Sel induk dan obat plastik regeneratif

Saat ini, beberapa praktisi menyadari adanya perkembangan arah baru dalam pengobatan penyakit yang tidak dapat disembuhkan dengan obat tradisional dan non-tradisional. Ini tentang obat regeneratif-plastik, berdasarkan penggunaan potensi regeneratif sel induk. Di sekitar arahan yang berkembang, sebuah diskusi ilmiah yang belum pernah terjadi sebelumnya muncul dan sebuah keruwetan pseudoscientific, yang sebagian besar diciptakan oleh informasi hiperbola World Wide Web. Dalam waktu yang sangat singkat, penelitian laboratorium tentang kemungkinan terapeutik sel induk melampaui batas percobaan dan mulai diperkenalkan secara aktif menjadi obat praktis, yang menyebabkan banyak masalah rencana ilmiah, etika, agama, hukum dan legislatif. Lembaga negara dan institusi jelas tidak siap untuk kecepatan transisi sel punca dari petri ke sistem untuk pemberian intravena, yang tidak menguntungkan masyarakat baik secara keseluruhan maupun orang yang menderita. Dalam kuantitas dan kualitas informasi yang tak terbayangkan tentang kemungkinan sel induk, tidak mudah untuk memahami spesialis (yang pada umumnya tidak, karena setiap orang mencoba mempelajari sains baru secara mandiri), belum lagi dokter yang tidak terlibat langsung dalam pengobatan plastik regeneratif.

[1], [2], [3]

Mengapa kita membutuhkan eksperimen semacam itu dan apakah mereka memerlukan sesuatu sama sekali?

Sekilas, penciptaan chimera interspesifik seluler adalah buah fantasi tak terkendali seorang ilmuwan-fanatik yang telah melupakan bioetika. Namun, pendekatan ini secara signifikan memperluas pengetahuan mendasar kita tentang embriogenesis, karena memungkinkan kita untuk menghitung jumlah sel yang diperlukan untuk organogenesis (pembentukan hati, otak, kulit, organ sistem kekebalan tubuh). Selain itu (mungkin ini adalah hal utama dalam biologi ESC), ahli genetika memiliki alat unik dengan bantuan chimerisasi embrio dapat menetapkan tujuan fungsional gen. Pertama, teknik khusus double knockout di ESC adalah "dimatikan" pasangan gen yang sedang diselidiki. Kemudian ESC tersebut disuntikkan ke dalam blastokista dan memantau perubahan yang terjadi pada tubuh embrio chimeric yang sedang berkembang. Dengan demikian, fungsi gen sf-1 (pengembangan organ adrenal dan genital), urt-l (budding ginjal), muD (pengembangan otot kerangka), gata-l-4 (peletakan eritro dan limfopoiesis) telah terbentuk. Selain itu, di ESC hewan laboratorium, dimungkinkan untuk mengenalkan (transfected) gen manusia yang belum dipelajari untuk menentukan fungsinya dengan bantuan embrio chimeric.

Tapi, sebagai aturan, pembenaran percobaan dengan mendapatkan pengetahuan dasar baru tidak memenuhi dukungan audiens yang luas. Mari kita beri contoh nilai penerapan chimerization dengan bantuan ESC. Pertama-tama, ini adalah xenotransplantasi, yaitu memindahkan organ binatang ke manusia. Secara teoritis, penciptaan chimeras seluler manusia-babi memungkinkan seseorang untuk mendapatkan hewan yang jauh lebih dekat pada karakteristik antigenik ke donor ESC, yang dalam berbagai situasi klinis (diabetes mellitus, sirosis) dapat menyelamatkan nyawa orang yang sakit. Benar, untuk ini Anda harus terlebih dahulu belajar bagaimana mengembalikan properti totipotency ke genom sel somatik dewasa, setelah itu dapat diperkenalkan ke dalam embrio babi yang sedang berkembang.

Saat ini, sifat ESC dalam kondisi kultur khusus praktis tidak terbatas digunakan untuk menghasilkan massa sel totipoten, dengan diferensiasi selanjutnya ke sel khusus, misalnya neuron dopaminergik, yang kemudian dipindahkan ke pasien dengan penyakit Parkinson. Dalam kasus ini, transplantasi harus didahului oleh diferensiasi diarahkan dari massa sel yang dihasilkan ke dalam sel khusus yang dibutuhkan untuk perawatan dan pemurnian yang kedua dari unsur seluler yang tidak berdiferensiasi.

Ternyata kemudian, ancaman karsinogenesis bukanlah satu-satunya penghalang di jalan transplantasi sel. Secara spontan, ESC dalam tubuh embrio dibedakan secara heterogen, yaitu membentuk turunan dari garis sel yang paling beragam (neuron, keratinosit, fibroblas, endotheliocytes). Di bidang pandang mikroskop, dalam hal ini, di antara sel berbagai fenotipe, kardiomiosit dibedakan, masing-masing berkontraksi dalam ritme. Namun, untuk perawatan pasien, perlu adanya populasi sel murni: neuron - dengan stroke, kardiomiosit - dengan infark miokard, sel β pankreas - dengan diabetes melitus, keratinosit - dengan luka bakar, dll.

Tahap selanjutnya dalam pengembangan transplantasi sel terkait dengan pengembangan teknologi untuk mendapatkan jumlah yang cukup (jutaan sel) dari populasi sel murni tersebut. Pencarian faktor-faktor yang menyebabkan diferensiasi arah ESC bersifat empiris, karena urutan sintesisnya selama proses embriogenesis tetap tidak diketahui. Pertama, ditemukan bahwa pembentukan kantung kuning telur diinduksi dengan penambahan asam cAMP dan retinoat ke dalam kultur. Baris sel hematopoietik terbentuk ketika media 1L-3, SCF faktor pertumbuhan kultur fibroblast (FGH), faktor pertumbuhan insulin-seperti (IGF-1), faktor 1L-6 dan koloni granulosit merangsang (G-CSF). Sel-sel dari sistem saraf terbentuk dari ESC setelah pengangkatan LIF dan lapisan fibroblas yang berfungsi sebagai pengumpan. Setelah pengobatan dengan asam retinoat dengan adanya janin ESK serum anak sapi mulai berdiferensiasi menjadi neuron dan kardiomiosit disusun oleh penambahan dimetil sulfoksida (DMSO), yang memungkinkan pengiriman molekul sinyal hidrofobik ditargetkan ke dalam inti sel. Dalam kasus ini, akumulasi dalam media kultur spesies oksigen aktif, serta rangsangan listrik, berkontribusi pada pembentukan kardiomiosit kontrak dewasa.

Kekuatan dan sarana besar telah dihabiskan untuk mencari kondisi untuk diferensiasi ESC ke sel pankreas yang memproduksi insulin. Namun, segera menjadi jelas bahwa sejumlah jalur khusus dari β-sel dari sel-sel pankreas, sel-sel dari sistem kekebalan tubuh dan endokrin, adiposit) tidak timbul dari ESCs stimulasi mereka pada prinsip "satu-stimulating factor -. Satu baris sel" Prinsip ini ternyata hanya berlaku untuk sejumlah kecil garis sel. Secara khusus, pembentukan neuron dapat diinduksi oleh retinoat baris asam sel otot - pertumbuhan transformasi faktor-β (TCP-β), garis eritroid - 1L-6, monosit-myeloid line - 1L-3. Dan efek dari faktor-faktor ini pada diferensiasi ESC sangat bergantung pada dosis.

Memasuki fase kombinasi faktor pertumbuhan pencarian yang mempromosikan ESC pada tahap selanjutnya embriogenesis untuk membentuk mesoderm (sumber kardiomiosit, otot rangka, tubulus epitel, mieloeritropoeza dan sel-sel otot polos), ektoderm (epidermis, neuron, retina) dan endoderm (epitel dari usus kecil dan kelenjar sekretori, pneumosit). Alam, seolah-olah, membuat para peneliti bergerak maju di sepanjang jalur embriogenesis, mengulangi langkah-langkahnya di cawan Petri, tanpa memberi kesempatan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan dengan segera dan mudah. Dan kombinasi faktor pertumbuhan seperti itu telah ditemukan. Activin A yang dikombinasikan dengan TGF-β terbukti menjadi stimulator kuat pembentukan sel mesodermal dari ESC, sekaligus menghalangi perkembangan ento dan ektoderm. Asam retinoat, serta kombinasi sinyal dari sumsum tulang morfogenetik protein (BMP-4) dan faktor pertumbuhan epidermal (EGF) diaktifkan proses sel ecto- dan mesoderm, menghentikan pengembangan endoderm. Pertumbuhan sel secara intensif dari ketiga daun embrionik diamati dengan efek simultan pada ESC dari dua faktor - faktor pertumbuhan hepatosit (HGF) dan faktor pertumbuhan sel saraf.

Dengan demikian, untuk mendapatkan garis sel yang diinginkan, pertama-tama perlu mentransfer sel induk embrionik ke tahap pembentukan sel dari setiap daun embrio, dan kemudian untuk memilih kombinasi baru faktor pertumbuhan yang mampu menginduksi diferensiasi terarah ekto-, meso dan endodermata menjadi sel khusus yang diperlukan untuk transplantasi. Sabar Jumlah kombinasi faktor pertumbuhan untuk hari ini diperkirakan mencapai ribuan, kebanyakan dipatenkan, sebagian tidak diungkapkan sama sekali oleh perusahaan bioteknologi.

Itu adalah pergantian tahap pemurnian sel yang diperoleh dari pengotor sel yang tidak berdiferensiasi. Sel-sel yang terdiferensiasi dalam kultur diberi label dengan spidol garis sel matang dan melewati penyortir immunophenotypic laser kecepatan tinggi. Sinar laser menemukan mereka di aliran seluler umum dan diarahkan di sepanjang jalur yang terpisah. Bahan sel yang dimurnikan diperoleh pertama kali oleh hewan laboratorium. Saatnya untuk mengevaluasi keefektifan penggunaan derivatif ESK pada model penyakit dan proses patologis. Salah satu model tersebut adalah penyakit Parkinson eksperimental, yang diproduksi dengan baik pada hewan dengan senyawa kimia yang menghancurkan neuron dopaminergik. Karena penyakit yang mendasari pada manusia adalah defisit neuron dopaminergik yang diakuisisi, penggunaan terapi sel pengganti dalam kasus ini dapat dibenarkan secara patogenik. Pada hewan dengan hemiparkinsonisme eksperimental, sekitar separuh neuron dopaminergik yang berasal dari ESC dan dimasukkan ke dalam struktur otak bertahan. Ini cukup untuk secara signifikan mengurangi manifestasi klinis penyakit ini. Upaya mengembalikan fungsi struktur SSP yang rusak selama stroke eksperimental, trauma dan bahkan fraktur tulang belakang cukup berhasil.

Namun, perlu dicatat bahwa hampir semua kasus keberhasilan penerapan turunan terdiferensiasi ESC untuk memperbaiki patologi eksperimental dilakukan pada periode akut dari situasi patologis simulasi. Hasil pengobatan jangka panjang tidak begitu menenangkan: setelah 8-16 bulan efek positif dari transplantasi sel hilang atau menurun tajam. Alasan untuk ini cukup bisa dimengerti. Diferensiasi sel transplantasi secara in vitro atau in loco morbi pasti mengarah pada ekspresi tanda-tanda seluler dari keabadian genetik, yang memancing serangan kekebalan tubuh dari organisme penerima. Untuk mengatasi masalah ketidakcocokan imunologi, imunosupresi tradisional digunakan, bersamaan dengan uji klinis yang mulai menyadari potensi transdiferensiasi dan koreksi genetik sel punca hematopoietik dan mesenkim autologous yang tidak menyebabkan konflik kekebalan.

Apa itu obat plastik regeneratif?

Evolusi telah mengidentifikasi dua pilihan dasar untuk selesainya sel - nekrosis dan apoptosis, yang pada tingkat jaringan dikaitkan dengan proliferasi dan regenerasi. Proliferasi dapat dianggap sebagai semacam pengorbanan, ketika mengisi cacat jaringan yang rusak terjadi akibat penggantian dengan elemen ikat: mempertahankan integritas struktural, bagian tubuh yang telah kehilangan fungsi organ yang terkena, yang menentukan perkembangan selanjutnya respon kompensasi untuk hipertrofi atau hiperplasia struktural dan elemen fungsional dari rusak yang tersisa. Panjang periode kompensasi tergantung pada volume lesi struktural yang disebabkan oleh faktor perubahan primer dan sekunder, setelah itu pada sebagian besar kasus dekompensasi, penurunan kualitas dan pemendekan yang tajam pada masa hidup seseorang dimulai. Regenerasi fisiologis memberikan proses remodeling, yaitu penggantian penuaan dan kematian akibat mekanisme sel mati alami (apoptosis) sel ke sel baru, yang berasal dari cadangan sel induk tubuh manusia. Dalam proses regenerasi reparatif, sumber seluler dari ruang batang juga terlibat, yang, bagaimanapun, dimobilisasi dalam kondisi patologis yang terkait dengan penyakit atau kerusakan pada jaringan yang memulai kematian sel melalui mekanisme nekrosis.

Perhatian para ilmuwan, dokter, pers, televisi dan masyarakat tentang masalah mempelajari biologi sel induk embrio (ESC) adalah karena, pertama-tama, kemungkinan potensial seluler yang tinggi, atau seperti yang kita sebut, terapi plastik regeneratif. Metode formulasi untuk pengobatan penyakit manusia yang berat (patologi degeneratif sistem saraf pusat, otak dan cedera tulang belakang, Alzheimer dan Parkinson, multiple sclerosis, infark miokard, hipertensi, diabetes, penyakit autoimun dan leukemia, membakar penyakit dan proses neoplastik merupakan jauh bukan daftar lengkap dari mereka), sifat unik sel punca diletakkan, memungkinkan pembentukan jaringan baru sebagai gantinya, seperti yang diperkirakan sebelumnya, zona jaringan yang rusak secara ireversibel. N tubuh sakit

Perkembangan studi teoritis biologi sel induk selama 10 tahun terakhir telah direalisasikan oleh tren yang muncul secara spontan dalam obat regeneratif dan plastik yang muncul, metodologi yang tidak hanya disistematisasi, namun juga membutuhkannya. Bidang penggunaan praktis pertama dari potensi regeneratif sel induk telah menjadi pengganti terapi regeneratif-plastik. Caranya cukup mudah ditelusuri dalam literatur ilmiah - dari percobaan pada hewan dengan nekrosis miokard terhadap karya-karya beberapa tahun terakhir, yang bertujuan memulihkan kekurangan pasca-infark miosit jantung atau penambahan kerugian β-sel pankreas dan dari neuron dopaminergik dari sistem saraf pusat.

Transplantasi sel

Dasar penggantian obat regeneratif-plastik adalah transplantasi sel. Yang terakhir ini harus didefinisikan sebagai kompleks tindakan medis di mana, untuk waktu yang singkat atau lama, organisme pasien memiliki kontak langsung dengan sel yang layak dari sumber auto, allo-, iso atau xenogeneic. Cara transplantasi sel adalah penghentian sel punca atau turunannya, yang distandarisasi dengan jumlah unit transplantasi. Unit transplantasi adalah rasio jumlah unit pembentuk koloni dalam kultur terhadap jumlah total sel yang ditransplantasikan. Metode melakukan transplantasi sel: injeksi intravena, intraperitoneal, injeksi subkutan dari sel induk atau turunannya; injeksi suspensi sel induk atau turunannya ke dalam ventrikel otak, pembuluh getah bening atau cairan serebrospinal.

Dalam transplantasi sel allo- dan autologous, dua pendekatan metodologis yang berbeda secara mendasar terhadap realisasi potensial pluri, multi-atau pluripotensial dari sel induk - in vivo atau in vitro - digunakan. Dalam kasus pertama, pengenalan sel punca menjadi organisme berpenyakit dilakukan tanpa diferensiasi awal mereka, pada perkalian kedua setelah perkalian, mengarahkan diferensiasi dan pemurnian dari unsur-unsur yang tidak berdiferensiasi. Di antara banyak metode terapi sel substitusi, tiga kelompok metode cukup jelas: penggantian sumsum tulang dan sel darah, penggantian sel organ dan jaringan lunak, penggantian elemen kaku dan padat tubuh (tulang rawan, tulang, tendon, katup jantung dan pembuluh kapasitif). Arah yang terakhir harus didefinisikan sebagai obat regeneratif rekonstruktif, karena potensi diferensiasi sel induk direalisasikan pada matriks - struktur biologis yang inert atau dapat diserap yang memiliki bentuk bagian tubuh yang dapat diganti.

Cara lain untuk meningkatkan intensitas regenerasi dan proses plastik di jaringan yang terkena adalah mobilisasi sumber batang pasien sendiri dengan menggunakan faktor pertumbuhan eksogen, seperti faktor stimulasi koloni granulosit dan granulosit-makrofag. Dalam kasus ini, pecahnya koneksi stroma menyebabkan peningkatan hasil sel induk hematopoietik ke dalam aliran darah total, yang di zona kerusakan jaringan memberikan proses regenerasi karena plastisitas inherennya.

Dengan demikian, metode pengobatan regeneratif ditujukan untuk merangsang proses pemulihan fungsi yang hilang - baik melalui mobilisasi cadangan batangnya sendiri dari organisme berpenyakit, atau dengan mengenalkan bahan seluler allogenic.

Hasil praktis penting dari penemuan sel induk embrionik adalah kloning terapeutik, berdasarkan pemahaman mekanisme pemicu embriogenesis. Jika sinyal awal untuk onset embriogenesis adalah kompleks pra-mRNA yang terletak di sitoplasma oosit, maka pengenalan nukleus sel somatik ke dalam telur yang enukleat harus memicu program pengembangan embrio. Hari ini kita sudah tahu bahwa sekitar 15.000 gen ikut serta dalam pelaksanaan program embriogenesis. Apa yang terjadi pada mereka sesudahnya, setelah kelahiran, dalam periode pertumbuhan, kematangan dan penuaan? Jawaban atas pertanyaan ini diberikan oleh Dolly si domba: mereka dipelihara. Menggunakan metode yang paling modern penelitian terbukti bahwa sel-sel dewasa nukleus menyimpan semua kode yang diperlukan untuk pembentukan sel-sel induk embrionik, embrionik kuman lapisan, organogenesis dan pembatasan pematangan (keluar dalam diferensiasi dan spesialisasi) baris sel dari mesenchymal, ecto-, endo dan asal mesodermal . Kloning terapeutik sebagai arahan terbentuk pada tahap awal pengembangan transplantasi seluler dan memberikan kembalinya totipotency ke sel somatik pasien sendiri untuk mendapatkan bahan transplantasi genetik.

Penemuan sel punca mulai "dari ujung", karena istilah yang diperkenalkan ke dalam biologi dan obat-obatan oleh A. Maximov mengacu pada sel induk sumsum tulang yang menghasilkan semua elemen seluler dewasa yang matang. Namun, sel induk hematopoietik, seperti sel dari semua jaringan organisme dewasa, juga memiliki pendahulunya yang terdiferensiasi. Sumber yang sama untuk semua sel somatik adalah sel induk embrionik. Perlu dicatat bahwa konsep "sel induk embrionik" dan "sel induk embrionik" sama sekali tidak identik. Sel induk embrionik diisolasi oleh J. Thomson dari massa sel internal blastokista dan dipindahkan ke sel yang berumur panjang. Hanya sel-sel ini yang memiliki "ESC" faksimili. Leroy Stevens, yang menemukan sel induk embrio dalam percobaan pada tikus, menyebut mereka "sel induk pluripoten embrionik," yang berarti kemampuan ESC untuk membedakan ke turunan dari ketiga selebaran embrio (ecto-, meso, dan endoderm). Tapi semua sel embrio tahap perkembangan selanjutnya juga merupakan sel induk, karena mereka menimbulkan sejumlah besar sel yang membentuk tubuh orang dewasa. Untuk mendefinisikannya, kita mengusulkan istilah "sel progenitor pluripoten embrionik".

[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]

Jenis sel punca

Klasifikasi modern sel punca didasarkan pada prinsip pemisahan mereka sesuai dengan kemampuan (potensi) mereka untuk menghasilkan jalur seluler, yang didefinisikan sebagai totalitas, pluri, multi, poli, bi dan unipotency. Totipotency, yaitu kemampuan untuk menciptakan organisme yang diprogram secara genetis secara keseluruhan, memiliki sel zigotik, blastomeres dan sel induk embrionik (sel massa blastokista dalam). Kelompok sel totipoten lainnya, yang terbentuk pada perkembangan embrio selanjutnya, diwakili oleh sel hermetis primer zona seksual embrio (tuberkulum genital). Pluripotency, di mana kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel-sel dari organ atau jaringan manapun, melekat pada sel embrio dari tiga daun germinal - ekto-, meso-, dan endoderm. Hal ini diyakini bahwa multipoten, yaitu kemampuan untuk membentuk sel-sel apapun dalam dedicated line, karakteristik dari hanya dua jenis sel: yang disebut sel batang mesenchymal, yang terbentuk di puncak saraf dan merupakan prekursor dari semua sel basis ikat tubuh, termasuk sel-sel glial, serta sel punca hematopoietik hematopoietik, yang memunculkan semua jalur sel darah. Selain itu, sel induk bi-dan unipoten diisolasi, khususnya, sel prekursor kubis hematokuinoid myeloid, limfoid, monositik dan megakaryocytic. Adanya sel induk unipoten ditunjukkan dengan jelas pada contoh sel hati - hilangnya bagian penting dari jaringan hati dikompensasi oleh pembagian hepatosit poliploid terdiferensiasi secara intensif.

Dalam proses perkembangan, semua organ dan jaringan dibentuk sebagai hasil dari proliferasi dan diferensiasi massa sel internal blastokista, sel-selnya berada dalam sel induk embryonic tembus pandang yang ketat. Studi pertama pada isolasi sel induk embrionik dilakukan Evans, yang menunjukkan bahwa blastosis ditanamkan dalam otak tikus, menimbulkan teratokarsinoma, yang sel-sel dengan garis bentuk kloning dari sel induk embrio pluripoten (nama asli dari sel - sel karsinoma embrional atau singkatan ECC - di saat ini tidak berlaku). Data ini dikonfirmasi dalam sejumlah penelitian lain di mana sel induk embrio diperoleh dengan mengkultur sel blastokista tikus dan hewan lain serta manusia.

Dalam literatur beberapa tahun terakhir, ada lebih banyak laporan tentang plastisitas sel punca, yang dianggap tidak hanya sebagai kemampuan yang terakhir untuk dibedakan menjadi berbagai jenis sel pada tahap perkembangan yang berbeda, tetapi juga untuk menjalani dedifferentiasi (transdifferentiation, retrodifferentiation). Artinya, adalah mungkin pada prinsipnya mengembalikan sel somatik yang terdiferensiasi ke tahap perkembangan embrio dengan rekapitulasi (kembalinya) pluripotency dan realisasinya menjadi diferensiasi dengan pembentukan sel dengan tipe yang berbeda. Dilaporkan, khususnya, sel induk hematopoietik mampu mentransdifferentiasi dengan pembentukan hepatosit, kardiomioblas dan endotelosit.

Perdebatan ilmiah mengenai pemisahan sel punca melalui plastisitasnya terus berlanjut, yaitu terminologi dan glosarium transplantasi sel sedang dalam proses menjadi, yang sangat penting secara langsung, karena penggunaan sifat plastik dan kemampuan sel induk untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jalur sel yang sebagian besar metode plastik regeneratif. Obat-obatan

Jumlah publikasi di bidang masalah mendasar dan penerapan obat regeneratif dan plastik berkembang pesat. Kisaran berbagai pendekatan metodologis yang ditujukan untuk mengoptimalkan potensial regeneratif-plastik sel induk secara optimal telah diuraikan. Zona kepentingan vital mereka ditentukan oleh ahli jantung dan ahli endokrin, ahli neuropatologi dan ahli bedah saraf, ahli transplantasi dan ahli hematologi. Kemungkinan plastik sel induk mencari solusi untuk masalah yang mendesak dokter mata, dokter TB, pulmonologists, nephrologists, ahli onkologi, ahli genetika, dokter anak, Pencernaan, internis dan dokter anak, ahli bedah dan dokter kandungan-kandungan - semua perwakilan dari obat modern berharap untuk mendapatkan kemungkinan untuk sembuh masih dianggap penyakit fatal.

Apakah transplantasi sel lain "obat mujarab" dari segala penyakit?

Pertanyaan ini muncul dengan benar di antara semua dokter dan ilmuwan yang bijaksana dan menganalisis keadaan ilmu kedokteran saat ini. Situasinya diperumit oleh fakta bahwa di satu sisi medan konfrontasi ilmiah ada "konservatif sehat", di sisi lain - "orang gila yang sakit" tentang transplantasi sel. Jelas, kebenaran, seperti biasanya, terletak di antara mereka - di atas "tanah orang-orang". Tanpa menyentuh isu hukum, etika, agama dan moralitas, marilah kita mempertimbangkan pro dan kontra dari bidang pengobatan regeneratif dan plastik yang ditunjukkan. "Angin sepoi-sepoi" dari laporan ilmiah pertama tentang kemungkinan terapeutik ESC sudah setahun setelah penemuan mereka berubah menjadi "hembusan angin", berputar-putar pada tahun 2003 di "tornado informasi". Seri pertama publikasi berkaitan dengan budidaya sel induk embrionik, multiplikasi dan diferensiasi terarah secara in vitro.

Ternyata bahwa untuk reproduksi tak terbatas sel induk embrio dalam kultur, sejumlah kondisi harus benar-benar diperhatikan. Tiga faktor harus selalu ada dalam lingkungan terkondisi: interleukin-6 (IL-6), faktor sel induk (SCF) dan faktor leukosinhibiting (LIF). Selain itu, sel induk embrionik harus ditanam pada substrat (lapisan pengumpan sel) dari fibroblas embrionik dan dengan adanya serum betis janin. Dengan kondisi ini, ESC dalam kultur menumbuhkan klon dan membentuk tubuh embrio - agregat klon suspensi sel globular. Fitur yang paling penting dari klon ESC adalah bahwa dalam budaya tubuh embrio berhenti berkembang bila terakumulasi dalam agregat 50-60, maksimal 100 sel. Selama periode ini, keadaan ekuilibrium terbentuk - tingkat pembelahan sel dalam kloning sama dengan laju apoptosis (kematian sel terprogram) di pinggirannya. Setelah mencapai ekuilibrium dinamis seperti itu, sel perifer tubuh embrio mengalami diferensiasi spontan (biasanya dengan pembentukan kantung kuning telur endemermal, fragmen angioblast dan endotelium) dengan kehilangan totipotency. Oleh karena itu, untuk mendapatkan jumlah sel total totipoten yang cukup, tubuh embrio harus dipisahkan setiap minggu dengan transplantasi sel induk embrionik individual menjadi media nutrisi baru, sebuah proses yang cukup sulit.

Penemuan sel induk embrionik tidak memberikan jawaban atas pertanyaan tentang apa sebenarnya dan bagaimana cara meluncurkan program embriogenesis yang dikodekan dalam DNA zigot. Masih belum jelas bagaimana program genom terbentang dalam proses kehidupan manusia. Pada saat yang sama, studi sel induk embrionik memungkinkan pengembangan konsep tentang mekanisme untuk melestarikan totalitas, pluri dan multipotensi sel induk dalam proses pembagian mereka. Fitur pembeda utama sel punca adalah kemampuannya untuk mereproduksi sendiri. Ini berarti bahwa sel punca, tidak seperti yang terdiferensiasi, terbagi secara asimetris: salah satu sel putri memunculkan garis sel khusus, dan yang kedua mempertahankan totalitas, pluri atau multipotensi genom. Masih belum jelas mengapa dan bagaimana proses ini terjadi pada tahap awal embriogenesis, ketika membagi massa sel internal blastokista semuanya totipoten, dan gen ESC berada dalam keadaan aktif (tidak aktif, terhambat). Jika proses duplikasi selalu mendahului aktivasi dan ekspresi keseluruhan kompleks gen saat membagi sel biasa, maka hal ini tidak terjadi saat membagi ESC. Jawaban atas pertanyaan "mengapa" diperoleh setelah ditemukannya mRNA yang sudah ada sebelumnya (pre-mRNA) di ESC, beberapa di antaranya terbentuk pada sel folikel dan tetap berada di sitoplasma sel telur dan zigot. Penemuan kedua menjawab pertanyaan "bagaimana": enzim khusus, yang disebut "editases", ditemukan di ESC. Edithases melakukan tiga fungsi utama. Pertama, mereka memberikan alternatif epigenetik (tanpa keterlibatan genom) membaca dan duplikasi pra-mRNA. Kedua, mereka menyadari proses aktivasi pra-mRNA (splicing - eksisi intron, yaitu daerah inaktif RNA, yang menghambat proses sintesis protein pada mRNA), setelah itu perakitan molekul protein dimulai di sel. Ketiga, editases mempromosikan pembentukan mRNA sekunder, yang merupakan represor mekanisme ekspresi gen, yang mempertahankan pengemasan kromatin dan keadaan gen yang tidak aktif. Produk protein yang disintesis pada mRNA sekunder tersebut dan disebut protein-silencer atau wali genom hadir di ovula manusia.

Ini adalah bagaimana mekanisme untuk pembentukan garis sel abadi sel induk embrionik diwakili hari ini. Sederhananya, sinyal untuk memulai program embriogenesis, yang tahap awalnya terdiri dari pembentukan massa sel totipoten, berasal dari sitoplasma sel telur. Jika pada tahap ini massa seluler internal blastokista, yaitu ESC, diisolasi dari sinyal peraturan lebih lanjut, proses reproduksi diri sel terjadi dalam siklus tertutup tanpa keterlibatan gen inti sel (epigenetically). Jika kita menyediakan sel semacam itu dengan bahan gizi dan mengisolasinya dari sinyal eksternal yang berkontribusi pada diferensiasi massa sel, ia akan berbagi dan memperbanyak diri tanpa henti.

Hasil percobaan percobaan pertama menggunakan sel totipoten untuk transplantasi sangat mengesankan: pengenalan sel induk embrionik ke dalam jaringan tikus dengan imunosupresir lemah oleh sistem kekebalan tubuh pada 100% kasus menyebabkan perkembangan tumor. Di antara sel neoplasma dari mana ESC berasal, turunan terdiferensiasi dari bahan sel eksotis totipoten, khususnya neuron, ditemukan, namun pertumbuhan teratokarsinoma mengurangi nilai hasil yang diperoleh menjadi sia-sia. Pada saat yang sama, dalam karya L. Stevens, ESCs, diperkenalkan ke dalam rongga perut, membentuk agregat besar di mana otot, jantung, rambut, kulit, tulang, otot, dan jaringan saraf dibentuk secara fragmentasi. (Ahli Bedah yang membuka kista dermoid, gambar ini harus sudah tidak asing lagi). Sangat menarik bahwa sel embrioblas mouse yang tersuspensi berperilaku dengan cara yang persis sama: pengenalan mereka ke jaringan dewasa dari hewan yang immunocompromised selalu menyebabkan pembentukan teratokarsinoma. Tetapi jika garis yang jelas dari ESC diisolasi dari tumor ini dan dimasukkan ke dalam rongga perut, sekali lagi, turunan somatik khusus dari ketiga lembar embrio tanpa tanda karsinogenesis terbentuk.

Dengan demikian, masalah selanjutnya yang perlu dipecahkan adalah pemurnian bahan seluler dari ketidakmurnian sel yang tidak berdiferensiasi. Namun, meski dengan efisiensi diferensiasi sel yang sangat tinggi, hingga 20% sel dalam budaya mempertahankan potensi totipoten mereka, yang secara in vivo, sayangnya, disadari dalam pertumbuhan tumor. Lain "katapel" alam - pada skala skala risiko medis menjamin pemulihan saldo pasien dengan jaminan kematiannya.

Hubungan antara sel tumor dan yang lebih maju dalam pengembangan daripada sel progenitor pluripoten embrio (EECC) sangat ambigu. Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa pemberian ESRP ke berbagai tumor yang ditransplantasikan pada tikus dapat menyebabkan disintegrasi jaringan tumor (D), peningkatan pesat massa tumor (D), pengurangannya (E-3), atau tidak mempengaruhi ukuran nekrosis fokal sentral spontan. Jaringan neoplastik (I, K). Jelas bahwa hasil interaksi EKPK dan sel tumor ditentukan oleh jumlah total sitokin dan faktor pertumbuhan yang dihasilkannya secara in vivo.

Perlu dicatat bahwa sel induk embrionik, yang merespons karsinogenesis untuk kontak dengan jaringan organisme dewasa, diasimilasi dengan sempurna dengan massa sel embrio, yang diintegrasikan ke dalam semua organ embrio. Seperti chimeras, yang terdiri dari sel embrio intrinsik dan ESC donor, disebut hewan allophenic, walaupun sebenarnya bukan chimera fenotipik. Chimerisasi sel maksimum saat memperkenalkan ESC ke dalam embrio awal mengalami sistem hematopoietik, kulit, jaringan saraf, hati dan usus halus. Kasus chimerisasi organ genital dijelaskan. Satu-satunya zona yang tak tersentuh untuk ESA adalah sel seks utama.

Artinya, embrio menyimpan informasi genetik dari orang tuanya, yang menjaga kemurnian dan kelanjutan genus dan spesiesnya.

Dalam kondisi menghalangi pembagian sel embrio awal dengan bantuan sitoklasin, pengenalan sel induk embrio ke dalam blastokista menyebabkan perkembangan embrio, di mana sel kuman primer, seperti yang lainnya, terbentuk dari sel induk embrio donor. Tapi dalam kasus ini, embrio itu sendiri benar-benar donor, secara genetik asing bagi organisme ibu pengganti. Mekanisme blok alami potensial kemungkinan pencampuran informasi keturunan dan asing masih belum diklarifikasi. Dapat diasumsikan bahwa dalam kasus ini sebuah program apoptosis diimplementasikan, faktor-faktor penentu yang belum diketahui.

Perhatian harus diberikan pada fakta bahwa embriogenesis hewan dari spesies yang berbeda tidak pernah dikoordinasikan: ketika program organogenesis donor diimplementasikan dalam organisme penerima embrio embrio embrio embrio, maka embrio mati dalam rahim dan diserap. Oleh karena itu, keberadaan tikus percobaan tikus tikus, babi-sapi, tikus tikus harus dipahami sebagai seluler, namun bukan mosaik morfologi. Dengan kata lain, ketika satu mamalia diperkenalkan ke blastokista spesies lain, keturunan spesies ibu selalu berkembang, di mana di antara sel-sel sendiri hampir semua organ ada inklusi dan kadang-kadang kelompok unit struktural dan fungsional yang terdiri dari materi turunan ESK yang bersifat genetis. "Istilah" manusiawi naya pig "sebagai penunjukan monster tertentu yang mengandung akal atau tanda eksternal seseorang. Ini hanyalah binatang, bagian dari sel-sel tubuh yang berasal dari babi ESCs manusia yang disuntikkan ke dalam blastokista.

Prospek penggunaan sel punca

Sudah lama diketahui bahwa penyakit yang terkait dengan genopatologi sel garis hematopoietik dan limfoid seringkali dihilangkan setelah transplantasi sumsum tulang alogenik. Penggantian jaringan hematopoietik seseorang dengan sel normal genetik dari donor terkait menyebabkan pemulihan pasien secara parsial dan kadang-kadang lengkap. Di antara penyakit genetik yang diobati dengan transplantasi sumsum tulang alogenik, perlu dicatat syndrome, dikombinasikan immunodeficiency, X-linked agammaglobulinemia, granulomatosis kronik, sindrom Wiskott-Aldrich, penyakit Gaucher dan Harlera, adrenoleukodystrophy, leukodystrophy metachromatic, sel sabit anemia, talasemia, anemia Fanconi dan AIDS. Masalah utama dalam penggunaan transplantasi sumsum tulang alogenik dalam pengobatan penyakit yang berhubungan dengan pemilihan HbA donor terkait kompatibel, pencarian sukses yang harus rata-rata 100.000 sampel diketik jaringan hematopoietik donor.

Terapi gen memungkinkan Anda memperbaiki defek genetik secara langsung pada sel induk hemopoietik pasien. Secara teoritis, terapi gen menawarkan keuntungan yang sama dalam pengobatan penyakit genetik pada sistem hematopoiesis, seperti transplantasi sumsum tulang alogenik, namun tanpa semua komplikasi imunologi yang mungkin terjadi. Namun, ini memerlukan teknik yang memungkinkan transfer gen yang efisien ke sel induk hemopoietik dan mempertahankan tingkat ekspresi yang diperlukan, yang mungkin tidak terlalu tinggi pada jenis patologi turun temurun tertentu. Dalam kasus ini, bahkan penambahan produk protein gen defisiensi yang tidak signifikan menghasilkan efek klinis yang positif. Secara khusus, dengan hemofilia B, 10-20% dari tingkat normal faktor IX cukup untuk mengembalikan mekanisme internal pembekuan darah. Modifikasi genetik bahan selular autologous berhasil pada hemiparkinsonisme eksperimental (penghancuran unilateral neuron dopaminergik). Transfeksi fibroblast tikus embrio dengan vektor retroviral yang mengandung tyrosine hydroxylase gen disediakan sintesis dopamin di SSP: administrasi intraserebral transfected fibroblas secara dramatis mengurangi intensitas manifestasi klinis model eksperimental penyakit Parkinson pada hewan percobaan.

Seperti penggunaan sel induk untuk terapi gen penyakit manusia telah menempatkan banyak tantangan baru bagi dokter dan peneliti. Aspek bermasalah terapi gen yang terkait dengan perkembangan gen sistem transportasi yang aman dan efisien ke dalam sel target. Saat ini, efisiensi transfer gen dalam sel mamalia besar sangat rendah (1%). Metodis, masalah ini diselesaikan dengan cara yang berbeda. Dalam transfer gen vitro adalah transfeksi dari materi genetik ke dalam sel pasien dalam budaya, dan kembali berikutnya mereka kepada pasien. Pendekatan ini harus dipertimbangkan optimal bila menggunakan gen diperkenalkan ke sel-sel induk sumsum tulang, karena sel-sel metode transfer hematopoietik dari organisme dalam kultur dan kembali cukup baik dikembangkan. Dalam kebanyakan kasus, transfer gen ke dalam sel hematopoietik in vitro digunakan retrovi-tingkatan. Namun, sebagian besar sel-sel induk hematopoietik sedang beristirahat, sehingga sulit untuk mengangkut informasi genetik dengan menggunakan retrovirus dan membutuhkan cara-cara baru gen transportasi yang efisien ke dalam sel-sel induk dormantnye. Pada saat ini metode seperti transfer gen, transfeksi, injeksi langsung DNA ke dalam sel, lipofection, elektroporasi, "senjata gen," koneksi mekanis dengan cara manik-manik kaca, transfeksi hepatosit reseptor-senyawa DNA dengan asialoglycoproteins, dan administrasi aerosol transgen dalam sel alveolar epitel paru-paru. Efisiensi transfer DNA dengan metode ini adalah 10,0-0,01%. Kata lain, tergantung pada metode pemberian informasi genetik, keberhasilan dapat diharapkan dalam 10 pasien dari 100, atau dalam 1 pasien dari 10 pasien LLC. Hal ini jelas bahwa yang efektif dan pada saat yang sama, metode yang paling aman transfer gen terapeutik belum dikembangkan.

Sebuah solusi fundamental yang berbeda untuk masalah penolakan bahan sel alogenik dalam transplantasi sel adalah penggunaan dosis tinggi sel progenitor pluripotent embrio untuk mencapai kontrol efek instalasi ulang homeostasis antigenik dewasa (efek Kukharchuk-Radchenko-Sirman), esensi yang terletak pada induksi toleransi imunologi dengan menciptakan sistem kekebalannya basis baru sel sementara memprogram ulang sistem kontrol rumah antigenik stasis. Setelah pemberian EPPK dosis besar, yang terakhir diperbaiki di jaringan timus dan sumsum tulang. Pada timus, EPPK di bawah pengaruh lingkungan mikro tertentu berdiferensiasi menjadi sel dendritik, interdigital dan elemen epitelial stroma. Selama diferensiasi EPPK di timus penerima, bersama-sama dengan molekul sendiri kompleks histokompatibilitas utama (MHC) menyatakan molekul MHC yang secara genetik ditentukan dalam sel donor, yaitu, sudah diatur ganda molekul MHC standar yang diwujudkan pilihan positif dan negatif dari T-limfosit.

Dengan demikian, pembaharuan hubungan efektor dari sistem kekebalan organisme penerima terjadi sesuai dengan mekanisme seleksi positif dan negatif dari limfosit T yang diketahui, namun melalui standar ganda molekul reseptor MHC dan EDCM donor.

Memprogram ulang sistem kekebalan tubuh dengan EPPK tidak hanya memungkinkan untuk transplantasi sel tanpa penggunaan jangka panjang lebih lanjut dari obat imunosupresif, tetapi juga membuka perspektif yang sama sekali baru dalam pengobatan penyakit autoimun, serta menyediakan pijakan untuk pengembangan ide-ide baru pada proses penuaan manusia. Untuk memahami mekanisme penuaan, kami mengusulkan teori penipisan ruang batang tubuh. Menurut posisi dasar teori, penuaan adalah ruang perampingan batang organisme permanen, oleh yang dimaksudkan kolam daerah ( "dewasa"), sel induk (mesenchymal, neuron, sel-sel induk hematopoietik, sel-sel progenitor dari kulit, saluran pencernaan, epitel endokrin, sel-sel pigmen silia lipatan, dll.), menggantikan kehilangan sel dari jaringan yang sesuai dalam proses pemodelan ulang tubuh. Pemodelan ulang organisme merupakan pembaharuan komposisi sel dari semua jaringan dan organ dengan mengorbankan sel-sel ruang batang, yang berlanjut sepanjang umur organisme multiseluler. Jumlah sel di ruang batang ditentukan secara genetis, yang menentukan ukuran terbatas (potensi proliferatif) dari masing-masing ruang batang. Pada gilirannya, dimensi ruang batang menentukan tingkat penuaan organ individu, jaringan dan sistem tubuh. Setelah penipisan reservoir seluler dari ruang batang, intensitas dan laju penuaan organisme multiselular ditentukan oleh mekanisme penuaan sel somatik yang berbeda dalam batas Hayflick.

Akibatnya, pada tahap ontogeni pascakelahiran, perluasan ruang batang tidak hanya dapat secara signifikan meningkatkan durasi, tapi juga memperbaiki kualitas hidup dengan memulihkan potensi renovasi tubuh. Perpanjangan ruang batang dapat dicapai dengan pemberian sel progenitor embrio plonipoten alogineik dosis besar sehingga sistem kekebalan penerima secara bersamaan diprogram ulang, yang pada percobaannya secara substansial meningkatkan rentang umur tikus tua. 

Teori penipisan ruang batang dapat mengubah konsep yang ada tidak hanya tentang mekanisme penuaan, tapi juga tentang penyakit ini, juga konsekuensi pengobatan medis-sitotoksiknya. Secara khusus, penyakit ini dapat berkembang sebagai akibat dari patologi sel pada ruang batang (oncopathology). Penipisan cadangan sel punca mesenchymal mengganggu proses remodeling jaringan ikat, yang menyebabkan munculnya tanda-tanda eksternal usia tua (keriput, flabbiness pada kulit, selulit). Penipisan cadangan batang sel endotel menyebabkan perkembangan hipertensi arterial dan aterosklerosis. Awalnya, ukuran kecil dari ruang batang timus menentukan involusi usia awal yang permanen. Penuaan dini adalah konsekuensi dari pengurangan patologis awal dalam ukuran semua area batang tubuh. Stimulasi obat dan non farmakologis cadangan sel induk meningkatkan kualitas hidup dengan mengurangi durasinya, karena mengurangi ukuran ruang batang. Rendahnya efektivitas geroprotektor modern disebabkan oleh efek perlindungannya terhadap sel somatik yang mengalami diferensiasi, dan tidak pada area batang tubuh.

Sebagai kesimpulan, sekali lagi, kami mencatat bahwa obat plastik regeneratif adalah arah baru dalam pengobatan penyakit manusia, berdasarkan penggunaan potensi regeneratif-plastik sel punca. Dalam kasus ini, plastisitas berarti kemampuan sel induk eksogen atau endogen untuk ditanamkan dan menimbulkan kecambah sel khusus baru di daerah jaringan yang rusak dari organisme yang berpenyakit. Tujuan obat regeneratif dan plastik adalah penyakit fatal dewasa ini, penyakit turun temurun, penyakit di mana metode pengobatan tradisional hanya mencapai efek simtomatik, dan juga cacat anatomis tubuh, pemulihannya diarahkan pada bedah regeneratif plastik rekonstruktif. Upaya pertama untuk menciptakan keseluruhan dan pada saat bersamaan organ tubuh penuh fungsional dari sel induk, menurut kami, terlalu dini untuk membuat area praktik kedokteran yang terpisah. Subjek obat regeneratif dan plastik adalah sel punca, yang, tergantung pada sumber produksinya, memiliki potensi plastik regeneratif yang berbeda. Metodologi regeneratif-obat plastik didasarkan pada transplantasi sel punca atau turunannya.