Другие направления регенеративной медицины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Башкирский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра общей хирургии с курсом лучевой диагностики ИПО

Зав. Кафедрой: профессор, д.м.н. М.А. Нартайлаков

Реферат

на тему: «Другие направления регенеративной медицины»

Выполнил: Исмагилов Тимур - студент Л-316а группы.

Уфа 2016г.

Регенеративная медицина -- восстановление пораженной болезнью или повреждённой (травмированной) ткани с помощью активации эндогенных стволовых клеток или с помощью трансплантации клеток (клеточной терапии).

Достижения. регенеративный медицинский сердечный органоид

В настоящее время в рамках регенеративной медицины разрабатываются методы лечения широкого спектра болезней. Наиболее заметные результаты были получены на следующих направлениях. Помимо достижений в области медицины, к итогам 2010 года стоит отнести предложенный Минздравом проект федерального закона «О клеточных биомедицинских технологиях». Законопроект вызвал негативную оценку медиков и исследователей, работающих в области клеточных технологий, а также руководителей отделений РАН и РАМН. По общему мнению, если этот закон будет принят в данной форме, он сильно отодвинет Россию в одном из самых перспективных направлений медицины.

Получение стволовых клеток

Со стволовыми клетками связано будущее регенеративной медицины, поэтому очень актуален вопрос о возможных источниках этих клеток. В лабораториях мира ученые ищут возможности заменить эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) на другие клетки, чтобы уменьшить риск развития раковой опухоли и обойти этические проблемы. Клетки взрослого организма, которым путем манипуляций возвращают способность развиваться по разным путям - плюрипотентность, называют индуцированными плюрипотпентными клетками (ИПК). Команда медицинского факультета Гарвардского университета впервые получила ИПК из клеток периферической крови.

Реконструкция органов

В прошедшем году мы узнали про уникальную технологию реконструкции трахеи, которую разработал хирург, руководитель клиники Университета Барселоны Паоло Маккиарини. На первом этапе он осуществил пациентке трансплантацию трахеи, которую вырастили в биореакторе с использованием каркаса от умершего донора и собственных стволовых клеток пациентки. На втором этапе развития технологии Маккиарини отказался от биореактора и стал использовать для этой цели собственное тело человека.

При этом донорский каркас трахеи очищают от клеток, заполняют недифференцированными клетками костного мозга пациента, обрабатывают факторами роста и дифференцировки и помещают в организм вместо поврежденного органа. Внутри тела стволовые клетки образуют клетки дыхательного эпителия, после чего трахея начинает работать.

Диабет

Установлено, что в жировой ткани человека имеются клетки, которые, будучи пересажены в печень, не только там успешно размножаются, но и синтезируют инсулинточно так же, как в нормальном случае это делают соответствующие клетки поджелудочной железы. Успешные опыты на мышах показывают перспективность лечениядиабета с помощью методов на основе такого подхода.

Сердечно-сосудистые болезни

Имеются опыты успешного применения стволовых клеток из здорового сердца свиньи для лечения повреждений её сердечной мышцы после того, как она испытала сердечный приступ. Поскольку сердце свиньи считается хорошей моделью человеческого сердца, эти результаты демонстрируют возможность использования стволовых клеток, взятых из здоровой части сердца больного, для лечения поврежденной его части.

Нервные болезни

Инъекции эмбриональных стволовых клеток в спинной мозг мышей и крыс делают то, что до сих было невозможно: парализованные из-за повреждения спинного мозга грызуны вновь обретают подвижность. На очереди клинические испытания на людях.

Глазные болезни

Трансплантация стволовых клеток с успехом применяется для восстановления зрения у пациентов с врожденными или полученными в результате болезней дефектамироговицы глаза.

Облысение

Методы регенеративной медицины активно разрабатываются для борьбы с широко распространенной и не имеющей пока эффективного решения проблемой наследственного (андрогенетического) облысения. Уже проходят клинические испытания технологии восстановления волос, использующие диапазон идей отклонирования здоровых волосяных фолликулов пациента с последующим внедрением клонов в облысевшие области до стимуляции роста новых волосяных фолликулов в областях облысения.

Стоматология

Препарат под названием Gintuit, предназначенный для восстановления слизистой оболочки полости рта. Gentuit представляет собой тканеинженерный продукт, содержащий клетки (аллогенные кератиноциты и фибробласты человека) и бычий коллаген. Это первый клеточный препарат, одобренный FDA для стоматологического рынка и первый препарат, получивший разрешение через -- Центр исследований и оценки биопрепаратов. Он поможет стоматологам восстанавливать ткани десны, не прибегая к травматичным лоскутным операциям Результаты клинических испытаний показали безопасность и хорошую переносимость Gentuit. Применение конструкций с живыми клетками, которые способствуют созданию новых тканей, неотличимых от естественных, является беспрецедентным".

Клеточные технологии в ревитализации кожи лица

С 2004 г. в РНИМУ в рамках Российской межотраслевой программы «Клеточные технологии -- медицине» изучается возможность использования клеточных культур фибробластов регенерации ран и восстановления кожи. Эта методика интрадермального введения культуры аутологичных фибробластов человека используется с 1994 г. американской компанией «Isolagen Technologies Inc.»

Моральные вопросы

Стволовые клетки, являющиеся базовыми строительными блоками организма, делятся на две основные категории: эмбриональные, способные превратиться в любую ткань организма, и взрослые -- более специализированные. Взрослые стволовые клетки применяются для лечения достаточно широкого диапазона болезней, от рака до болезней крови. Но взрослые стволовые клетки имеются в организме в ограниченном количестве, их непросто взять, иногда они вызывают побочные эффекты, препятствующие их медицинскому использованию

Один из лучших источников стволовых клеток -- это эмбрионы на ранней стадии развития или абортированные. Однако здесь возникает немало вопросов моральногои юридического характера. Можно ли предложить сделать аборт, чтобы получить клетки, необходимые для спасения пациента? Не повлияет ли заинтересованность врачей в стволовых клетках на их рекомендации о необходимости аборта? Не станут ли некоторые женщины производить эмбрионы для продажи? Преодолеть в будущем эти моральные вопросы позволят технологии индуцированных стволовых клеток, благодаря которым клетки для лечения можно будет получать от самого пациента. Для этого клетки полученные из кожи, крови или мочи пациента преобразуют в клетки нужные для лечения. Эти технологии можно будет использовать в не столь уж отдаленном будущем для трансплантации почек, печени, трахеи, легких; лечения инфаркта, некоторых глазных болезней.

Выращивание органов.

Современное состояние.

Идея о искусственном выращивании человеческих органов не покидает учёных уже больше полувека, с того момента, как людям начали пересаживать органы доноров. Даже при возможности пересаживать большинство органов пациентам, в настоящее время очень остро стоит вопрос донорства. Многие пациенты умирают, не дождавшись своего органа. Искусственное выращивание органов может спасти миллионы человеческих жизней. Некоторые успехи в этом направлении уже достигнуты с помощью методов регенеративной медицины.

Эмбриоиды

Эмбриоиды или эмбриональные тельца (англ.Embryoid bodies) представляют собой трёхмерные агрегаты клеток, где представлены клетки всех трёх зародышевых листков необходимых для образования органов и тканей организма. В условиях лаборатории их можно получить различными способами культивирования изнедифференцированных ИПСК. Формирование эмбриональных телец является обычным методом, используемым для дифференциации ИПСК в различные клеточные линии.

Органоиды сердечно-сосудистой ткани

Культивируя эмбриоиды на коллаген-конъюгированных гидрогелях с жесткостью, подобной жесткости сердечной мышечной ткани Шкуматову с соавт. удалось получить кардиоваскулярные органоиды, способные к сокращению. Этим они показали, что важную роль в дифференцировке клеток может играть жесткость межклеточного матрикса. Необходимость создания комфортных для культивируемых клеток механических напряжений, путём регуляции жесткости материала подложек для культивации была отмечена и в ряде других работ^.

Органоиды печени

Важный шаг на пути к выращиванию в лаборатории органов сделали исследователи из Японии. Им удалось создать простую, но вполне функциональную печень человека^[13][14]. Исследователи получили клетки печени из ИПСК и культивировали их совместно с эндотелиальными клетками (предшественницами кровеносных сосудов) и мезенхимальными клетками, которые выполняют роль "клея", объединяющего различные клетки. Оказалось, что при определенном соотношении этих клеток их совместная культура проявляет способность к самоорганизации и образует трёхмерные шарообразные структуры, представляющие собой зачаток печени. При трансплантации этих зачатков печени мышам было обнаружено, что они, примерно за 48 часов, образуют связи с близлежащими кровеносными сосудами и способны выполнять характерные для печени функции. По мнению некоторых учёных, подобные зачатки печени, если уменьшить их размер, а затем ввести в кровоток повреждённой печени, могли бы способствовать нормализации её функции. К сожалению, пока нет гарантии, что клетки печени, полученные из ИПСК, не вызовут образование опухолей. Требуется тщательная отработка этих методов. А пока на основе органоидов печени создано устройство - биоискусственная печень с органоидами печени для временного поддержания жизни больных^.

Органоиды слюнных и слезных желез

Появились и другие примеры успешной трансплантации методом зародышевых органов. Так, например, группа исследователей из Токийского университета наук и корпорации «Organ Technologies Inc» во главе с профессором Такаси Цудзи (Takashi Tsuji) продемонстрировала полную функциональную регенерацию подчелюстныхслюнных желез из биоинженерных зародышей слюнной железы после их ортотопической (с удалением дефектной железы) трансплантации, с целью восстановительной терапии путём замены органа, мышам с моделью дефекта слюнных желез. Биоинженерный зародыш, сконструированный in vitro, развился в зрелую железу путём формирования гроздевидных отростков с мышечным эпителием и иннервацией. Он производил и выделял слюну в ответ на вкусовую стимуляцию цитратом, восстанавливал процесс глотания пищи, защищал ротовую полость от бактериальной инфекции. Эта же группа успешно провела ортотопическую трансплантацию биоинженерных зародышей слезных желез мышам с моделью имитирующей повреждение эпителия роговицы, вызванное дисфункцией слезной железы. В условиях in vivo биоинженерные зародыши дали начало слезным железам способным выполнять физиологические функции, включая образование слезы, в ответ на нервную стимуляцию, и защиту глазной поверхности ^[18].

Органоиды почек

Разработаны технологии для выращивания из плюрипотентных клеток органоидов почки, которые можно использовать для моделирования болезней почек и скрининга лекарств для их лечения, а в будущем и для подсадки пациентам миниатюрных почек, созданных из их собственных ИПСК. Разработана стратегия трансплантации такого органоида, позволяющая ему выводить выделяемую им мочу в мочевой пузырь.

Органоиды поджелудочной железы

Исследователи Датского центра стволовых клеток разработали метод трёхмерной (3-D) культуры в геле Matrigel со специально подобранным составом среды, который может быть использован для выращивания миниатюрных «затравок» поджелудочной железы. В перспективе такие «затравки» могут быть полезны для борьбы с диабетом в качестве «запчастей».

Органоиды тимуса

Важную роль в генерации новых Т-клеток играет тимус. Эта железа очень активна в начале жизни, но отмирает при достижении совершеннолетия в процессе, известном как инволюция тимуса, в результате чего происходит понижение иммунитета у пожилых людей. Подсадка в организм старых людей органоидов тимуса могла бы помочь им бороться с рядом старческих заболеваний. Надежды в этом плане вселяют эксперименты по выращиванию органоидов тимуса и их трансплантации бестимусным мышам. Выяснилось, что органоиды тимуса не только способны прижиться но и могут эффективно способствовать восстановлению функции тимуса у его получателей^.

Органоиды легочной ткани

Воздействуя на сигнальные пути ИПСК человека удалось получить органоиды лёгких человека состоящие из эпителиальных и мезенхимальных компартментов лёгких, со структурными особенностями характерными для легочных тканей.

Органоиды сетчатки глаза

Разработаны 3-D органоиды глазного яблока и сетчатки глаза с фоторецепторными клетками: палочками и колбочками. Это позволит в будущем разработать методы лечения таких заболеваний глаз как дегенерация сетчатки.

Органоиды сенсорного эпителия внутреннего уха

Аналогичная технология была использована для разработки способов получения органоидов сенсорного эпителия внутреннего уха, что в будущем позволит бороться с глухотой^.

Органоиды простаты

Органоиды простаты были получены путём направленной дифференцировки ЭСК. Отмечается, что решающее значение для образования эпителиальных клеток простаты, имеет время экспозиции факторам WNT10B / Fgf10 выполняющих ключевую роль для образования простаты, также как и в период внутриутробного развития

Церебральные органоиды

С целью моделирования и исследования in vitro человеческого головного мозга и его заболеваний была создана трёхмерная культура органоидов клеток головного мозга, полученных из плюрипотентных стволовых клеток. Так называемые церебральные органоиды (англ. Cerebral organoid) могут быть использованы для изучения нейруляции и других процессов нейрогенеза, как простые модели сложных тканей мозга для изучения влияния токсинов и лекарств на ткани мозга путём их безопасного и экономичного первоначального скрининга, а также для получения образцов для ксенотрансплантации

Эпителиальные энтероиды и колоноиды

Исследованию кишечника человека помогут органоиды полученные из эпителиальных клеток тонкой и толстой кишки. С их помощью можно изучать стволовые клетки кишечника и механизмы нарушения физиологических функций желудочно-кишечного тракта, а также создавать опухолевые органоиды для изучения раковых заболеваний и скрининга лекарственных препаратов^.

Сфероиды волосяных фолликулов

Техника выращивания клеток в виде сфероидов в висячей капле была использована для культивации клеток сосочкового слоя волосяных фолликулов человека. Было показано, что при выращивании этих клеток в виде сфероидов, когда клетки растут как бы в более естественном трёхмерном окружении и взаимодействуют друг с другом, они способны заново индуцировать образование волосяных фолликулов в коже человека.

Биоинженерная мышца

Создана так называемая «мускульная» ткань, реагирующая на сигналы, поступающие от нерва благодаря нервно-мышечному соединению, выращенному из клеток мышечной ткани и нейрональных клеток. Эта ткань потенциально может быть использована для фармакокинетических анализов и для создания привода мышц биороботов^[41][42] и протезов. Более того выращенная in vitro биоинженерная мышца оказалась способна к развитию и регенерации, а главное - смогла прижиться после трансплантации её животному.

Список литературы

1. ^ Транс-Технологии. Глоссарий. Регенеративная медицина. Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

2. ^ National Institutes of Health. Regenerative Medicine (англ.). Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

3. ^ Stem cell cure for diabetes in offing: Gujarat docs (англ.). Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

4. ^ Adult pig stem cells show promise in repairing animals' heart attack damage (англ.). Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

5. ^ Steve Johnson. Repairing Spinal Cord Injuries: Geron Wants to Test Stem Cell Injections (англ.). Проверено 30 января 2010.

6. ^ Stem cells used to restore vision (англ.). Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

7. ^ Кто есть кто в области клонирования волос. Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

8. ^ Technology and Society. Controversial Medical and Scientific Technologies ISBN 0-7637-5094-8, page 233

9. ^ Перейти к:^{1 2} Сергей Авилов. Делать ли протезы из нерожденных?. Проверено 30 января 2010. Архивировано из первоисточника 16 апреля 2012.

10. ^ Young Gie Chung, Jin Hee Eum, Jeoung Eun Lee et al. & Dong Ryul Lee (2014). Human Somatic Cell Nuclear Transfer Using Adult Cells. Cell Stem Cell. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2014.03.015

11. ^ Alejandro Soto-Gutierrez, Jason A. Wertheim, Harald C. Ott, and Thomas W. Gilbert (2012) Perspectives on whole-organ assembly: moving toward transplantation on demand. J Clin Invest. ; 122(11): 3817-3823. doi: 10.1172/JCI61974

12. ^ Jeremy J Song, Jacques P Guyette, Sarah E Gilpin, et al. & Harald C Ott (2013) Regeneration and experimental orthotopic transplantation of a bioengineered kidney. Nature Medicine, doi:10.1038/nm.3154

13. ^ Takanori Takebe, Keisuke Sekine, Masahiro Enomura, et al. & Hideki Taniguchi (2013) Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant. Nature doi:10.1038/nature12271.

Размещено на Allbest.ru