Cellules souches et médecine plastique régénérative

Aujourd'hui, peu de praticiens sont conscients du développement d'une nouvelle direction dans le traitement des maladies incurables par la médecine traditionnelle et non traditionnelle. Il s'agit de la médecine régénératrice-plastique, basée sur l'utilisation du potentiel régénérateur des cellules souches. Autour de la direction en développement, une discussion scientifique sans précédent a surgi et un hullabaloo pseudoscientifique, en grande partie créé par l'hyperbole d'information du World Wide Web. Dans un temps très court, des tests de laboratoire les possibilités thérapeutiques des cellules souches ont été au-delà expérimental et ont été activement mis en place dans la pratique médicale qui a généré beaucoup de problèmes scientifiques, le plan éthique, religieux, juridique et législatif. Les institutions étatiques et publiques n'étaient manifestement pas prêtes pour accélérer la transition des cellules souches des boîtes de Pétri aux systèmes d'administration intraveineuse, ce qui ne profite ni à la société dans son ensemble ni à une personne particulièrement souffrante. Dans une quantité inimaginable et la qualité des informations sur la quantité de cellules souches n'est pas facile de comprendre les possibilités et les professionnels (dont il n'y a pas vraiment, parce que tout le monde tente de maîtriser une nouvelle tendance de la science elle-même), sans parler des médecins, ne sont pas directement impliqués dans la médecine regenerativnoplasticheskoy.

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Pourquoi avons-nous besoin de telles expériences et ont-ils besoin de quoi que ce soit?

À première vue, la création de chimères interspécifiques cellulaires est le fruit d'un fantasme effréné d'un savant-fanatique qui a oublié la bioéthique. Cependant, cette approche a considérablement élargi notre connaissance du embryogenèse fondamental, comme le permet pour compter le nombre de cellules nécessaires pour organogenèse (formation du foie, le cerveau, la peau, les organes du système immunitaire). Aussi (peut-être ce qui est important en biologie CSEh), la génétique ont à leur disposition un outil unique permettant à chimérisation embryons peuvent définir l'objet fonctionnel des gènes. Tout d'abord, la technique spéciale du double knockout dans l'ESC est «éteint» la paire de gènes à l'étude. Ensuite, de tels CES sont injectés dans le blastocyste et surveillent les changements qui se produisent dans le corps de l'embryon chimérique en développement. Gènes de fonction ont été établies ainsi sf-1 (développement de la glande génitale et surrénale), URT-l (onglet rein) muoD (développement des muscles squelettiques), gata-l-4 (onglet érythro et lymphopoïèse). De plus, dans l'ESC des animaux de laboratoire, il est possible d'introduire des gènes humains (transfectés) non encore étudiés pour déterminer leur fonction à l'aide d'un embryon chimérique.

Mais, en règle générale, la justification de l'expérience par l'acquisition de nouvelles connaissances fondamentales ne rencontre pas le soutien d'un large public. Donnons un exemple d'une valeur appliquée de chimérisation à l'aide de l'ESC. Tout d'abord, il s'agit de la xénotransplantation, c'est-à-dire de la transplantation des organes d'un animal à l'homme. En théorie, la création de chimères de cellules « homme-cochon » vous permet d'obtenir une des caractéristiques des animaux beaucoup plus antigénique des CES donateurs que les différentes situations cliniques (diabète, cirrhose du foie) peuvent sauver la vie d'une personne malade. Certes, pour cela, vous devez d'abord apprendre comment retourner la propriété de la totipotence au génome d'une cellule somatique mature, après quoi il peut être introduit dans l'embryon de porc en développement.

Aujourd'hui, la propriété ESC dans des conditions de culture particulières part utilisée presque indéfiniment pour la production de masse de cellules totipotentes avec une différenciation ultérieure dans des cellules spécialisées, par exemple les neurones dopaminergiques, qui sont ensuite transplantées à un patient souffrant de la maladie de Parkinson. Dans cette greffe est toujours précédée d'une différenciation dirigée de cette masse cellulaire nécessaire pour le traitement des cellules spécialisées et la purification de ceux-ci des éléments cellulaires indifférenciées.

Comme il s'est avéré plus tard, la menace de la cancérogenèse n'était pas le seul obstacle à la transplantation cellulaire. ESC spontanément dans des corps embryoïdes différenciés hétérogène, qui est, pour former des dérivés grande variété de lignées de cellules (neurones, les kératinocytes, les fibroblastes, les cellules endothéliales). Dans le champ de vision du microscope, dans ce cas, parmi les cellules de divers phénotypes, on distingue des cardiomyocytes dont chacun se contracte dans son rythme. Cependant, pour le traitement du patient doit avoir une population pure de cellules: les neurones - temps, cardiomyocytes - infarctus du myocarde, les cellules bêta pancréatiques - diabète, kératinocytes - brûlures, etc.

La prochaine étape dans le développement de la transplantation cellulaire a été associée au développement de technologies pour produire une quantité suffisante (en millions de cellules) des populations de cellules pures. Les facteurs de recherche provoquant la différenciation dirigée des CSEh, portaient un caractère empirique comme une séquence de synthèse est restée inconnue pendant l'embryogenèse. Tout d'abord, il a été constaté que la formation de sac jaune est induite en ajoutant à la culture CSEh AMPc et l'acide rétinoïque. Des lignées de cellules hématopoïétiques forment lorsque la 1L-3 moyen, SCF culture du facteur de croissance des fibroblastes (FGH), le facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF-1), colonie 1L-6 et le facteur de stimulation des granulocytes (G-CSF). Cellules du système nerveux formés à partir de cellules hES après élimination du LIF et de la couche de fibroblastes, agissant dans le chargeur. Après traitement avec l'acide rétinoïque en présence d'ESK de sérum de veau foetal a commencé à se différencier en neurones et en cardiomyocytes ont été préparés par addition de diméthylsulfoxyde (DMSO), ce qui permet de cibler la délivrance de molécules de signalisation hydrophobes dans le noyau cellulaire. Ainsi, l'accumulation dans le milieu de culture des espèces réactives de l'oxygène, ainsi que la stimulation électrique formation promu de cardiomyocytes contractiles matures.

D'énormes forces et moyens ont été consacrés à la recherche de conditions pour la différenciation de l'ESC en cellules pancréatiques produisant de l'insuline. Cependant, il est vite devenu clair qu'un certain nombre de lignes spécialisées de cellules bêta des cellules du pancréas, les cellules des systèmes immunitaires et endocriniens, adipocytes) ne se pose pas de CES dans leur stimulation sur le principe de « un facteur stimulant - une lignée cellulaire. » Ce principe ne s'est avéré valable que pour un nombre limité de lignées cellulaires. En particulier, la formation de neurones peut être induite par la lignée cellulaire de muscle acide rétinoïque - le facteur de croissance transformant-β (β-TCP), les lignées érythroïdes - 1L-6, lignée monocyte-myéloïde - 1L-3. Et les effets de ces facteurs sur la différenciation des ESC étaient strictement dose-dépendants.

Entré dans une phase de combinaisons de facteurs de croissance de recherche qui favorisent la CES dans les étapes ultérieures de l'embryogenèse pour former le mésoderme (la source de cardiomyocytes, le muscle squelettique, tubule épithéliales, mieloeritropoeza et les cellules musculaires lisses), ectoderme (épiderme, neurones, de la rétine) et endoderme (l'épithélium de l'intestin grêle et les glandes sécrétoires, les pneumocytes). La nature, comme il a été forcé les chercheurs à aller de l'avant sur le chemin de l'embryogenèse, en répétant ses pas dans une boîte de Pétri, ce qui rend impossible d'obtenir immédiatement et facilement le résultat souhaité. Et de telles combinaisons de facteurs de croissance ont été trouvées. Activine A en association avec le TGF-β avéré être un stimulateur puissant de la formation de cellules hES cellules mésodermiques, tout en bloquant le développement ento- et de l'ectoderme. L'acide rétinoïque, ainsi qu'une combinaison de signal de la protéine de moelle osseuse morphogénétique (BMP-4) et le facteur de croissance épidermique (EGF) est activé processus de cellules ectoparasites et mésoderme, en arrêtant le développement de l'endoderme. Croissance intensive de cellules de l'ensemble des trois couches germinales est observée avec une exposition simultanée à deux facteurs ESC - facteur de croissance des hépatocytes (NGF) et le facteur de croissance des nerfs.

Ainsi, pour les lignées cellulaires appropriées doivent d'abord transférer les cellules souches embryonnaires à l'étape de formation des cellules de la couche de germe, puis sélectionner une nouvelle combinaison de facteurs de croissance capables d'induire une différenciation dirigée de ecto-, méso et endodermique en cellules spécialisées nécessaires pour la transplantation patient. Le nombre de combinaisons de facteurs de croissance pour aujourd'hui est estimé à des milliers, la plupart d'entre eux sont brevetés, certains ne sont pas divulgués du tout par les entreprises de biotechnologie.

C'est au tour de l'étape de purification des cellules obtenues à partir d'impuretés cellulaires indifférenciées. Les cellules différenciées en culture ont été marquées avec des marqueurs de lignées cellulaires matures et passées à travers un trieur immunophénotypique laser à grande vitesse. Le faisceau laser les a trouvés dans un flux cellulaire commun et dirigé le long d'un chemin séparé. Le matériel cellulaire purifié obtenu a d'abord été obtenu par des animaux de laboratoire. Il est temps d'évaluer l'efficacité de l'utilisation des dérivés de l'ESK sur des modèles de maladies et de processus pathologiques. Un de ces modèles était la maladie de Parkinson expérimentale, qui est bien reproduite chez les animaux avec des composés chimiques qui détruisent les neurones dopaminergiques. Parce que la maladie sous-jacente chez l'homme est le déficit acquis des neurones dopaminergiques, l'utilisation de la thérapie cellulaire de remplacement dans ce cas était pathogéniquement justifiée. Chez les animaux présentant un hémiparkinsonisme expérimental, environ la moitié des neurones dopaminergiques dérivés de l'ESC et insérés dans les structures cérébrales ont survécu. Cela était suffisant pour réduire de manière significative les manifestations cliniques de la maladie. Les tentatives visant à restaurer la fonction des structures du SNC endommagées au cours d'un AVC expérimental, d'un traumatisme et même d'une fracture de la moelle épinière ont été couronnées de succès.

Cependant, il convient de noter que presque tous les cas d'application réussie de dérivés différenciés de l'ESC pour corriger la pathologie expérimentale ont été faits dans la période aiguë de la situation pathologique simulée. Les résultats à long terme du traitement n'étaient pas si réconfortants: après 8-16 mois, l'effet positif de la greffe de cellules a disparu ou fortement diminué. Les raisons de cela sont tout à fait compréhensible. La différenciation de cellules transplantées in vitro ou in loco morbi conduit inévitablement à l'expression de marqueurs cellulaires d'aliénité génétique, ce qui provoque une attaque immunitaire de l'organisme receveur. Pour résoudre le problème de l'incompatibilité immunologique utilisation immunosuppression traditionnelle, qui a commencé des essais cliniques parallèles pour mettre en œuvre la transdifférenciation correction potentielle et génétique ne provoque pas de cellules hématopoïétiques autologues immunitaire de conflit et mésenchymateuses.

Qu'est-ce que la médecine régénératrice-plastique?

L'évolution a identifié deux options de base pour l'achèvement de la vie cellulaire - la nécrose et l'apoptose, qui au niveau des tissus sont associés à la prolifération et la régénération. La prolifération peut être considéré comme une sorte de sacrifice, lors du remplissage du défaut de tissu endommagé se produit en raison de son remplacement par des éléments conjonctifs: le maintien de l'intégrité structurelle, la partie du corps a perdu la fonction de l'organe affecté, qui détermine le développement ultérieur des réponses compensatoires à l'hypertrophie ou hyperplasie éléments structurels et fonctionnels du reste en bon état. Période de compensation de longueur dépend de la quantité de lésions structurelles causées par la modification des facteurs primaires et secondaires, puis dans la plupart des cas décompensation se produit, la forte détérioration et le raccourcissement de la vie humaine. La régénération fournit les processus de remodelage physiologiques, par exemple, le remplacement du vieillissement et de la mort sur le mécanisme de mort cellulaire naturelle (apoptose) des cellules avec de nouvelles, provenant de réserves de cellules souches du corps humain. Dans les processus de régénération réparatrices sont également impliqués des ressources proviennent des espaces cellulaires qui, cependant, sont mobilisables dans des conditions pathologiques associées à une lésion de la maladie ou d'un tissu qui initient la mort cellulaire par des mécanismes nécrotiques.

L'attention des scientifiques, des médecins, la presse, la télévision et le public au problème de l'étude de la biologie des cellules souches embryonnaires (CSE) sont dues, surtout, à fort potentiel de la cellule, ou comme nous l'appelons, le traitement de régénération et de plastique. Les procédés de formulation pour le traitement de maladies humaines graves (pathologie dégénérative du système nerveux central, du cerveau et lésion de la moelle épinière, la maladie d'Alzheimer et de Parkinson, la sclérose en plaques, de l'infarctus du myocarde, l'hypertension, le diabète, les maladies auto-immunes et les leucémies, brûlent des maladies et des processus néoplasiques constituent autant pas une liste complète d'entre eux) sont posées propriétés uniques des cellules souches, qui permettent la création de nouveaux tissus en retour, comme on le pensait précédemment, des zones tissulaires endommagées de manière irréversible n corps malade.

Les progrès des études théoriques de la biologie des cellules souches au cours des 10 dernières années a été réalisé spontanément les nouvelles tendances de la médecine régénérative et émergentes en plastique, qui est non seulement la méthode est tout à fait prête à systématiser, mais doit également être tel. Le premier domaine d'utilisation pratique du potentiel de régénération des cellules souches, qui se développe le plus rapidement, est devenu une thérapie régénératrice-plastique de remplacement. Son chemin remonte assez facilement dans la littérature scientifique - des expériences sur les animaux avec une nécrose du myocarde aux travaux de ces dernières années, visant à rétablir le déficit des myocytes cardiaques post-infarctus ou la reconstitution des pertes sur les cellules bêta du pancréas et des neurones dopaminergiques du système nerveux central.

Transplantation cellulaire

La base du remplacement de médecine régénératrice-plastique est la transplantation de cellules. Ce dernier doit être défini comme un ensemble de mesures médicales dans lesquelles l'organisme du patient est en contact direct, pendant une courte ou une longue période, avec des cellules viables d'origine auto-, allo-, iso- ou xénogénique. Le moyen de transplantation cellulaire est une suspension de cellules souches ou de leurs dérivés, normalisée par le nombre d'unités de transplantation. L'unité de transplantation est le rapport entre le nombre d'unités formant des colonies en culture et le nombre total de cellules transplantées. Méthodes de réalisation de transplantation cellulaire: injection intraveineuse, intrapéritonéale, sous-cutanée d'une suspension de cellules souches ou de leurs dérivés; injection d'une suspension de cellules souches ou de leurs dérivés dans les ventricules du cerveau, des vaisseaux lymphatiques ou du liquide céphalo-rachidien.

Lorsque allogénique et la transplantation de cellules autologues sont deux approches fondamentalement différentes pour la mise en œuvre de plyuri- méthodologique, le potentiel de multi-tentnogo ou polipo- des cellules souches - in vivo ou in vitro. Dans le premier cas, l'introduction de cellules souches dans le corps du patient réalisée sans différenciation préliminaire dans le second - après multiplication en culture, et la purification de la différenciation dirigée de cellules indifférenciées. Parmi les nombreuses techniques méthodologiques des méthodes de thérapie de remplacement cellulaire de trois groupes sont assez clairement distingués: la substitution des cellules de la moelle osseuse et les cellules sanguines des organes de remplacement et des tissus mous remplacement des éléments du corps dur et solide (cartilage, os, tendons, les valves cardiaques et les vaisseaux sanguins du type capacitif). La dernière ligne doit être définie comme la médecine régénératrice et réparatrice comme la différenciation des cellules souches de potentiel est réalisée sur la matrice - un assemblage biologiquement inertes ou resorbables partie de corps en forme substituables.

Une autre façon d'augmenter l'intensité des processus de régénération et de plastique dans les tissus affectés est de mobiliser les corps de tige du patient des ressources par l'utilisation de facteurs de croissance exogènes tels que les facteurs de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages et granulocytes. Dans ce cas, la rupture des connexions stromales conduit à une augmentation du rendement des cellules souches hématopoïétiques dans la circulation sanguine totale, qui dans la zone de lésion tissulaire fournit des processus de régénération en raison de leur plasticité inhérente.

Ainsi, les méthodes de la médecine régénérative visent à stimuler les processus de restauration de la fonction perdue - soit par la mobilisation des propres réserves de la tige de l'organisme malade, ou par l'introduction de matériel cellulaire allogénique.

Un résultat pratique important de la découverte de cellules souches embryonnaires est le clonage thérapeutique, basé sur la compréhension des mécanismes déclenchants de l'embryogenèse. Si le signal d'origine pour le début de l'embryogenèse est un ensemble de pré-ARNm, qui est dans le cytoplasme de l'ovocyte, l'introduction du noyau de toutes les cellules somatiques dans la cellule d'oeuf énucléé doit exécuter un programme de développement de l'embryon. Aujourd'hui, nous savons déjà qu'environ 15 000 gènes participent à la mise en œuvre du programme d'embryogenèse. Qu'est-ce qui leur arrive après, après la naissance, dans les périodes de croissance, de maturité et de vieillissement? La réponse à cette question a été donnée par Dolly le mouton: ils sont conservés. En utilisant les méthodes de recherche les plus modernes ont prouvé que les cellules adultes noyau économisent tous les codes nécessaires à la formation de cellules souches embryonnaires, couches germinales embryonnaires, organogenèse et restriction de maturation (sortie dans la différenciation et la spécialisation) des lignées cellulaires de mésenchymateuses, ectoparasites, endo et l'origine mésodermique . Le clonage thérapeutique comme une tendance est apparue dans les premières étapes du développement, la transplantation de cellules et prévoit la totipotence de retour propres cellules somatiques de la personne malade pour produire un matériau de greffe génétiquement identique.

La découverte de cellules souches a commencé « à la fin » comme un terme inventé en biologie et en médecine A. Maximov appliquée aux cellules souches de la moelle osseuse qui donnent lieu à tous les éléments de cellules matures du sang périphérique. Cependant, les cellules souches hématopoïétiques, comme toutes les cellules de tissus d'un organisme adulte, aussi, a son propre prédécesseur moins différenciée. Une source commune pour absolument toutes les cellules somatiques est la cellule souche embryonnaire. Il convient de noter que le concept de « cellules souches embryonnaires » et « cellules souches embryonnaires » ne sont pas identiques. Les cellules souches embryonnaires ont été isolées J. Thomson de la masse cellulaire interne de blastocystes et transférés dans une lignée cellulaire de longue durée. Seules ces cellules ont le fac-similé "ESC". Leroy Stevens a découvert des cellules souches embryonnaires chez la souris, les décrit comme « cellules embryonnaires souches pluripotentes », se référant à la capacité des cellules hES de se différencier en des dérivés de l'ensemble des trois couches germinales (ecto, méso et endoderme). Mais en même temps toutes les cellules de l'embryon les étapes ultérieures du développement sont les mêmes souches que donnent lieu à un grand nombre de cellules formant le corps d'un adulte. Pour les définir nous proposons le terme "cellules progénitrices pluripotentes embryonnaires".

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Types de cellules souches

L'épine dorsale de la classification moderne des cellules souches basée sur le principe de la capacité de séparation (puissance) donnent lieu à des lignées de cellules, qui est définie comme toti-, plyuri-, multiples, poly-, bi- et unipotency. Totipotente, à savoir la capacité à reconstituer un organisme génétiquement programmée dans son ensemble, ont un zygote de cellule, blastomères et des cellules souches embryonnaires (la masse cellulaire interne du blastocyste). Un autre groupe de cellules totipotentes, qui se forment aux derniers stades du développement de l'embryon, est représenté par des cellules hermétiques primaires de la zone sexuelle embryonnaire (tubercules génitaux). Pluripotence en vertu de laquelle la capacité de podimayut à se différencier en cellules de tout organe ou tissu, caractérisé par des cellules embryonnaires de trois couches germinales - ecto-, méso et endodermique. On pense que multipotentes, à savoir l'aptitude à former des cellules à l'intérieur d'une ligne dédiée, typique de seulement deux types de cellules: les cellules souches mésenchymateuses dites, qui sont formés dans la crête neurale et sont les précurseurs de toutes les cellules de bases conjonctifs du corps, y compris les cellules gliales, ainsi que des cellules souches hématopoïétiques hématopoïétiques, qui donne naissance à toutes les lignées de cellules sanguines. En outre, des cellules isolées souches bi- et unipotents, en particulier les cellules progénitrices de myéloïdes, lymphoïdes, monocytaire et les germes hématopoïétique mégacaryocytes. Existence cellules souches unipotentes clairement prouvé par l'exemple des cellules du foie - la perte d'une grande partie du tissu du foie est compensée par division intensive hépatocytes polyploïdes différenciés.

Dans le développement de tous les organes et les tissus sont formés à la suite de la prolifération et la différenciation de la masse cellulaire interne du blastocyste, qui sont les cellules et, au sens strict, les cellules souches embryonnaires totipotentes. Les premières études sur l'isolement des cellules souches embryonnaires ont été réalisées Evans, qui a montré que blastocystes implantés dans le cerveau de la souris, donnent tératocarcinome de montée, qui cellules avec des lignes de forme de clonage de cellules souches embryonnaires pluripotentes (le nom d'origine des cellules - cellules de carcinome embryonnaire ou abréviation ECC - en actuellement non applicable). Ces données ont été confirmées dans plusieurs autres études dans lesquelles les cellules souches embryonnaires ont été obtenues par culture de cellules blastocystes de souris et d'autres espèces animales, y compris les humains.

Dans la littérature récente, il y a plus de rapports de la plasticité des cellules souches, ce qui est considéré non seulement comme la capacité de ce dernier de se différencier en différents types de cellules à différents stades de développement, mais aussi subissent dédifférenciation (transdifférenciation, rétrodifférenciation). C'est-à-dire qu'il est possible en principe de ramener la cellule différenciée somatique au stade du développement embryonnaire avec récapitulation (retour) de la pluripotence et sa réalisation en une différenciation avec la formation de cellules d'un type différent. Il est signalé, en particulier, que les cellules souches hématopoïétiques sont capables de transdifférencier avec la formation d'hépatocytes, de cardiomyocytes et d'endothéliocytes.

Le débat scientifique sur la séparation des cellules souches par leur plasticité continue, à savoir, la terminologie et glossaire transplantation de cellules sont dans le processus de formation, il a une signification pratique immédiate, puisqu'il est sur l'utilisation des propriétés plastiques et la capacité des cellules souches à se différencier en diverses lignées cellulaires plupart des méthodes établies de regenerativnoplasticheskoy médecine.

Nombre de publications dans le domaine des problèmes fondamentaux et appliqués de la médecine régénérative et de plastique augmente rapidement. Déjà définir la portée des différentes approches méthodologiques visant à la meilleure utilisation du potentiel de régénération et de plastique des cellules souches. Zone de ses intérêts vitaux déterminé les cardiologues et endocrinologues, neurologues et neurochirurgiens, les chirurgiens de transplantation et hématologues. Les possibilités en plastique de cellules souches cherchent une solution aux problèmes urgents ophtalmologistes, les médecins de la tuberculose, pneumologues, néphrologues, les oncologues, généticiens, pédiatres, gastro-entérologues, internistes et pédiatres, chirurgiens et obstétriciens-gynécologues - tous les représentants de la médecine moderne espèrent obtenir la possibilité de guérison est toujours considérée comme une maladie fatale.

La transplantation de cellules est-elle une autre "panacée" contre tous les maux?

Cette question se pose à juste titre parmi tous les médecins et scientifiques qui réfléchissent et analysent l'état actuel de la science médicale. La situation est compliquée par le fait que d'un côté du champ de la confrontation scientifique il y a des «conservateurs en bonne santé», de l'autre - des «fanatiques malades» de la transplantation cellulaire. De toute évidence, la vérité, comme toujours, se trouve entre eux - sur un «no man's land». Sans aborder les questions de droit, d'éthique, de religion et de moralité, considérons les avantages et les inconvénients des domaines indiqués de la médecine régénératrice et plastique. La "légère brise" des premiers rapports scientifiques sur les possibilités thérapeutiques des ESCs déjà un an après leur découverte s'est transformée en "rafale de vent", tourbillonnant en 2003 dans la "tornade d'information". La première série de publications concernait la culture de cellules souches embryonnaires, leur multiplication et leur différenciation dirigée in vitro.

Il s'est avéré que pour une reproduction illimitée de cellules souches embryonnaires en culture, un certain nombre de conditions doivent être strictement respectées. Trois facteurs doivent nécessairement être présents dans l'environnement conditionné: l'interleukine-6 (IL-6), le facteur des cellules souches (SCF) et le facteur leucosinhibiteur (LIF). En outre, les cellules souches embryonnaires doivent être cultivées sur un substrat (une couche nourricière de cellules) à partir de fibroblastes embryonnaires et en présence de sérum de veau fœtal. Dans ces conditions, les CES dans la culture cultivent des clones et forment des corps embryoïdes - des agrégats de clones en suspension de cellules globulaires. La caractéristique la plus importante du clone ESC est que dans la culture, le corps embryoïde cesse de croître lorsqu'il est accumulé dans l'ensemble 50-60, un maximum de 100 cellules. Pendant cette période, un état d'équilibre s'installe - le taux de division cellulaire dans le clone est égal au taux d'apoptose (mort cellulaire programmée) à sa périphérie. Après avoir atteint un tel équilibre dynamique, les cellules périphériques du corps embryoïde subissent une différenciation spontanée (habituellement avec la formation de sac vitellin endodermique, de fragments d'angioblaste et d'endothéliocytes) avec perte de totipotence. Par conséquent, pour obtenir une quantité suffisante de masse cellulaire totipotente, le corps embryonnaire doit être désagrégé chaque semaine avec une transplantation de cellules souches embryonnaires individuelles dans un nouveau milieu nutritif, un processus qui est assez laborieux.

La découverte de cellules souches embryonnaires n'a pas apporté de réponse à la question de savoir exactement comment et comment elle lance des programmes d'embryogenèse codés dans l'ADN zygote. Il reste peu clair comment le programme du génome se déroule dans le processus de la vie humaine. En même temps, l'étude des cellules souches embryonnaires a permis de développer le concept des mécanismes de conservation toti-, plyuri- et les cellules souches multipotentes dans leur division. La principale caractéristique distinctive de la cellule souche est sa capacité d'auto-reproduction. Cela signifie qu'une cellule souche, contrairement à asymétriquement différenciée divisée, l'une des cellules filles donnent naissance à la lignée cellulaire spécialisée, tandis que le second garde toti-, plyuri- ou génome multipotentes. On ne savait pas pourquoi et comment ce processus se déroule aux premières étapes de l'embryogenèse, en divisant la masse cellulaire interne bla stotsisty tout est totipotente, et le génome de l'ESC est dormantnom (sommeil, verrouillé) état. Si le processus de duplication précède nécessairement l'activation et l'expression d'un complexe entier de gènes lors de la division d'une cellule ordinaire, cela ne se produit pas lors de la division de l'ESC. La réponse à la question « pourquoi » a été reçue après la découverte des CES pré-existants dans l'ARNm (pré-ARNm), dont une partie est formée même dans les cellules folliculaires et est retenue dans le cytoplasme de l'œuf et le zygote. La deuxième découverte a répondu à la question "comment": des enzymes spéciales, appelées "editases", ont été trouvées dans l'ESC. Edithases effectuer trois fonctions principales. Premièrement, ils fournissent une lecture épigénétique alternative (sans implication du génome) et la duplication du pré-ARNm. En second lieu, le processus de mise en oeuvre de l'activation de pré-ARNm (épissage - excision des introns, à savoir, l'ARN des régions inactives qui inhibent la synthèse des protéines à l'ARNm), après quoi la cellule commence l'assemblage des molécules de protéines. Troisièmement, promouvoir editazy la formation d'ARNm secondaires sont répresseurs de mécanismes d'expression des gènes qui maintient un garnissage dense de chromatine et les gènes inactifs. Les produits protéiques synthétisés sur de tels ARNm secondaires et appelés protéases-silencieux ou tuteurs génomiques sont présents dans les ovules humains.

C'est ainsi que le mécanisme de formation de lignées cellulaires immortelles de cellules souches embryonnaires est représenté aujourd'hui. Autrement dit, le signal de démarrage du programme d'embryogenèse, dont les étapes initiales consistent en la formation d'une masse cellulaire totipotente, provient du cytoplasme de l'ovule. Si à ce stade la masse cellulaire interne du blastocyste, c'est-à-dire l'ESC, est isolée de signaux régulateurs supplémentaires, le processus d'auto-reproduction cellulaire se déroule dans un cycle fermé sans l'implication des gènes du noyau cellulaire (épigénétiquement). Si nous fournissons à une telle cellule du matériel nutritif et l'isolons des signaux externes qui favorisent la différenciation de la masse cellulaire, elle se partagera et se reproduira sans cesse.

Les premiers résultats des essais expérimentaux d'utiliser des cellules totipotentes pour la transplantation se sont révélées être assez impressionnant, avec l'introduction de cellules souches embryonnaires dans le tissu dans 100% des souris dont le système immunitaire est affaibli cas de immunodepressorami conduisant au développement de la tumeur. Parmi les cellules néoplasiques qui sont la source des dérivés différenciés CES réunis matériau de cellule totipotente exogène, dans des neurones particuliers, cependant, réduit la croissance de la valeur de tératocarcinome des résultats à zéro. Dans le même temps, par L. Stevens, ESK introduit dans la cavité abdominale, pour former de gros agrégats dans lesquels des fragments formés muscle embryonnaire, le cœur, les cheveux, la peau, les os, les muscles et le tissu nerveux. (Les chirurgiens qui ont ouvert les kystes dermoïdes, cette image devrait être familier). Il est intéressant que les cellules embryoblastiques de souris en suspension se comportent exactement de la même manière: leur introduction dans les tissus adultes d'animaux immunodéprimés provoque toujours la formation de tératocarcinomes. Mais si une ligne claire d'ESC est isolée de cette tumeur et insérée dans la cavité abdominale, alors de nouveau, des dérivés somatiques spécialisés des trois feuilles embryonnaires sans signes de cancérogenèse sont formés.

Ainsi, le problème suivant qui devait être résolu était la purification du matériau cellulaire à partir des impuretés de cellules indifférenciées. Cependant, même avec une efficacité très élevée de la différenciation cellulaire dirigée, jusqu'à 20% des cellules de la culture conservent leur potentiel totipotent, ce qui, malheureusement, est réalisé dans la croissance tumorale. Une autre "fronde" de la nature - sur les balances de la balance du risque médical la garantie de la récupération des soldes patients avec la garantie de sa mort.

La relation entre les cellules tumorales et le développement plus avancé que les cellules progénitrices pluripotentes embryonnaires (EECC) est très ambiguë. Nos résultats ont montré que l'introduction EPPK dans diverses tumeurs transplantées chez des rats peut conduire à la désintégration du tissu tumoral (T), une augmentation rapide du poids de la tumeur (E) et sa réduction (E-3) ou ne modifie pas les dimensions de nécrose focale central spontanée Tissu néoplasique (I, K). Il est évident que le résultat de l'interaction de EKPK et des cellules tumorales est déterminé par l'ensemble total des cytokines et des facteurs de croissance produits par eux in vivo.

Il est à noter que la cellule souche embryonnaire, répondant à la cancérogenèse pour le contact avec les tissus d'un organisme adulte, est parfaitement assimilée à la masse cellulaire de l'embryon, s'intégrant dans tous les organes de l'embryon. De telles chimères, constituées de cellules embryonnaires intrinsèques et de cellules souches embryonnaires donneuses, sont appelées animaux allophéniques, bien qu'elles ne soient en fait pas des chimères phénotypiques. La chimérisation maximale des cellules lors de l'introduction de l'ESC dans l'embryon précoce subit un système hématopoïétique, la peau, le tissu nerveux, le foie et l'intestin grêle. Les cas de chimérisation des organes génitaux sont décrits. La seule zone intouchable pour l'ESA était les cellules sexuelles primaires.

Autrement dit, l'embryon stocke l'information génétique de ses parents, ce qui préserve la pureté et la continuation du genre et de l'espèce.

La division de blocage précoce des cellules embryonnaires par l'administration tsitoklazina cellules souches embryonnaires dans un blastocyste conduit au développement de l'embryon, dans lequel les cellules sexuelles primaires, comme tous les autres, ont été formées à partir des cellules souches embryonnaires de donneurs. Mais dans ce cas, l'embryon lui-même est complètement donneur, génétiquement étranger à l'organisme de la mère porteuse. Les mécanismes d'un tel bloc naturel de la possibilité potentielle de mélanger des informations héréditaires propres et étrangères n'ont pas encore été clarifiés. On peut supposer que dans ce cas un programme d'apoptose est mis en œuvre, dont les déterminants ne sont pas encore connus.

Il convient de noter que l'embryogenèse des animaux de différentes espèces n'a jamais accepté: la mise en œuvre du programme des donateurs de l'organogenèse dans le corps des cellules souches embryonnaires hétérologues embryon receveur tue l'embryon in utero et résorbée. Par conséquent, l'existence de chimères « rat-souris », doit être comprise comme une cellule, mais pas le mosaïcisme morphologique « porc-vache », « Rat Man ». En d'autres termes, l'introduction de l'ESC un type de blastocyste mammifères autre type évolue toujours la progéniture des espèces mères, qui, parmi leurs propres corps cellulaires se trouvent presque toutes les inclusions et parfois des grappes d'unités structurales et fonctionnelles, composé d'un CSEh dérivées du matériel génétiquement étranger. Nous ne pouvons pas accepter le terme « humanisé naya pig "comme désignation d'un certain monstre doué de raison ou de signes extérieurs d'une personne. C'est juste un animal, une partie des cellules du corps provient des porcs des CES humains injectés dans le blastocyste.

La perspective d'utiliser des cellules souches

Il est connu depuis longtemps que les maladies associées à des cellules hématopoïétiques genopatologiey et les lignes lymphoïdes sont souvent éliminés après une greffe de moelle osseuse allogénique. Remplacement propres tissus hématopoïétiques aux cellules normales de donneurs génétiquement apparenté conduit à partiel, et parfois la récupération totale du patient. Parmi les maladies génétiques qui sont traités avec une transplantation de moelle osseuse allogénique, il convient de syndrome noté, déficit immunitaire combiné lié à l'X agammaglobulinémie, granulomatose chronique, le syndrome de Wiskott-Aldrich, la maladie de Gaucher et Harlera, l'adrénoleucodystrophie, la leucodystrophie métachromatique, l'anémie falciforme, la thalassémie, l'anémie Fanconi et le sida. Le principal problème dans l'utilisation de la greffe de moelle osseuse allogénique dans le traitement des maladies associées à la sélection de HbA donneur apparenté compatible, une recherche réussie qui doit être en moyenne 100.000 échantillons ont été typés tissu hématopoïétique des donateurs.

La thérapie génique permet de corriger le défaut génétique directement dans les cellules souches hématopoïétiques d'un patient. En théorie, la thérapie génique offre les mêmes avantages dans le traitement des maladies génétiques du système hématopoïétique, et que la greffe de moelle osseuse allogénique, mais sans toutes les complications immunologiques possibles. Cependant, cela nécessite une technique qui vous permet de transporter efficacement gène complet dans les cellules souches hématopoïétiques et de maintenir le niveau nécessaire de son expression, pour certains types de maladies héréditaires peuvent ne pas être très élevé. Dans ce cas, même un petit déficit de remplissage produit protéine du gène donne un effet clinique positif. En particulier, l'hémophilie B pour la récupération du mécanisme interne de la coagulation sanguine est suffisante 10 à 20% du niveau normal de facteur IX. La modification génétique du matériel cellulaire autologue a réussi à gemiparkinsonizme expérimental (destruction unilatérale des neurones dopaminergiques). Transfection des fibroblastes d'embryon de rat avec un vecteur retroviral contenant la synthèse de la dopamine disponible du gène de la tyrosine hydroxylase dans le SNC: administration intracérébrale fibroblastes transfectés intensité considérablement réduit les manifestations cliniques du modèle expérimental de la maladie de Parkinson chez des animaux expérimentaux.

La perspective d'utiliser des cellules souches pour la thérapie génique de maladies humaines a posé de nombreux nouveaux défis pour les cliniciens et les expérimentateurs. Aspects problématiques de la thérapie génique sont associés au développement du gène du système de transport sûr et efficace dans la cellule cible. À l'heure actuelle, l'efficacité du transfert de gènes dans les cellules de grands mammifères est très faible (1%). Méthodiquement, ce problème est résolu de diverses manières. Dans le transfert de gènes in vitro est la transfection de matériel génétique dans les cellules d'un patient dans la culture, et leur retour ultérieur au patient. Cette approche doit être considérée comme optimale lors de l'utilisation des gènes introduits dans les cellules souches de la moelle osseuse, car les méthodes de transfert des cellules hématopoïétiques de l'organisme dans la culture et le dos suffisamment bien développé. Le plus souvent pour le transfert du gène dans les cellules hématopoïétiques in vitro, des rétrovirus sont utilisés. Cependant, la majorité des cellules souches hématopoïétiques est au repos, ce qui rend difficile le transport de l'information génétique en utilisant Rétrovirus et nécessite de nouvelles façons de gènes de transport efficaces sur les cellules souches dormantnye. A l'heure actuelle les méthodes de transfert de gènes, la transfection, la micro-injection directe de l'ADN dans des cellules, la lipofection, l'électroporation, « canon à gènes », une liaison mécanique au moyen de billes de verre, des hépatocytes de transfection récepteur composé de l'ADN avec des asialoglycoprotéines et l'administration en aérosol du transgène dans la cellule alvéolaire épithélium des poumons. L'efficacité du transfert d'ADN par ces méthodes est de 10,0 à 0,01%. Le mot autre, selon le mode d'administration de l'information génétique, le succès peut se produire dans 10 patients sur 100, ou chez 1 patient sur 10 patients LLC. De toute évidence, une méthode efficace et en même temps sûre de transfert de gènes thérapeutiques doit encore être développée.

Une solution fondamentalement différente du problème de rejet du matériau cellulaire allogénique dans la transplantation de cellules est l'utilisation de doses élevées de embryonnaires des cellules souches pluripotentes pour obtenir le contrôle de la réinstallation de l'effet homéostasie antigénique de l'adulte (effet Kukharchuk-Radchenko-Sirman), qui l'essence de réside dans l'induction d'une tolérance immunologique en créant un nouveau immunocompétentes de base cellules tout en reprogrammant le système de contrôle de la maison antigénique stase. Après des doses élevées EPPK dernier fixe dans les tissus du thymus et de la moelle osseuse. Dans le EPPK de thymus influencé microenvironnement spécifique se différencier en dendritique, interdigitatnye cellules épithéliales et des éléments de stroma. Pendant EPPK de différenciation dans le thymus du receveur, ainsi que les propres molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) ont exprimé des molécules du CMH qui sont génétiquement déterminée dans les cellules du donneur, à savoir, il est fixé un double standard molécules du CMH sur lequel est réalisé une sélection positive et négative des lymphocytes T.

Ainsi, le renouvellement de la liaison effectrice du système immunitaire de l'organisme receveur se produit selon les mécanismes connus de sélection positive et négative des lymphocytes T, mais à travers un double standard des molécules du récepteur du CMH et des EDCM du donneur.

Reprogrammation le système immunitaire par EPPK permet non seulement une transplantation de cellules sans utilisation ultérieure prolongée des médicaments immunosuppresseurs, mais ouvre aussi complètement nouvelles perspectives dans le traitement des maladies auto-immunes, ainsi que fournit un point d'appui pour le développement de nouvelles idées sur le processus du vieillissement humain. Pour comprendre les mécanismes du vieillissement, nous avons proposé une théorie de l'épuisement des espaces de la tige du corps. Selon la position de base de la théorie, le vieillissement est un organisme d'espaces souches de réduction des effectifs permanents, on entend par là une piscine de la région ( « adulte »), les cellules souches (mésenchymateuses, des neurones, les cellules souches hématopoïétiques, les cellules souches de la peau, du tube digestif, de l'épithélium endocrinien, les cellules pigmentaires ciliaire plis, etc.), reconstituant la perte cellulaire du tissu correspondant dans le processus de remodelage du corps. Remodelage du corps - cette mise à jour la composition cellulaire des tissus et des organes en raison de l'espace de cellules souches, qui se poursuit tout au long de la vie d'un organisme multicellulaire. Le nombre de cellules souches dans les espaces est déterminée génétiquement qui détermine les limites de taille (capacité proliferative) de chaque espace de tronc cérébral. À leur tour, les dimensions des espaces de tige déterminent le taux de vieillissement des organes, des tissus et des systèmes corporels individuels. Après épuisement des espaces de réserve de cellules souches intensité et le taux de vieillissement d'un organisme multicellulaire déterminé par les mécanismes du vieillissement des cellules somatiques différenciées au sein de la limite de Hayflick.

Par conséquent, au stade de l'ontogenèse postnatale, l'expansion des espaces de la tige peut non seulement augmenter significativement la durée, mais aussi améliorer la qualité de vie en rétablissant le potentiel de remodelage du corps. Pour réaliser l'expansion des espaces de tige peut être obtenue par l'administration de fortes doses de allogéniques cellules souches embryonnaires pluripotentes fournies simultanément le système immunitaire reprogrammez du destinataire, que l'expérience augmente considérablement la durée de vie des souris âgées. 

La théorie de l'épuisement des espaces de la tige peut changer les concepts existants non seulement sur les mécanismes du vieillissement, mais aussi sur la maladie, ainsi que les conséquences de son traitement médical-cytotoxique. En particulier, la maladie peut se développer à la suite de la pathologie des cellules dans les espaces de la tige (oncopathologie). Réserve déplétion des cellules souches mésenchymateuses donne le remodelage des tissus conjonctifs qui se traduit par l'apparition des signes extérieurs du vieillissement (rides, peau laxisme, cellulite). L'épuisement de la réserve de la tige des cellules endothéliales provoque le développement de l'hypertension artérielle et de l'athérosclérose. Initialement, la petite taille de l'espace de la tige du thymus détermine son involution de l'âge permanent précoce. Le vieillissement prématuré est une conséquence de la réduction pathologique initiale de la taille de tous les espaces de la tige du corps. La stimulation médicamenteuse et non pharmacologique des réserves de cellules souches améliore la qualité de vie en réduisant sa durée, car elle réduit la taille des espaces de la tige. La faible efficacité des géroprotecteurs modernes est due à leur effet protecteur sur la cellule somatique différenciée vieillissante, et non sur les espaces de la tige du corps.

En conclusion, encore une fois, nous notons que la médecine régénérative-plastique est une nouvelle direction dans le traitement des maladies humaines, basée sur l'utilisation du potentiel régénérateur-plastique des cellules souches. Dans ce cas, la plasticité signifie l'aptitude à implanter des cellules souches exogènes ou endogènes et à donner naissance à de nouvelles pousses cellulaires spécialisées dans les zones de tissus endommagés de l'organisme malade. Objet médecine régénérative plastique - maladie humaine mortelle incurable loin, une anomalie héréditaire, maladie pour laquelle la médecine conventionnelle est atteint seul effet symptomatique, ainsi que des défauts anatomiques dans le corps, qui vise à restaurer la chirurgie régénérative rekonstruktivnoplasticheskaya. La première tentative de recréer des organes entiers et donc fonctionnellement complets à partir de cellules souches, à notre avis, il est trop tôt pour faire dans un domaine séparé de la médecine pratique. Le sujet de la médecine régénératrice et plastique sont les cellules souches, qui, en fonction de la source de leur production, ont un potentiel régénérateur-plastique différent. La méthodologie de la médecine régénérative-plastique est basée sur la transplantation de cellules souches ou de leurs dérivés.