produkto, sintezė.

Įdomų bendrą darbą atliko trijų akademinių mokslo institucijų – Genų biologijos instituto, Vystymosi biologijos instituto, Molekulinės biologijos instituto – darbuotojai. Persodinant Drosophila embrioninio nervinio audinio gabalus į žiurkės smegenis, pastebėta, kad aplink transplantatą nesusidaro rando audinys. Liko išsiaiškinti, kas tai atsitiko. Gana subtiliais eksperimentais pavyko nustatyti, kad randui susidaryti neleidžia šilumos šoko baltymai, kurie žinduolių kūno temperatūroje sintetinami Drosophila ląstelėse. Tai reiškia, kad ksenografo (Drosophila audinio) pridėjimas prie žiurkės embrioninio nervinio audinio apsaugo jį nuo rando audinio invazijos. Taip atsirado galimybė šilumos šoko baltymus panaudoti įvairių ligų ląstelių ir genų terapijoje.

Tokie tyrimai leis sukurti genetiškai modifikuotus konstruktus, skirtus transplantacijai skirtų kamieninių ląstelių transformacijai. Šios struktūros padės geriau įsisavinti transplantatą, padidins jo gyvybingumą ir jį sudarančių ląstelių specializaciją.

Būtina palyginti ir atidžiai išanalizuoti kamieninių ląstelių persodinimo iš sveikų arba atskirtų neurosferų į ląsteles rezultatus ir parengti tinkamą klinikiniam naudojimui skirtą protokolą.

Tačiau negalima nepasakyti, kad gana geros reputacijos laboratorijos į tokius darbus atsiliepia labai skeptiškai ir perspėja, kad reikia atidžiai interpretuoti gautus duomenis. Pateikiami faktai, rodantys, kad kamieninės ląstelės po transplantacijos nesiskiria, o susilieja su specializuotomis ląstelėmis šeimininkėmis, sukurdamos savo diferenciacijos vaizdą. Kai kurie autoriai mano, kad kaulų čiulpų stromos ląstelės geba transformuotis tik į kremzles ir kaulines ląsteles, o suleistos recipientui, nusėda ten, kur „atėjo“, t.y. kaulų čiulpuose, dėl kurių kyla abejonių dėl jų panaudojimo ląstelių terapijoje perspektyvos. Akivaizdu, kad norint atsakyti į pateiktus klausimus ir pareikštus prieštaravimus, reikia atlikti papildomus rimtus tyrimus.

Išvada

Vienas iš DNR struktūros atradėjų Jamesas Watsonas, komentuodamas kamieninių ląstelių atradimą, pažymėjo, kad kamieninės ląstelės įtaisas yra unikalus, nes veikiamas išorinių nurodymų jis gali virsti embrionu arba ląstelių linija. specializuotos somatinės ląstelės.

Iš tiesų, kamieninės ląstelės yra visų be išimties kūno ląstelių pirmtakės. Jie geba savaime atsinaujinti ir, svarbiausia, dalijimosi procese suformuoja specializuotas įvairių audinių ląsteles. Taigi visos mūsų kūno ląstelės kyla iš kamieninių ląstelių.

Kamieninės ląstelės atnaujina ir pakeičia ląsteles, prarastas dėl visų organų ir audinių pažeidimo. Jie skirti atkurti ir regeneruoti žmogaus kūną nuo jo gimimo momento.

Kamieninių ląstelių potencialą mokslas tik pradeda naudoti. Mokslininkai tikisi artimiausiu metu iš jų sukurti audinius ir ištisus organus, kurių pacientams reikia transplantacijai, siekiant pakeisti donoro organus. Jų privalumas yra tas, kad jie gali būti išauginti iš paties paciento ląstelių ir nesukels atmetimo.

Medicinos poreikiai tokioje medžiagoje yra praktiškai neriboti. Tik 10-20 procentų žmonių išgydomi sėkmingai persodinus organus. 70-80 procentų pacientų miršta be gydymo operacijos laukiančiųjų sąraše.

Taigi, kamieninės ląstelės tam tikra prasme tikrai gali tapti „atsarginėmis dalimis“ mūsų organizmui. Tačiau tam visai nebūtina auginti dirbtinių embrionų – kamieninės ląstelės randamos bet kurio suaugusio žmogaus organizme.

Galima tikėtis, kad dabar žmogaus embrionų nereikės naudoti pluripotentinėms ląstelėms gauti, o tai pašalina daugybę etinių problemų, susijusių su praktiniu embrioninių kamieninių ląstelių panaudojimu.

Per ateinančius 20 metų biologija iššifruos, kaip kūno sandaros planas supakuotas į vieną ląstelę. Dabar žengiame pirmuosius žingsnius, kad permąstytume savo biologines galimybes ir atsargas.

Jau šiandien kamieninės ląstelės sėkmingai naudojamos gydant sunkias paveldimas ir įgytas ligas, širdies, endokrininės sistemos ligas, neurologines, kepenų, virškinimo trakto ir plaučių ligas, Urogenitalinės ir raumenų bei kaulų sistemos ligas, odos ligas.

Šaltinių sąrašas

1. Koročkinas L.I. Individualios raidos biologija: vadovėlis. Pašalpa - M., 2002. - 375 p.

2. Repinas V.S. Embrioninės kamieninės ląstelės: pagrindinė biologija ir medicina / V.S. Repinas, A.A. Rzhaninova, D.A. Šamenkovas. - M., 2002. - 247 p.

3. Repinas V.S. Medicininė ląstelių biologija / V.S. Repinas, G.T. Sukhikh - M., 1998. - 280 p.

4. Glick B. Molekulinė biotechnologija / B. Glick, J. Pasternak - M., 2001. - 255 p.

5. Belokoneva O.V. Visų ląstelių motina // Mokslas ir gyvenimas. - 2001. - Nr. 10. - Su. 6–7

6. Grinevičius V.N. Atkuriamos nervų ląstelės // Mokslas ir gyvenimas. - 2004. - Nr.4. - Su. 22–25

kamieninė ląstelė yra nesubrendusi ląstelė, galinti savaime atsinaujinti ir išsivystyti į specializuotas kūno ląsteles. Milijardai ląstelių augančiame organizme (žmogaus ar gyvūno) atsiranda tik iš vienos ląstelės (zigotos), kuri susidaro susiliejus vyriškoms ir moteriškoms lytinėms ląstelėms. Šioje vienoje ląstelėje yra ne tik informacija apie organizmą, bet ir jo nuoseklaus vystymosi diagrama. Embriogenezės metu apvaisintas kiaušinėlis dalijasi ir iš jo atsiranda ląstelės, kurios neturi kitos funkcijos, kaip tik genetinės medžiagos perdavimą kitoms ląstelių kartoms. Tai embrioninės kamieninės ląstelės (ESC), kurių genomas yra „nuliniame taške“; specializaciją lemiantys mechanizmai dar neįjungti ir iš jų potencialiai gali išsivystyti bet kokios ląstelės.

Suaugusio žmogaus organizme kamieninės ląstelės daugiausia randamos kaulų čiulpuose ir labai mažais kiekiais visuose organuose ir audiniuose. Jie atkuria pažeistas organų ir audinių vietas. Kamieninės ląstelės, gavusios iš reguliavimo sistemų signalus apie kažkokį „gedimą“, per kraują veržiasi į pažeistą organą. Jie gali atitaisyti beveik bet kokius pažeidimus, vietoje pavirsdami organizmui būtinomis ląstelėmis (kaulų, lygiųjų raumenų, kepenų, širdies raumens ar net nervinėmis ląstelėmis) ir stimuliuodami vidinius organizmo rezervus, kad atsinaujintų (atkurtų) organą ar audinį.

Labai diferencijuotos ląstelės (kardiomiocitai, neuronai) praktiškai nesidalija, o mažiau diferencijuotos ląstelės – fibroblastai, hepatocitai iš dalies išlaiko gebėjimą daugintis ir, esant tam tikroms sąlygoms, dalijasi bei padidina savo skaičių. Bendras modelis yra toks, kad jei ląstelė pasiekė diferenciacijos stadiją, dalijimųsi skaičius, kurį ji gali pereiti, yra ribotas. Taigi, pavyzdžiui, fibroblastų dalijimosi riba yra 50 padalijimų, kraujo kamieninių ląstelių - 100. Aprašytas reiškinys yra biologinė reikšmė: jei įvyksta ląstelės genomo gedimas, mutacija bus atkartota ribotu kiekiu ir neturės didelio vaidmens visam organizmui.

Suaugusio žmogaus kūnas yra labai mažas. Todėl atsitinka taip, kad organizmas pats nebesugeba atnaujinti prarastų ląstelių: arba per didelis pažeidimas, arba organizmas nusilpęs, arba ne tas amžius. Ar galima padėti pacientui pasveikti nuo cirozės, insulto, paralyžiaus, diabeto ir daugelio nervų sistemos ligų? Jau šiandien mokslininkai sugeba nukreipti kamienines ląsteles „teisingu keliu“. Dėl šios ląstelinės medicinos srities pažangos kamieninių ląstelių naudojimas terapijoje yra beveik neribotas.

Žinoma, kad kiekvienas žmogus kilę iš tėčio ir mamos, o tiksliau – iš mamos kiaušinėlio ir tėčio spermos derinio, gerai praleisdamas laiką. Tai yra visko, ką turime, kilmė – oda, raumenys, plaukų linija, Vidaus organai, esame skolingi dviem ląstelėms, sujungtoms į vieną – zigotą.

Embriogenezės metu zigota dalijasi ir sukuria ląsteles, kurios neturi jokios kitos funkcijos, išskyrus genetinės medžiagos perdavimą kitoms ląstelių kartoms. Tai embrioninės kamieninės ląstelės. Šių nediferencijuotų ląstelių genomas yra „nuliniame taške“, specializaciją lemiantys mechanizmai dar neįtraukti. Tai anoniminės ląstelės, ląstelės „be vardo ir patronimo“. Iš jų išsivysto bet kokios labai diferencijuotos organizmo ląstelės (kardiomiocitai, neuronai ir kt.).

Pasiskirstę atsakomybes, labai diferencijuotos ląstelės uždaromos tolesniam redagavimui ir pasiekiamos tik „skaitymui“, kiekviena tam tikru formatu: nervinė ląstelė yra tik nervinė ląstelė, kuri negali dalyvauti kuriant epitelį. audinį arba patekti į miokardo sudėtį ir pan. Suaugusio organizmo ląstelėms būdinga kasta: kiekviena grupė atlieka savo darbą ir netrukdo kitos grupės ląstelių veiklai. Tuo pačiu metu kai kurioms kamieninėms ląstelėms vis tiek pavyksta išvengti tikrumo ir jas galima toliau redaguoti tik kritiniu atveju. Priklausomai nuo poreikių ir siekių, jos gali virsti bet kokia labai diferencijuota organizmo ląstele, tai yra, kamieninės ląstelės yra universali. statybinė medžiaga, iš kurių išauga viskas, „bet kas“: iš smegenų neuronų ir kraujo ląstelėsį audinių ląsteles, išklojančias žarnyną ir kitus vidaus organus.

Kol žmogaus organizmui viskas gerai, kamieninės ląstelės laisvai ir savarankiškai „klaidžioja“ po jo platybes, be galo daugindamosi tam tikro geno įtakoje. Jie bedarbiai. Ir kai tik kamieninės ląstelės gauna genetinį signalą „darbo biržoje“ (gedimas, audinių ar organų pažeidimas), jos per kraują skuba į paveiktą organą. Jie gali rasti beveik bet kokią žalą, vietoje pavirsdami į organizmui reikalingas ląsteles (kaulų, lygiųjų raumenų, kepenų, nervų).

Žmogaus kūne yra apie 50 milijardų kamieninių ląstelių, kurios reguliariai atnaujinamos. Bėgant metams tokių gyvų „kir-pičikų“ mažėja – jiems viskas prieinama daugiau darbo ir nėra kam jų pakeisti. Sulaukę 20 metų jie pradeda nykti, o sulaukus 70 metų jų išlieka gana daug. Be to, pagyvenusio žmogaus kamieninės ląstelės nebėra tokios universalios – jos dar gali virsti kraujo ląstelėmis, bet jau nebegali virsti nervinėmis ląstelėmis. Šiuo atžvilgiu senatvėje žmogus pradeda panašėti į džiovintus vaisius.

Pakeisti tingusias, išsekusias ar sergančias kūno ląsteles, siekiant tęsti aktyvų gyvenimą, padeda dirbtinis kamieninių ląstelių įvedimas į organizmą. Jau šiandien mokslininkai gali gauti kamieninių ląstelių, jas auginti ir nukreipti „teisingu keliu“. Dėl pažangos ląstelių medicinos srityje kamieninių ląstelių terapinio panaudojimo galimybės tampa beveik neribotos. Buvo tikra viltis išgydyti daugybę įvairiausių ligų.

Kokie kamieninių ląstelių šaltiniai šiais tikslais naudojami šiandien? „Skęstančiųjų gelbėjimas yra pačių skęstančiųjų darbas“, todėl žmogus gali pats tapti kamieninių ląstelių donoru. Dauguma jų yra dubens kaulų čiulpuose. Stromos kamieninės ląstelės iš jos išgaunamos punkcija. Tada laboratorinėmis sąlygomis jie specialiu būdu mobilizuojami, sukonstruojami ir suleidžiami atgal į kūną, kur, dalyvaujant specialioms signalinėms medžiagoms, siunčiami į „skaudamą vietą“. Reikėtų pažymėti, kad net iš vienos stromos ląstelės gali būti auginamos kolonijos. Ir visiškai neįtikėtina metamorfozė – stromos kamieninės ląstelės gali taip „pamiršti“ apie savo kaulų čiulpų kilmę, kad veikiamos tam tikrų veiksnių virsta nervinėmis ląstelėmis (neuronais) arba širdies raumens ląstelėmis.

Įrodyta, kad praėjus 2 savaitėms po specialios signalinės medžiagos įdėjimo į stromos ląstelių kultūrą, jos jau 80% susideda iš neuronų. 90% stromos ląstelių, patekusių į infarkto zoną, visiškai išsigimsta į širdies raumens ląsteles, beveik visiškai atstatomos miokardo funkcijos. Tačiau suaugusio organizmo stromos ląstelės turi ribotą funkcionalumą, tai yra, jų galima audinių specializacija yra apribota vienu ar kitu laipsniu. Be to, visos suaugusio žmogaus kamieninės ląstelės yra kataloguojamos ir pažymėtos specialiu antspaudu: „mano“. Taigi donorystė šioje srityje yra kupina konfrontacijos, vadinamos „transplantatas prieš šeimininką“, atsiradimu.
Antrasis kamieninių ląstelių šaltinis – virkštelės kraujas, surinktas gimus vaikui. Šiame kraujyje labai daug kamieninių ląstelių. Paėmus šį kraują iš vaiko virkštelės ir įdėjus į kriobanką (specialią saugyklą), vėliau kamieninėmis ląstelėmis galima atkurti beveik bet kokį šio individo audinį ir organą. Šias kamienines ląsteles taip pat galima naudoti kitiems pacientams gydyti, jei jos yra suderinamos su antigenais. Amerikiečių mokslininkai iš žmogaus placentos (ten jų 10 kartų daugiau nei virkštelės kraujyje) gavo kamienines ląsteles, kurios sugeba transformuotis į odos, kraujo, raumenų ir nervų ląsteles. Tačiau virkštelės kraujo ir placentos medžiagų saugyklos sukūrimas yra brangus. Tokių kriobankų Rusijoje praktiškai nėra.

Kito tipo kamieninių ląstelių, vaisiaus kamieninių ląstelių, šaltinis yra 9-12 nėštumo savaitės abortinė medžiaga. Šis šaltinis yra pats dažniausiai naudojamas. Tačiau, be etinių ir teisinių trinties, vaisiaus ląstelės kartais gali sukelti transplantato atmetimą. Be to, naudojant neištirtą abortą sukeliančią medžiagą pacientas gali užsikrėsti virusiniu hepatitu, AIDS, citomegalovirusu ir kt. Jei medžiaga diagnozuojama dėl virusų, metodo kaina padidėja, o tai galiausiai padidina išlaidas. paties gydymo.

Nosiaryklės gleivinė gali būti kamieninių ląstelių šaltinis. Jame vyrauja iš dalies specializuotos kamieninės ląstelės, kurios gali virsti nervinio audinio ląstelėmis – neuronais ir glijos ląstelėmis. Šios ląstelės tinka galvos ir nugaros smegenų ligoms gydyti. Tačiau šių ląstelių pritaikymas pakeisti kitas nei nervų ląsteles reikalauja tolesnių tyrimų. Be to, šios medžiagos išgavimas ir saugojimas yra gana sudėtingas.

Mezenchiminės kamieninės ląstelės randamos riebaliniuose, kremzliniuose ir raumenų audiniuose. Šiuo metu labai perspektyvu šias ląsteles išskirti iš riebalinio audinio, gauto riebalų nusiurbimo būdu.

Ir, galiausiai, dar vienas kamieninių ląstelių šaltinis – blastocista, kuri susidaro 5-6 apvaisinimo dieną. Tai embrioninės kamieninės ląstelės. Jos yra universaliausios, palyginti su suaugusiųjų kamieninėmis ląstelėmis, ir geba diferencijuotis į absoliučiai visų tipų ląsteles organizme. Teigiama šių universalių kamieninių ląstelių naudojimo pusė yra tai, kad jos neturi „mano“ antspaudo: ląstelės tarsi niekam nepriklauso ir neatlieka jokių specialių funkcijų, todėl nėra. atmetimo reakcija sušvirkštus. Net jei embrioninės kamieninės ląstelės paimtos iš kito organizmo, jos nėra atmetamos, nes jų paviršiuje dar nėra histologinio suderinamumo antigenų.

Embrioninė kamieninė ląstelė yra minkšta ir lanksti kaip plastilinas ir, skirtingai nei suaugusiųjų kamieninės ląstelės, gali be jokių apribojimų transformuotis į „bet ką“. Be to, embrioninė kamieninė ląstelė turi unikalią savikontrolės sistemą: ji aktyviai dauginasi, tačiau kai tik dalijimosi metu įvyksta klaida, ląstelei duodama komanda nusižudyti. Taigi vėžio grėsmė naudojant embrionines kamienines ląsteles mažai tikėtina. Tačiau nurodytas šaltinis kamieninės ląstelės turi savo trūkumų: pirma, Rusijoje nėra žmogaus kamieninių ląstelių kolekcijos, antra, embrioninės medžiagos naudojimą religingi ir konservatyvūs piliečiai vertina neigiamai, nes tokių ląstelių šaltinis yra medicininiai abortai.

Embrioninių ląstelių terapijos priešininkai mano, kad abortuotų vaisių naudojimas yra neetiškas, vadindami tai kėsinimosi į žmogaus gyvybę, net jei ši nesusiformavusi gyvybė ką nors išgelbės nuo tikros mirties. Metodo priešininkai mano, kad žmogaus embrionų panaudojimas kamieninėms ląstelėms gauti gali pastūmėti moteris į savotišką verslą – abortą, kad gautų pinigų mainais už embrioną, juolab kad kamieninių ląstelių transplantacija dabar laikoma viena perspektyviausių pasaulyje. medicinos pramonė.

Tai, kas išdėstyta pirmiau, paskatino mokslininkus imtis kamieninių ląstelių, gautų iš 3 savaičių juodosios avies embriono, tyrimo. Medileen klinikos specialistai paskelbė tyrimus, patvirtinančius jų pluripotenciją, t.y. gebėjimas formuoti daugybę, bet ne visų tipų ląstelių. Iš juodosios avies embriono išskirtos kamieninės ląstelės tam tikromis auginimo sąlygomis gali pirmiausia diferencijuotis į nervines ląsteles, o vėliau į astrocitus. Persodinant ką tik išskirtas avies ląsteles pacientams, sergantiems kepenų nepakankamumu, buvo įrodyta, kad donorinės ląstelės aktyviai įsišaknija ir diferencijuojasi į hepatocitus. Recipiento kepenų populiacijos lygis buvo 81%. Šiuo atveju aktyvus šių ląstelių veikimas buvo stebimas daugiau nei metus, esant stabiliam albumino sintezės lygiui. Kamieninių ląstelių koncentracija tiksliniuose organuose yra 60–87 proc. Tokie tyrimai paneigia daugelio vietinių mokslininkų nuomonę apie tai, kad neįmanoma įskiepyti šių embrioninių kamieninių ląstelių žmonėms.

Pabrėžtina, kad minėtos kamieninės ląstelės gaunamos iš „grynos linijos“ gyvūnų: daugelis šios rūšies kartų buvo auginamos laboratorinėmis sąlygomis, buvo rimtai kontroliuojamos dėl bakterijų ir virusų nešiotojų nebuvimo, imuninių ir paveldimų ligų. Šios kamieninės ląstelės neturi rūšies specifiškumo (rūšinių antigenų) ir nesukelia imuninių atmetimo reakcijų. Transplantato kokybė naudojant avių embrionines kamienines ląsteles gerėja dėl to, kad jos yra praturtintos „signalizuojančiomis medžiagomis“ (vadinamasis nukreipimo faktorius). Dėl to kamieninės ląstelės sugeba jungtis tik prie tam tikro tipo pažeistų audinių, atstatančios jų funkciją pažeidimo atveju. Visa tai, kas išdėstyta aukščiau, leidžia kalbėti apie dar vieną perspektyvią ląstelių terapijos kryptį gydant sunkias degeneracines ligas.

Akademikas Rusijos akademija(med.), 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 gydo bet kokią žaizdą, pažeidimo vietoje virsdami organizmui būtinomis ląstelėmis: kaulo, lygiųjų raumenų, kepenų, širdies raumens ar net nervų ląstelėmis. 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.

Hematopoetinėje sistemoje yra daug kamieninių ląstelių, 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 mirusiuosius.

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: apšvitinus iš pelių kaulų čiulpai buvo visiškai pašalinti, tada buvo įterptos 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 naujų raumenų ląstelių susidarė iš įvestų stromos ląstelių. Matyt, stromos ląstelės priartėja prie pažeidimo vietos, kur gauna „cheminį signalą“, į kurias ląsteles reikia virsti, kad kompensuotų organizmo nuostolius. Be to, mokslininkams pavyko „priversti“ stromos ląsteles, veikiamas specialių signalinių medžiagų, pavirsti lygiųjų raumenų ląstelėmis tiesiai „mėgintuvėlyje“.

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 draugijos) 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.

Tokia ląstelių terapija, skirta širdies raumens pažeidimams po infarkto atitaisyti, yra daug žadanti, 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 nacionaliniai sveikatos institutai 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 tyrimas, atliktas 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 Akchurino 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 ląstelėse klinikinė praktika- tai jau realybė

Šiandien, be jokios abejonės, stromos ląstelių terapijoje 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 sveikame kūne tikrai yra universalus žalos 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, donoro stromos ląsteles patogiausia 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 (tačiau didžiąja dalimi užsienio) yra 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 – įvedus embrionines ląsteles pacientui, deja, kartais atsiranda piktybinis auglys. 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.