Células madre y medicina plástica regenerativa

Hoy en día, pocos profesionales son conscientes del desarrollo de una nueva dirección en el tratamiento de enfermedades incurables por parte de la medicina tradicional y no tradicional. Se trata de medicina regenerativa-plástica, basada en el uso del potencial regenerativo de las células madre. Alrededor de la dirección de desarrollo, surgió una discusión científica sin precedentes y un alboroto pseudocientífico, en gran parte creado por la hipérbole de la información de la World Wide Web. En muy poco tiempo, las pruebas de laboratorio las posibilidades terapéuticas de las células madre han ido más allá de lo experimental y se han introducido de forma activa en la práctica médica que ha generado una gran cantidad de problemas científicos, el plan ético, religioso, jurídico y legislativo. Las instituciones estatales y públicas claramente no estaban listas para la velocidad de la transición de las células madre de las placas de Petri a los sistemas de administración intravenosa, lo que no beneficia ni a la sociedad en general ni a una persona que sufre en particular. En una cantidad y calidad de la información sobre la cantidad de células madre inimaginable no es fácil de entender las oportunidades y los profesionales (de los cuales hay en realidad no lo son, porque todo el mundo está tratando de dominar una nueva tendencia de la ciencia misma), por no hablar de los médicos, que no participan directamente en la medicina regenerativnoplasticheskoy.

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¿Por qué necesitamos tales experimentos y necesitan algo en absoluto?

A primera vista, la creación de quimeras entre especies de células es el resultado de la imaginación desenfrenada olvidado de Bioética científico fanático. Sin embargo, este enfoque ampliado en gran medida nuestro conocimiento de la embriogénesis fundamental, según lo permitido para contar el número de células necesarias para la organogénesis (formación de hígado, cerebro, piel, órganos del sistema inmune). También (tal vez esto es importante en la biología hESCs), la genética tienen a su disposición una herramienta única en quimerización embriones pueden establecer el propósito funcional de los genes. En primer lugar, la técnica especial del doble knockout en el ESC se "apaga" el par de genes que se investigan. Luego, tales ESC se inyectan en el blastocisto y monitorean los cambios que ocurren en el cuerpo del embrión quimérico en desarrollo. Genes de función lo tanto fueron establecidos SF-1 (desarrollo de la glándula genital y suprarrenal), urt-l (pestaña riñón) muoD (desarrollo del músculo esquelético), gata-l-4 (eritro pestaña y linfopoyesis). Además, en el ESC de animales de laboratorio, es posible introducir genes humanos (transfectados) aún no estudiados para determinar su función con la ayuda de un embrión quimérico.

Pero, como regla general, la justificación del experimento al obtener nuevos conocimientos fundamentales no cuenta con el apoyo de una amplia audiencia. Déjenos dar un ejemplo de un valor aplicado de quimerización con la ayuda de ESC. En primer lugar, esto es un xenotrasplante, es decir, trasplantar los órganos de un animal a los humanos. Teóricamente, la creación de quimeras celulares de células de cerdo humano permite obtener un animal mucho más cercano en características antigénicas a un donante de ESC, que en diversas situaciones clínicas (diabetes mellitus, cirrosis) puede salvarle la vida a una persona enferma. Es cierto, para esto primero debe aprender cómo devolver la propiedad de la totipotencia al genoma de una célula somática madura, después de lo cual puede introducirse en el embrión de cerdo en desarrollo.

Hoy ESC propiedad en condiciones de cultivo especiales Usados casi indefinidamente para producir masa celular totipotente con la diferenciación posterior en células especializadas, por ejemplo, las neuronas dopaminérgicas, que luego se trasplantan a un paciente con la enfermedad de Parkinson. En este caso, el trasplante necesariamente va precedido de una diferenciación dirigida de la masa celular resultante en las células especializadas necesarias para el tratamiento y la purificación de esta última a partir de elementos celulares indiferenciados.

Como resultó más tarde, la amenaza de la carcinogénesis no fue el único obstáculo en el camino del trasplante de células. ESC espontáneamente en cuerpos embrioides diferenciados heterogéneo, es decir, para formar derivados amplia variedad de líneas de células (neuronas, queratinocitos, fibroblastos, células endoteliales). En el campo de visión del microscopio, en este caso, entre las células de diversos fenotipos, se distinguen los cardiomiocitos, cada uno de los cuales se contrae en su ritmo. Sin embargo, para el tratamiento del paciente debe tener una población pura de células: las neuronas - accidente cerebrovascular, cardiomiocitos - infarto de miocardio, las células ß pancreáticas - diabetes, queratinocitos - quemaduras, etc.

La siguiente etapa en el desarrollo de la trasplantología celular se relacionó con el desarrollo de tecnologías para obtener un número suficiente (millones de células) de tales poblaciones de células puras. La búsqueda de los factores que causan la diferenciación direccional de las ESC es de naturaleza empírica, ya que la secuencia de su síntesis durante el proceso de embriogénesis permanece desconocida. Primero, se encontró que la formación del saco vitelino se induce mediante la adición de cAMP y ácido retinoico al cultivo. Líneas celulares hematopoyéticas forman cuando la 1L-3 medio, SCF factor de crecimiento de cultivo de fibroblastos (FGH), factor de crecimiento similar a la insulina (IGF-1), factor de 1L-6 y granulocitos estimulante de colonias (G-CSF). Las células del sistema nervioso se formaron a partir del ESC después de la eliminación de LIF y una capa de fibroblastos que actúa como alimentador. Después del tratamiento con ácido retinoico en la presencia de ESK suero de ternera fetal comenzó a diferenciarse en neuronas y cardiomiocitos se prepararon mediante la adición de sulfóxido de dimetilo (DMSO), que permita la liberación de moléculas de señalización hidrófobos dirigido en el núcleo celular. En este caso, la acumulación en el medio de cultivo de especies de oxígeno activo, así como la estimulación eléctrica, contribuyeron a la formación de cardiomiocitos contraídos maduros.

Se han gastado enormes fuerzas y medios en la búsqueda de condiciones para la diferenciación de ESC en células pancreáticas productoras de insulina. Sin embargo, pronto se hizo evidente que una serie de líneas especializadas de las células beta de las células del páncreas, las células de los sistemas inmunológico y endocrino, adipocitos) no se deriven de los CES en su estimulación en el principio de "un factor estimulante - una línea celular." Este principio resultó ser válido solo para un número limitado de líneas celulares. En particular, la formación de neuronas puede ser inducida por la línea de ácido retinoico de células del músculo - el factor de crecimiento transformante-β (TCP-β), las líneas de eritroides - 1L-6, la línea de monocitos-mieloide - 1L-3. Y los efectos de estos factores en la diferenciación de ESC fueron estrictamente dependientes de la dosis.

Entrado en una fase de factor de combinaciones de crecimiento de búsqueda que promover ESC en las últimas etapas de la embriogénesis para formar el mesodermo (la fuente de los cardiomiocitos, músculo esquelético, túbulo epitelial, mieloeritropoeza y células de músculo liso), del ectodermo (epidermis, neuronas, retina) y endodermo (el epitelio del intestino delgado y las glándulas secretoras, neumocitos). Naturaleza, ya que los investigadores se vieron obligados a avanzar por el camino de la embriogénesis, repitiendo sus pasos en una placa de Petri, por lo que es imposible conseguir de inmediato y fácilmente el resultado deseado. Y se han encontrado tales combinaciones de factores de crecimiento. Activina A en combinación con TGF-β demostró ser un potente estimulador de la formación de las células mesodérmicas hESCs, mientras que el bloqueo de la ento- desarrollo y ectodermo. El ácido retinoico, así como una combinación de señales de la proteína ósea morfogenética ósea (BMP-4) y el factor de crecimiento epidérmico (EGF) se procesos de células ecto y mesodermo activados, detener el desarrollo del endodermo. Crecimiento intensivo de las células de las tres capas germinales se observa con la exposición simultánea a ESC dos factores - factor de crecimiento de hepatocitos (NGF) y factor de crecimiento nervioso.

Así, por líneas celulares relevantes deben primero transferir las células madre embrionarias en la etapa de formación de las células germinales de la capa, y luego seleccione una nueva combinación de factores de crecimiento capaces de inducir la diferenciación dirigida de los ecto, meso y endodérmico en células especializadas necesarias para el trasplante paciente El número de combinaciones de factores de crecimiento para la actualidad se estima en miles, la mayoría de ellos están patentados, algunos no son divulgados en absoluto por las empresas de biotecnología.

Fue el turno de la etapa de purificación de las células obtenidas a partir de impurezas celulares indiferenciadas. Las células diferenciadas en cultivo se marcaron con marcadores de líneas celulares maduras y se pasaron a través de un clasificador inmunofenotípico láser de alta velocidad. El rayo láser los encontró en una corriente celular común y se dirigió a lo largo de un camino separado. El material celular purificado obtenido se obtuvo primero por animales de laboratorio. Es hora de evaluar la efectividad del uso de derivados de ESK en modelos de enfermedades y procesos patológicos. Uno de esos modelos fue la enfermedad de Parkinson experimental, que se reproduce bien en animales con compuestos químicos que destruyen las neuronas dopaminérgicas. Debido a que la enfermedad subyacente en humanos es el déficit adquirido de neuronas dopaminérgicas, el uso de la terapia celular de reemplazo en este caso estaba justificado patogénicamente. En animales con hemiparkinsonismo experimental, aproximadamente la mitad de las neuronas dopaminérgicas que se derivaron de la ESC y se insertaron en las estructuras cerebrales sobrevivieron. Esto fue suficiente para reducir significativamente las manifestaciones clínicas de la enfermedad. Los intentos de restaurar la función de las estructuras dañadas del SNC durante un accidente cerebrovascular experimental, trauma e incluso fracturas de la médula espinal fueron bastante exitosos.

Sin embargo, debe observarse que casi todos los casos de aplicación exitosa de derivados diferenciados de ESC para corregir la patología experimental se realizaron en el período agudo de la situación patológica simulada. Los resultados a largo plazo del tratamiento no fueron tan reconfortantes: después de 8-16 meses, el efecto positivo del trasplante celular desapareció o disminuyó drásticamente. Las razones para esto son bastante comprensibles. La diferenciación de células trasplantadas in vitro o in loco morbi conduce inevitablemente a la expresión de marcadores celulares de alienación genética, lo que provoca un ataque inmune por parte del organismo receptor. Para resolver el problema de la incompatibilidad inmunológica usar inmunosupresión tradicional, que comenzó los ensayos clínicos paralelos para implementar la transdiferenciación corrección genética potencial y no hacer que las células hematopoyéticas y mesenquimales autólogas conflicto madre inmune.

¿Qué es la medicina regenerativa-plástica?

La evolución ha identificado dos opciones principales para la finalización de la vida de la célula - necrosis y apoptosis, que a nivel tisular corresponden a los procesos de proliferación y regeneración. Proliferación puede considerarse como una especie de sacrificio, cuando se llena el defecto de tejido dañado se produce debido a su sustitución por elementos conectivos: mantenimiento de la integridad estructural, la parte del cuerpo ha perdido la función del órgano afectado, que determina el desarrollo posterior de respuestas compensatorias a la hipertrofia o hiperplasia estructural y elementos funcionales de la restante sin daños. Período de compensación de la longitud depende de la cantidad de lesiones estructurales causadas por alteración primaria y factores secundarios, a continuación, en se produce la mayoría de los casos descompensación, el deterioro agudo y el acortamiento de la vida humana. Regeneración proporciona los procesos de remodelación fisiológicas, es decir, la sustitución de envejecimiento y morir en el mecanismo de muerte celular natural (apoptosis) de las células con otras nuevas, derivadas de reservas de células madre del cuerpo humano. En los procesos de regeneración reparadora también están involucrados los recursos se derivan espacios de celdas que, sin embargo, se movilizan en condiciones patológicas asociadas con una lesión de la enfermedad o tejido que inician la muerte celular por mecanismos necróticos.

Atención de los científicos, médicos, prensa, televisión, y el público al problema del estudio de la biología de las células madre embrionarias (CES) se deben, sobre todo, de alto potencial de la célula, o como lo llamamos, el tratamiento regenerativo y plástico. Los métodos de formulación para el tratamiento de enfermedades humanas graves (patología degenerativa del sistema nervioso central, el cerebro y lesión de la médula espinal, la enfermedad de Alzheimer y de Parkinson, esclerosis múltiple, infarto de miocardio, hipertensión, diabetes, enfermedades autoinmunes y leucemias, se queman las enfermedades y procesos neoplásicos constituyen lejos no es una lista completa de ellos) sentó las propiedades únicas de las células madre, lo que permite crear nuevos tejidos en lugar de, como se pensaba anteriormente, de forma irreversible zo tejido dañado n cuerpo enfermo

Progreso de los estudios teóricos de la biología de las células madre en los últimos 10 años se realizó de forma espontánea las nuevas tendencias de la medicina regenerativa y plástico, que no sólo es la metodología es muy susceptible a la sistematización emergentes, pero también tiene que ser tal. El primer y más rápido desarrollo en el campo del uso práctico del potencial regenerativo de las células madre se ha convertido en una terapia regenerativa-plástica de reemplazo. Su manera bastante facilidad puede remontar en la literatura científica - a partir de experimentos en animales con necrosis miocárdica a las obras de los últimos años, dirigido a la restauración de la deficiencia de post-infarto miocitos cardíacos o reposición de las pérdidas en las células beta del páncreas y de las neuronas dopaminérgicas del sistema nervioso central.

Trasplante de células

La base del reemplazo de medicina regenerativa-plástica es el trasplante de células. Este último debe definirse como un complejo de medidas médicas en el que durante un corto o largo tiempo el organismo del paciente tiene contacto directo con células viables de origen auto, alo, iso o xenogénico. El medio de trasplante celular es una suspensión de células madre o sus derivados, estandarizados por el número de unidades de trasplante. La unidad de trasplante es la relación entre el número de unidades formadoras de colonias en el cultivo y el número total de células trasplantadas. Métodos para llevar a cabo el trasplante celular: inyección intravenosa, intraperitoneal, subcutánea de una suspensión de células madre o sus derivados; inyección de una suspensión de células madre o sus derivados en los ventrículos del cerebro, los vasos linfáticos o el líquido cefalorraquídeo.

Cuando alogénico y el trasplante de células autólogas son dos enfoques fundamentalmente diferentes a la plyuri- aplicación metodológica, potencial tentnogo multi- o polipo- de las células madre - in vivo o in vitro. En el primer caso, la introducción de células madre en un organismo enfermo se lleva a cabo sin su diferenciación preliminar, en el segundo, después de la multiplicación en cultivo, la diferenciación dirigida y la purificación a partir de elementos indiferenciados. Entre las muchas técnicas metodológicas de métodos de terapia de reemplazo celular de tres grupos se distinguen claramente suficiente: sustitución de células de médula ósea y células de órganos de reemplazo de la sangre y elementos duro y sólido cuerpo de recambio de tejido blando (cartílago, hueso, tendones, válvulas cardíacas y vasos sanguíneos del tipo capacitivo). La última línea debe definirse como reconstructiva y medicina regenerativa como potencial de diferenciación de células madre se realiza en la matriz - una sustituibles porción de cuerpo en forma de construcciones biológicamente inertes o reabsorbibles.

Otra forma de aumentar la intensidad de los procesos regenerativos y de plástico en los tejidos afectados es movilizar propio cuerpo del vástago de los recursos del paciente mediante el uso de factores de crecimiento exógenos, tales como factores estimulantes de colonias de granulocitos-macrófagos y granulocitos. En este caso, los enlaces gap estroma lleva a un aumento en el rendimiento en la circulación general de las células madre hemopoyéticas, que proporcionan la zona de procesos regenerativos lesión de los tejidos debido a su flexibilidad inherente.

Por lo tanto, los métodos de la medicina regenerativa están destinados a estimular los procesos de restauración de la función perdida, ya sea mediante la movilización de sus propias reservas de tallo del organismo enfermo o mediante la introducción de material celular alogénico.

Un resultado práctico importante de la apertura de las células madre embrionarias - La clonación terapéutica se basa en la comprensión de los mecanismos desencadenantes embriogénesis. Si la señal original para el comienzo de la embriogénesis es un conjunto de pre-ARNm, que se encuentra en el citoplasma del ovocito, la introducción de la base de cualquier células somáticas en la célula huevo enucleado debe ejecutar un programa de desarrollo del embrión. Hoy ya sabemos que alrededor de 15 000 genes participan en la implementación del programa de embriogénesis. ¿Qué les sucede después, después del nacimiento, durante los períodos de crecimiento, madurez y envejecimiento? La respuesta a esta pregunta fue dada por la oveja Dolly: se conservan. Utilizando los métodos más modernos de investigación demostraron que las células adultas núcleo son el ahorro de todos los códigos necesarios para la formación de las células madre embrionarias, las capas germinales embrionarias, organogénesis y la restricción de la maduración (salida en la diferenciación y especialización) líneas de células de mesénquima, ecto-, endo- y origen mesodérmico . La clonación terapéutica como una tendencia ha surgido en las primeras etapas de desarrollo, el trasplante de células y prevé la totipotencia retorno propias células somáticas de la persona enferma para producir material de injerto genéticamente idénticos.

El descubrimiento de células madre ha comenzado "al final" como un término acuñado en Biología y Medicina A. Maximov aplicarse a las células madre de la médula ósea que dan lugar a todos los elementos celulares maduros de sangre periférica. Sin embargo, las células madre hematopoyéticas, como las células de todos los tejidos de un organismo adulto, también tienen un predecesor diferenciado. Una fuente común para absolutamente todas las células somáticas es la célula madre embrionaria. Cabe señalar que los conceptos de "células madre embrionarias" y "células madre embrionarias" no son en absoluto idénticos. Se aislaron células madre embrionarias J. Thomson de la masa celular interna de blastocistos y se transfieren a una línea celular de larga vida. Solo estas celdas tienen el facsímil "ESC". Leroy Stevens descubrió células madre embrionarias en ratones, las describió como "células madre pluripotentes embrionarias", en referencia a la capacidad de hESCs de diferenciarse en derivados de las tres capas germinales (ecto, meso y endodermo). Pero al mismo tiempo, todas las células del embrión las etapas posteriores del desarrollo son la misma raíz que dan lugar a un gran número de células que forman el cuerpo de un adulto. Para definirlos, proponemos el término "células progenitoras pluripotentes embrionarias".

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Tipos de células madre

La columna vertebral de la clasificación moderna de las células madre basado en el principio de la capacidad de separación (potencia) dan lugar a líneas celulares, que se define como toti-, plyuri-, multi-, poli-, bi- y unipotency. Totipotentes, es decir, la capacidad para reconstituir un cuerpo genéticamente programada en su conjunto, tiene una (la masa celular interna del blastocisto) cigoto celular, blastómeras y células madre embrionarias. Otro grupo de células totipotentes que se forman en las etapas posteriores del desarrollo del embrión se presenta células embrionarias primarias germenativnymi de las zonas genitales (tubérculos genitales). Pluripotencia en las que la capacidad podimayut para diferenciarse en células de cualquier órgano o tejido, caracterizado por las células embrionarias de tres capas germinales - ecto, meso y endodérmico. Se cree que multipotentes, es decir, la capacidad de formar cualquier célula dentro de una línea dedicada, característica de sólo dos tipos de células: las denominadas células madre mesenquimales, que se forman en la cresta neural y son los precursores de todas las células de bases conectivos del cuerpo, incluyendo las células gliales, así como las células madre hematopoyéticas hematopoyéticas, que da lugar a todas las líneas de células sanguíneas. Además, las células madre bi- y unipotentes aisladas, particularmente células progenitoras de mieloide, linfoide, monocítica y los gérmenes hematopoyéticas megacariocíticas. Células madre unipotentes Existencia claramente demostrado por el ejemplo de las células del hígado - la pérdida de una parte considerable del tejido hepático se compensa dividiendo intensiva hepatocitos poliploides diferenciadas.

En el desarrollo de todos los órganos y tejidos se forman como resultado de la proliferación y diferenciación de la masa celular interna del blastocisto, que las células y son, en el sentido estricto, las células madre embrionarias totipotentes. Los primeros estudios sobre el aislamiento de células madre embrionarias se realizaron Evans, que mostraron que los blastocistos implantados en el cerebro de ratón, dan teratocarcinoma subida, que las células con líneas de forma clonación de células madre embrionarias pluripotentes (el nombre original de las células - células de carcinoma embrionario o abreviatura ECC - en actualmente no aplicable). Estos datos se confirmaron en varios otros estudios en los que se obtuvieron células madre embrionarias cultivando células de blastocitos de ratones y otros animales, así como humanos.

En la reciente literatura hay más informes de la plasticidad de las células madre, que se considera no sólo como la capacidad de este último para diferenciarse en diferentes tipos de células en diferentes etapas de desarrollo, pero también se someten a la desdiferenciación (transdiferenciación, retrodiferenciación). Que se permite en principio la posibilidad de volver células somáticas diferenciadas en la fase embrionaria de desarrollo con la pluripotencia recapitulación (regreso) y su aplicación en la re-diferenciación para formar otros tipos de células. Se informa, en particular, que las células madre hematopoyéticas son capaces de transdiferenciarse con la formación de hepatocitos, cardiomioblastos y endoteliocitos.

Debate científico como a la separación de las células madre por su plasticidad continúa, es decir, la terminología y el trasplante de células glosario están en el proceso de formación, tiene importancia práctica inmediata, ya que es en el uso de propiedades plásticas y la capacidad de las células madre para diferenciarse en diversas líneas celulares establecidas mayoría de los métodos regenerativnoplasticheskoy medicina.

El número de publicaciones en el campo de los problemas fundamentales y aplicados de la medicina regenerativa y plástica está creciendo rápidamente. Ya se ha delineado el rango de varios enfoques metodológicos dirigidos al uso más óptimo del potencial plástico regenerativo de las células madre. Zona de sus intereses vitales determinado cardiólogos y endocrinólogos, neurólogos y neurocirujanos, cirujanos de trasplantes y hematólogos. Las posibilidades plásticas de células madre buscan una solución a los problemas urgentes oftalmólogos, médicos TB, neumólogos, nefrólogos, oncólogos, genetistas, pediatras, gastroenterólogos, internistas y pediatras, cirujanos y obstetras-ginecólogos - todos los representantes de la medicina moderna esperan obtener la posibilidad de curación todavía se considera una enfermedad mortal.

¿El trasplante celular es otra "panacea" de todos los males?

Esta pregunta surge con bastante acierto entre todos los médicos y científicos que son reflexivos y analizan el estado actual de la ciencia médica. La situación se complica por el hecho de que, por un lado del campo de la confrontación científica, hay "conservadores sanos", por el otro, "fanáticos enfermos" de la trasplantología celular. Obviamente, la verdad, como siempre, se encuentra entre ellos, en una "tierra de nadie". Sin tocar cuestiones de derecho, ética, religión y moralidad, consideremos los pros y los contras de las áreas indicadas de medicina regenerativa y plástica. La "brisa ligera" de los primeros informes científicos sobre las posibilidades terapéuticas de las ESC ya un año después de su descubrimiento se convirtió en una "ráfaga de viento", arremolinándose en 2003 en el "tornado de la información". La primera serie de publicaciones se refería al cultivo de células madre embrionarias, su multiplicación y diferenciación dirigida in vitro.

Resultó que para la reproducción ilimitada de células madre embrionarias en cultivo, se deben observar estrictamente una serie de condiciones. Tres factores deben estar necesariamente presentes en el ambiente acondicionado: interleucina-6 (IL-6), factor de células madre (SCF) y factor de inhibición de la leucocitos (LIF). Además, las células madre embrionarias deberían cultivarse en un sustrato (una capa de células alimentadoras) a partir de fibroblastos embrionarios y en presencia de suero de ternera fetal. En estas condiciones, las ESC en el cultivo producen clones y forman cuerpos embrioides: agregados de clones en suspensión de células globulares. La característica más importante del clon ESC es que en el cultivo el cuerpo embrioide deja de crecer cuando se acumula en el agregado 50-60, un máximo de 100 células. Durante este período, se establece un estado de equilibrio: la tasa de división celular dentro del clon es igual a la tasa de apoptosis (muerte celular programada) en su periferia. Después de alcanzar las células del cuerpo tales un equilibrio dinámico periféricos embrioides experimentan diferenciación espontánea (por lo general con la formación de fragmentos endodermo del saco vitelino, células endoteliales y angioblastos) con pérdida de la totipotencia. Por lo tanto, para obtener un número suficiente de masa corporal célula embrionaria totipotente debe desglosarse semanal con una unidad de transferencia de células madre embrionarias a un nuevo caldo de cultivo - un proceso bastante laborioso.

El descubrimiento de células madre embrionarias no dio una respuesta a la pregunta de qué es exactamente y cómo se lanzan los programas de embriogénesis codificados en el ADN del cigoto. Todavía no está claro cómo se desarrolla el programa del genoma en el proceso de la vida humana. Al mismo tiempo, el estudio de las células madre embrionarias permitió desarrollar un concepto sobre los mecanismos para preservar la totalidad, pluripotencialidad y multipotencia de las células madre en el proceso de su división. La principal característica distintiva de la célula madre es su capacidad de autorreproducción. Esto significa que una célula madre, en contraste con diferenciadas dividida asimétricamente, una de las células hijas dan lugar a la línea de célula especializada, mientras que la segunda mantiene toti-, plyuri- o genoma multipotentes. No quedó claro por qué y cómo este proceso se lleva a cabo en las primeras etapas de la embriogénesis, al dividir el interior bla stotsisty masa de células enteras es totipotente, y el genoma CES está en dormantnom (sueño, bloqueado) estado. Si el proceso de duplicación necesariamente precede a la activación y expresión de un complejo completo de genes cuando se divide una célula común, entonces esto no ocurre cuando se divide el ESC. La respuesta a la pregunta "qué" se recibió después del descubrimiento de los CES pre-existentes en el ARNm (pre-ARNm), parte del cual se forma incluso en las células foliculares y es retenida en el citoplasma del óvulo y el cigoto. El segundo descubrimiento respondió a la pregunta "cómo": enzimas especiales, llamadas "editas", se encontraron en el ESC. Edithases realiza tres funciones principales. En primer lugar, proporcionan una lectura epigenética alternativa (sin la participación del genoma) y la duplicación del pre-ARNm. En segundo lugar, el proceso de aplicación de la activación de pre-ARNm (splicing - escisión de los intrones, es decir, las regiones inactivas ARN que inhiben la síntesis de proteínas en el ARNm), después de lo cual la célula comienza el montaje de moléculas de proteína. En tercer lugar, las editasas promueven la formación de ARNm secundario, que son los represores de los mecanismos de expresión génica, que preservan el denso empaquetamiento de la cromatina y el estado inactivo de los genes. Los productos de proteínas sintetizados en tales ARNm secundarios y denominados silenciadores proteicos o guardianes genómicos están presentes en los óvulos humanos.

Así es como hoy se representa el mecanismo para la formación de líneas celulares inmortales de células madre embrionarias. En pocas palabras, la señal para iniciar el programa de embriogénesis, cuyas etapas iniciales consisten en la formación de la masa celular totipotente, proviene del citoplasma del óvulo. Si en esta etapa la masa celular interna del blastocisto, es decir ESC está aislado de otras señales de regulación, proceso celular auto-reproducción se produce en un ciclo cerrado sin los genes del núcleo celular (epigenéticamente). Si proporcionamos dicha célula con material nutritivo y la aislamos de señales externas que promueven la diferenciación de la masa celular, se compartirá y reproducirá de manera similar infinitamente.

Los primeros resultados de los intentos experimentales para utilizar células totipotentes para el trasplante resultaron ser bastante impresionante, con la introducción de las células madre embrionarias en el tejido en 100% de los ratones con sistemas inmunes debilitados casos immunodepressorami que conducen al desarrollo de tumores. Entre las células neoplásicas que eran la fuente de los derivados de los CES diferenciadas cumplen material celular totipotente exógeno, en las neuronas particulares, sin embargo, reducido el crecimiento del valor de teratocarcinoma de los resultados a cero. Al mismo tiempo, en los trabajos de L. Stevens, los ESC, introducidos en la cavidad abdominal, formaron grandes agregados en los que se formaron fragmentariamente los músculos embrionarios, el corazón, el cabello, la piel, los huesos, los músculos y el tejido nervioso. (Cirujanos que abrieron quistes dermoides, esta imagen debería ser familiar). Es interesante que las células embrionarias de ratón suspendidas se comporten exactamente de la misma manera: su introducción en tejidos adultos de animales inmunocomprometidos siempre causa la formación de teratocarcinomas. Pero si se aisla una línea clara de ESC de este tumor y se inserta en la cavidad abdominal, nuevamente, se forman derivados somáticos especializados de las tres láminas embrionarias sin signos de carcinogénesis.

Por lo tanto, el siguiente problema que debía resolverse era la purificación del material celular de las impurezas de las células indiferenciadas. Sin embargo, incluso con una eficacia muy alta de diferenciación celular dirigida, hasta 20% de las células en el cultivo retienen su potencial totipotente, que in vivo, desafortunadamente, se realiza en el crecimiento tumoral. Otro "tirachinas" de la naturaleza: en la balanza de las escalas del riesgo médico, la garantía de recuperación del paciente se equilibra con la garantía de su muerte.

La relación entre las células tumorales y las más avanzadas en desarrollo que las células progenitoras pluripotentes embrionarias (EECC) es muy ambigua. Nuestros resultados mostraron que el EPPK introducción en diversos tumores trasplantados en ratas puede conducir a la desintegración del tejido tumoral (T), un rápido aumento en el peso del tumor (E) y su reducción (E-3) o no afecta a las dimensiones de necrosis focal central espontánea Tejido neoplásico (I, K). Es obvio que el resultado de la interacción de EKPK y células tumorales está determinado por el conjunto total de citoquinas y factores de crecimiento producidos por ellos in vivo.

Es de destacar que la célula madre embrionaria, que responde a la carcinogénesis por contacto con los tejidos de un organismo adulto, se asimila perfectamente con la masa celular del embrión, integrándose en todos los órganos del embrión. Tales quimeras, que consisten en células embrionarias intrínsecas y CES donantes, se denominan animales alofénicos, aunque, de hecho, no son quimeras fenotípicas. La máxima quimerización celular cuando se introduce ESC en el embrión temprano se somete a un sistema hematopoyético, piel, tejido nervioso, hígado e intestino delgado. Se describen casos de quimerización de órganos genitales. La única zona intocable para el ESA era las células sexuales primarias.

Es decir, el embrión almacena la información genética de sus padres, lo que protege la pureza y la continuación de ambos géneros y especies.

La división bloqueo células de embriones tempranos mediante la administración de tsitoklazina células madre embrionarias en un blastocisto conduce al desarrollo del embrión, en el que las células sexuales primarias, como todos los demás, se formaron a partir de las células madre embrionarias donantes. Pero en este caso, el embrión en sí es completamente donante, genéticamente ajeno al organismo de la madre sustituta. Los mecanismos de tal bloque natural de la posibilidad potencial de mezclar información hereditaria propia y extranjera aún no han sido aclarados. Se puede suponer que en este caso se implementa un programa de apoptosis, cuyos determinantes aún no se conocen.

Cabe señalar que la embriogénesis de animales de diferentes especies nunca estuvo de acuerdo: la implementación del programa de donación de organogénesis en el cuerpo de las células madre embrionarias heterólogos embrión receptor mata el embrión en el útero y reabsorbe. Por lo tanto, la existencia de quimeras "rata-ratón", "cerdo-vaca", "hombre de las ratas" debe entenderse como una célula, pero no el mosaicismo morfológico. En otras palabras, la introducción del ESC un tipo de blastocisto de mamífero otro tipo siempre está evolucionando descendencia de las especies parentales, en el que entre las propias células de casi todos los órganos hay inclusiones y, a veces, grupos de unidades estructurales y funcionales que consisten en material genéticamente extraño de derivados de ESK. "El término" humanizado " naya pig "como designación de un cierto monstruo dotado de razón o signos externos de una persona. Esto es solo un animal, parte de las células del cuerpo proviene de los cerdos de los CES humanos inyectados en el blastocisto.

La posibilidad de usar células madre

Durante mucho tiempo se ha sabido que las enfermedades asociadas con células hematopoyéticas genopatologiey y líneas linfoides a menudo se eliminan después de un trasplante alogénico de médula ósea. Sustitución propia hematopoyético tejido con las células normales genéticamente donante relacionado conduce a parcial, y la recuperación a veces total del paciente. Entre las enfermedades genéticas que se tratan con trasplante de médula ósea alogénico, cabe señalar síndrome, inmunodeficiencia combinada, X-ligada agammaglobulinemia, granulomatosis crónica, síndrome de Wiskott-Aldrich, enfermedad de Gaucher y Harlera, adrenoleucodistrofia, leucodistrofia metacromática, anemia de células falciformes, talasemia, anemia Fanconi y SIDA. El principal problema en el uso de trasplante alogénico de médula ósea en el tratamiento de enfermedades asociadas con la selección de HbA donante emparentado compatible, una búsqueda con éxito que debe promediar 100.000 muestras fueron mecanografiados tejido hematopoyético donante.

La terapia génica permite corregir el defecto genético directamente en las células madre hematopoyéticas de un paciente. En teoría, la terapia génica ofrece las mismas ventajas en el tratamiento de enfermedades genéticas del sistema hematopoyético, y que el trasplante alogénico de médula ósea, pero sin todas las posibles complicaciones inmunológicas. Sin embargo, esto requiere una técnica que le permite llevar con eficacia completa del gen en las células madre hematopoyéticas y para mantener el nivel necesario de su expresión, que para ciertos tipos de enfermedades hereditarias puede no ser muy alta. En este caso, incluso un pequeño producto proteína del gen deficiente reposición da un efecto clínico positivo. En particular, la hemofilia B para la recuperación del mecanismo interno de la coagulación sanguínea es suficiente 10-20% de nivel normal de factor IX. La modificación genética de material celular autólogo ha tenido éxito en gemiparkinsonizme experimental (destrucción unilateral de las neuronas dopaminérgicas). La transfección de fibroblastos de embrión de rata con un vector retroviral que contiene el gen proporcionado la síntesis de dopamina tirosina hidroxilasa en el SNC: fibroblastos transfectados de administración intracerebral reduce drásticamente la intensidad de las manifestaciones clínicas de modelo experimental de la enfermedad de Parkinson en animales experimentales.

La perspectiva de utilizar células madre para la terapia génica de las enfermedades humanas ha planteado muchos desafíos nuevos para los médicos y los investigadores. Los aspectos problemáticos de la terapia génica están asociados con el desarrollo de un sistema seguro y eficiente para transportar el gen a la célula objetivo. Por el momento, la eficacia de la transferencia de genes en las células de los mamíferos grandes es muy pequeña (1%). Metódicamente, este problema se resuelve de varias maneras. La transferencia génica in vitro es la transfección de material genético en las células del paciente en cultivo, y luego devolverlas al cuerpo del paciente. Este enfoque debe ser considerado óptimo al utilizar genes introducidos en las células madre de médula ósea, ya que las células hematopoyéticas métodos de transferencia del organismo en cultivo y de vuelta suficientemente bien desarrollada. Con mucha frecuencia para la transferencia del gen a las células hematopoyéticas in vitro, se utilizan retrovirus. Sin embargo, la mayoría de las células madre hematopoyéticas se encuentra en reposo, por lo que es difícil de transportar la información genética mediante el uso de retrovirus y requiere nuevas formas de transporte eficientes genes en células madre dormantnye. En el momento en tales métodos de transferencia de genes, transfección, microinyección directa de ADN en células, lipofección, electroporación, "pistola de genes", una conexión mecánica por medio de perlas de vidrio, la transfección de hepatocitos receptor-compuesto de ADN con asialoglicoproteínas, y la administración de aerosol del transgén en células alveolares epitelio de los pulmones. La eficiencia de la transferencia de ADN por estos métodos es 10.0-0.01%. La palabra otra, dependiendo de la forma de administración de la información genética, el éxito se puede esperar en 10 pacientes de cada 100, o en 1 paciente de cada 10 pacientes LLC. Obviamente, un método efectivo y al mismo tiempo seguro para transferir genes terapéuticos aún no se ha desarrollado.

Una solución fundamentalmente diferente para el problema del rechazo de material celular alogénico en el trasplante de células es el uso de altas dosis de células progenitoras pluripotentes embrionarias para lograr el control del efecto reinstalación homeostasis antigénica de adultos (efecto Kukharchuk-Radchenko-Sirman), la esencia de la que se encuentra en la inducción de tolerancia inmunológica mediante la creación de un nuevo inmunocompetente de base células mientras reprograma el sistema antigénico de control hogareño estasis. Después de dosis altas EPPK última fija en los tejidos del timo y la médula ósea. En el EPPK timo influido microambiente específico diferenciarse en dendrítica, interdigitatnye células y elementos epiteliales del estroma. Durante EPPK diferenciación en el timo del receptor, junto con las propias moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) expresada moléculas del MHC que están genéticamente determinada en las células del donante, es decir, se establece un doble moléculas estándar MHC sobre la que se realiza una selección positiva y negativa de los linfocitos T.

Por lo tanto, el enlace efector actualización del sistema inmune del receptor del cuerpo se produce por mecanismos conocidos de selección positiva y negativa de los linfocitos T, pero a través de un doble moléculas estándar MHC - el receptor y el donante EPPK.

La reprogramación del sistema inmune por EPPK no sólo permite el trasplante de células sin el uso prolongado adicional de medicamentos inmunosupresores, sino también abre nuevas perspectivas en el tratamiento de enfermedades autoinmunes, así como proporciona un punto de apoyo para el desarrollo de nuevas ideas sobre el proceso de envejecimiento humano. Para nuestra comprensión de los mecanismos de envejecimiento propuesto la teoría de agotamiento de los espacios madre del cuerpo. De acuerdo a la posición básica de la teoría, el envejecimiento es un espacios madre reducción organismo permanente, por el cual se entiende un grupo de ( "adulto") regional, las células madre (mesenquimales, neuronal, las células madre hematopoyéticas, células progenitoras de la piel, el tracto digestivo, el epitelio endocrino, células de pigmento ciliar pliegues y cols.), la pérdida de células que conceder proceso de remodelación tisular correspondiente en el cuerpo. Remodelación del cuerpo - esta composición celular actualización de los tejidos y órganos debido al espacio de células madre, que continúa durante toda la vida de un organismo multicelular. El número de células madre en los espacios está determinado genéticamente, que determina las limitaciones de tamaño (capacidad proliferativa) de cada espacio de tronco cerebral. A su vez, los tamaños de vástago determinan la tasa de envejecimiento de los espacios de los órganos individuales, tejidos y sistemas de órganos. Después de agotamiento de células madre espacios de reserva intensidad y la velocidad de envejecimiento de un organismo multicelular determinada por los mecanismos de envejecimiento de las células somáticas diferenciadas dentro del límite de Hayflick.

En consecuencia, en la etapa de ontogenia posnatal, la expansión de los espacios del tallo no solo puede aumentar significativamente la duración, sino también mejorar la calidad de vida restaurando el potencial de remodelación del cuerpo. Para lograr la expansión de los espacios madre puede lograrse mediante la administración de grandes dosis de células progenitoras embrionarias pluripotentes alogénicas proporcionadas reprogramar simultáneamente sistema inmune del receptor, que en el experimento aumenta significativamente la vida de los ratones de más edad. 

La teoría del agotamiento de los espacios madre puede cambiar los conceptos existentes no solo sobre los mecanismos del envejecimiento, sino también sobre la enfermedad, así como las consecuencias de su tratamiento médico citotóxico. En particular, la enfermedad puede desarrollarse como resultado de la patología de las células en los espacios del tallo (oncopatología). El agotamiento de la reserva de células madre mesenquimales interrumpe los procesos de remodelación del tejido conectivo, lo que conduce a la aparición de signos externos de la vejez (arrugas, flacidez de la piel, celulitis). El agotamiento de la reserva madre de células endoteliales causa el desarrollo de hipertensión arterial y aterosclerosis. Inicialmente, el pequeño tamaño del espacio del tallo del timo determina su involución permanente temprana de la edad. El envejecimiento prematuro es una consecuencia de la reducción patológica inicial en el tamaño de todos los espacios del tallo del cuerpo. La estimulación farmacológica y no farmacológica de las reservas de células madre mejora la calidad de vida al reducir su duración, ya que reduce el tamaño de los espacios del tallo. La baja efectividad de los geroprotectores modernos se debe a su efecto protector sobre el envejecimiento de las células somáticas diferenciadas, y no sobre los espacios del tallo del cuerpo.

En conclusión, una vez más, observamos que la medicina regenerativa-plástica es una nueva dirección en el tratamiento de enfermedades humanas, basada en el uso del potencial plástico regenerativo de las células madre. En este caso, la plasticidad significa la capacidad de implantar células madre exógenas o endógenas y dar lugar a nuevos brotes celulares especializados en las áreas dañadas del tejido del organismo enfermo. Objeto de la medicina regenerativa-plástico - enfermedad humana fatal lejos incurable, anormalidad hereditaria, enfermedad para la que se consigue la medicina convencional único efecto sintomático, así como defectos anatómicos en el cuerpo, que está dirigido a la restauración de la cirugía regenerativa rekonstruktivnoplasticheskaya. Los primeros intentos de recrear órganos enteros y al mismo tiempo funcionalmente completos de células madre, en nuestra opinión, es demasiado pronto para hacer un área separada de la medicina práctica. El tema de la medicina regenerativa y plástica son las células madre, que, dependiendo de la fuente de su producción, tienen un potencial plástico-regenerativo diferente. La metodología de la medicina regenerativa-plástica se basa en el trasplante de células madre o sus derivados.