CELULE STEM ȘI TEHNOLOGII CELULARE:
PREZENT ȘI VIITOR
PERSPECTIVE DE TERAPIE REGENERATIVĂ
Transplantul de celule stem a devenit ferm în arsenalul abordărilor moderne pentru tratamentul unui număr de boli ereditare și dobândite. Autolog de celule stem hematopoietice în ultimele două decenii, sunt folosite pentru a restabili hematopoieza la pacienții cu afecțiuni oncologice și hematologice. Celule mezenchimale autologe sunt utilizate în tratamentul infarctului miocardic și insuficienței cardiace cronice. În mod activ dezvoltat abordari pentru utilizarea transplantului de celule stem in tratamentul bolilor, care până nu demult erau considerate incurabile cu abordari conventionale: accident vascular cerebral, boli neurodegenerative, creier si leziunile maduvei spinarii.
Utilizarea celulelor izolate din diferite organe și țesuturi ale omului pentru tratamentul bolilor a fost numită "medicină regenerativă". În medicina regenerativă, putem distinge în mod condiționat două domenii - inginerie celulară și țesuturi.
Ingineria celulară se bazează pe alocarea anumitor tipuri de celule, oferindu-le in vitro, folosind construcții genetice sau "semnalizează" molecule cu proprietăți specifice și introducându-le în corpul pacientului. Cel mai frapant exemplu de inginerie celulară este utilizarea celulelor dendritice pentru a modula starea imună și celulele stem ca instrumente pentru terapia genică. Ingineria țesuturilor este o zonă interdisciplinară independentă. Această formă de terapie diferă de terapia standard în faptul că țesutul generat de inginerie este integrat în corpul pacientului, efectuând un tratament constant și specific al bolii.
Atunci când se creează o țesătură nouă, se folosește una dintre cele trei abordări generale:
1. Designul și cultivarea țesutului uman in vitro cu implantare ulterioară pentru restaurarea sau înlocuirea țesuturilor deteriorate. Cel mai frapant exemplu al unei astfel de terapii este transplantul de componente ale pielii în tratamentul arsurilor, utilizat în clinică pentru mai mult de 10 ani.
2. Implantarea de celule care conțin agenți care induc reparația sau regenerarea funcției țesutului deteriorat. Această abordare se bazează pe izolarea celulelor, adăugarea anumitor molecule de "semnal" precum factorii de creștere și transferul acestor celule către biomateriale care asigură regenerarea tisulară. Cel mai adesea, polimerii noi sunt utilizați ca biomateriale, formând configurații tridimensionale, convenabile pentru atașarea și creșterea celulelor, reconstrucția țesuturilor deteriorate. Un exemplu de astfel de biomaterial este biomatrix, care stimulează creșterea țesutului osos în cazurile de boală parodontală.
3. Utilizarea potențialului intern al țesuturilor pentru restabilirea funcției organelor și țesuturilor deteriorate. Această abordare utilizează o tehnică de izolare a celulelor stem (SC), care fie este implantată direct în suspensia pacientului sau în matricea structurală, fie după administrarea in vitro.
În acele cazuri în care este necesar un implant matur și este de așteptat o remodelare minimă a țesutului, sursa celulară preferată este materialul autogen. Celulele alogene, așa cum arată exemplul echivalentului dermic, dobândesc o valoare practică deosebită când vine vorba de construirea unui țesut temporar provizoriu. Alogen imunogenitatea material care poate varia în timpul reparației suferă liza treptată, sau chiar respins, stimulând în același timp, procesul de reparatorie datorită forțelor proprii ale organismului.
Aplicarea acestei sau acelei abordări depinde de scopul final și are argumentele sale pro și contra. Este clar că avantajul incontestabil al unei surse autologe este lipsa unei reacții imunitare, deși riscul de infecție nu este redus la zero; celulele trec printr-o serie de etape în afara corpului înainte de a fi re-transplantate ca parte a țesutului reconstituit sau a unei părți a organului. Problemele, totuși, sunt în principal legate de obținerea numărului dorit de celule in vitro pentru perioada dorită de timp. Pe fondul progreselor înregistrate în tehnologia de cultivare, atunci când a devenit posibilă cultura primară a aproape toate tipurile de celule dintr-un fragment de țesut foarte limitat, folosind propriile celule ale pacientului pare a fi cea mai ușoară opțiune. Cu toate acestea, există anumite limitări. Posibilitatea obținerii unui material de biopsie adecvat depinde de tipul dorit de țesut și starea pacientului, ceea ce implică faptul că factorii de limitare pot fi aceste sau alte boli și / sau vârstă. Caracteristicile unor tipuri de țesuturi nu au capacitatea de a obține cât mai multe celule autologe care ar fi suficiente pentru reproducerea primară în cultură. De exemplu, pentru izolarea numărului minim necesar de adult articular cartilajului celule ale pacientului necesită fragment inacceptabil de mare de cartilaj datorită densității relativ scăzută a condrocitelor și potențialul proliferativ foarte scăzut. Și pentru 20 Mill. Osteoblastii de la pacient în vârstă de 36 de ani, periost (pentru reconstrucția falangei distale a degetului mare) a luat 9 săptămâni. Astfel de situații, uneori, inevitabil predetermină recurge la surse alogen, care pot servi drept de exploatare și de materialul abortiva, cât și pentru țesutul nizkovaskulyarizirovannyh, de asemenea, materialul cadaveric proaspăt. Avantajul incontestabil utilizării surselor alogenice este în mare parte disponibilitatea lor de moment, de exemplu, prin crearea unei bănci de țesuturi și celule donator alogenice. Pregătirea și întreținerea culturilor și crioconservare țesutului alogenică și suspensii de celule alogene cultivate permite producerea de tipul de celule dorite în cantitățile necesare pentru o perioadă extrem de scurtă de timp.
Principala problemă cu utilizarea celulelor alogene este totuși reacția de respingere. Dar, din nou, este necesar să se ia în considerare faptul că rezistența răspunsului imun variază, din nou, în funcție de tipul celular. Celulele endoteliale, de regulă, induc un răspuns puternic, în timp ce fibroblastele, keratinocitele și celulele musculare netede sunt, în sine, mai puțin imunogene. De asemenea, reacția depinde de vârsta donatorului. Deci, celulele fetale și neonatale prezintă imunogenitate scăzută, până la absența completă. Pe lângă identificarea infecțiilor, materialul alogen trebuie analizat pentru alte riscuri potențiale asociate, de exemplu, cu cariotipul anormal și cu dobândirea tumorigenității.
BIOBANK - TREZURILE CELELOR
În prezent, biobanks sunt folosite pentru a obține și a stoca celule alogene. În special, în țara noastră și în străinătate, băncile de celule stem sunt create activ, stocând în principal sânge placentar / ombilical. Crearea unei colecții de probe de celule stem din sângele din cordonul ombilical reprezintă o alternativă reală la registrele măduvei osoase și toate condițiile necesare pentru aceasta există. Zeci de milioane de genuri se nasc în lume în fiecare an. există o sursă inepuizabilă de celule stem. Primirea lor nu reprezintă o amenințare pentru sănătatea donatorului. Spre deosebire de sângele donatorilor adulți, sângele din cordonul ombilical este extrem de rar infectat cu viruși și cu alți agenți care prezintă riscuri potențiale pentru sănătate ale destinatarului.
Băncile "nominale" sau "familiale" ale sângelui din cordonul ombilical SC sunt o alternativă la băncile de registre. Aceste bănci realizează stocarea țintă a celulelor, sugerând utilizarea viitoare a acestora în caz de boală la copil sau la familia sa imediată. Spre deosebire de registre băncile care funcționarea normală (adică probabilitate mare de potrivire un donator compatibil) este posibilă numai atunci când o anumită cantitate de stocare (de obicei, zeci de mii de probe) băncile înregistrate nu au astfel de limitări. În lume, „și anume,“ stocarea celulelor stem din sangele din cordonul ombilical nu mai puțin dezvolta activ, precum și numărul de probe stocate în bănci private, care nu sunt inferioare rezervele băncilor de registre: colectare separată a depășit mult timp de zeci de mii de probe.
Rusia intră doar pe calea creării de bănci de celule stem. Întrucât există (și nu a fost) un registru al donatorilor de măduvă osoasă în țară, ar trebui să se acorde prioritate celei mai promițătoare direcții - crearea unui registru de sânge din cordonul ombilical. Finanțarea unui astfel de proiect ar trebui să fie efectuată de stat și controlată de Ministerul Sănătății și Dezvoltării Sociale din Federația Rusă.
La început, munca în această direcție poate fi realizată cu implicarea băncilor comerciale existente și nou create din Marea Britanie, care, în Rusia și în întreaga lume, se dezvoltă mai mult. Utilizarea tehnologiilor unificate și certificate pentru izolarea celulelor ar permite o perioadă scurtă de timp pentru a umple deficitul existent în materialul pentru transplant, care până acum trebuie achiziționat în străinătate.
STUDII DE TEHNOLOGII CELULARE
Celulele stem embrionare reprezintă o sursă potențială de obținere a celulelor, țesuturilor și organelor specializate, baza biologică a clonării terapeutice. Liniile obținute de celule stem embrionare umane pot fi diferențiate în orice țesut necesar - nerv, os, mușchi sau endocrină.
Cu toate acestea, există o serie de argumente serioase împotriva utilizării celulelor stem embrionare în tratamentul bolilor și leziunilor tisulare. Mai întâi de toate, este incompatibilitatea imunologică a celulelor transplantate către beneficiar. În ciuda selecției atente a donatorului și a primitorului antigienilor principalului complex de histocompatibilitate, precum și a succesului terapiei imunosupresoare, probabilitatea de respingere imunologică este extrem de ridicată.
In prezent, oamenii de stiinta ofera un set mare de manipulari ingineriei genetice care pot schimba caracteristicile imune ale celulelor stem embrionare si pot reduce riscul de a dezvolta o reactie "grefa versus gazda". Cu toate acestea, astfel de manipulări nu sunt de rutină și nu pot asigura siguranța completă a fiecărui pacient. Riscul apariției mutațiilor genetice în manipularea tehnicii genetice este destul de real. Este posibil ca aceste mutații să fie dificil de determinat înainte de transplant. Ca o alternativă la această abordare, se propune utilizarea "clonării terapeutice". În acest caz, informațiile genetice ale celulei stem ar putea fi înlocuite cu informații genetice de la pacient, în urma cărora copiile embrionare produse creează o "clonă" a pacientului. O astfel de clonă poate fi o sursă de celule stem pentru transplant. Aceste tehnologii sunt chemate să revoluționeze viitorul nostru, ceea ce atrage atenția tuturor. Deși există multe probleme științifice, tehnologice și medicale nerezolvate în acest domeniu, dintr-o perspectivă umanistă, toate problemele etice sunt reduse la chestiuni de donare voluntară.
Cu toate acestea, rezultatele experimentelor de clonare animală din laboratoarele de conducere arată că în astfel de clone "terapeutice" apare un grad ridicat de anomalie care face imposibilă utilizarea acestora pentru tratament.
În plus, dacă potențialul de diferențiere al celulelor stem somatice este scăzut, "potențialul terapeutic" al acestor celule nu este limitat. Pacientul nu are nevoie de înlocuirea simultană a tuturor țesuturilor. Dacă un pacient cu boli de inimă utilizează celule stem musculare cardiace pentru a reconstrui mușchiul cardiac, care nu este capabil să se diferențieze în celulele hepatice sau renale, atunci acest fapt nu prezintă o problemă serioasă pentru pacient.
Comercializarea rapidă a cercetării bazate pe celule stem a creat o cerere copleșitoare pentru tehnologia celulară în medicină și cosmetologie. Acest lucru a dus la utilizarea necontrolată a tehnologiilor de origine și a celulelor de origine necunoscută de către instituții și "specialiști" care nu știu bine ce este transplantologia. Absența unei baze legislative permite efectiv "experimentarea" oamenilor. Cercetarea fundamentală care creează o bază pentru utilizarea civilizată a tehnologiilor celulare este efectuată doar de grupuri științifice mici dintr-un număr de universități, institute ale Academiei de Științe din Rusia și Academiei de Științe Medicale din Rusia, fără sprijin serios din partea statului.
În țara noastră, pe fundalul unei mici cercetări științifice, numeroase tehnologii celulare necontrolate și fără licență sunt utilizate pentru tratarea oricăror boli pentru banii pacienților. În același timp, atracția comercială a utilizării tehnologiilor celulare atrage atenția (Tabelul 1).
Atragerea comercială a tehnologiilor celulare
Astfel de clinici folosesc adesea celule embrionare sau fetale, extrase din material abortiv, din țesuturile fetusurilor moarte. Izolarea, cultivarea și transplantarea celulelor fetale nu necesită cheltuieli mari, soluții complexe științifice și tehnologice sau personal cu înaltă calificare. Prin urmare, astăzi, în condițiile în care acest tip de material este ușor disponibil în țară, aceste celule sunt utilizate pe scară largă fără autorizații și teste preliminare pe bază comercială într-un număr mare de clinici, firme și chiar instituții.
În întreaga lume, acest tip de celule este suficient studiat și testat. Prin urmare, putem afirma cu încredere că utilizarea acestui tip de celule, pe lângă problemele morale și etice și costurile, nu dă alte rezultate. Astăzi nu există boli care ar putea fi eliminate cu ajutorul acestor celule. Aceasta este cea mai importantă concluzie, care ne permite să evaluăm critic această abordare, care poate doar să discrediteze celelalte direcții mai promițătoare și pozitive. În plus, utilizarea termenului "celule stem" în raport cu celulele din material abortiv sau țesuturi și organe fetale dezorientează medici și profesioniști care nu sunt suficient de sofisticați în acest domeniu special. Din păcate, acest tip de celule este cel mai frecvent în Rusia și țările învecinate.
În concluzie, aș dori să subliniez că în prezent nu există metode dezvoltate de utilizare a celulelor stem în scopuri terapeutice. Toate studiile efectuate cu ajutorul celulelor stem sunt experimentale preliminare în natură și rezultatele lor nu sunt permise pentru utilizare clinică. Potrivit FDA, utilizarea pe scară largă a celulelor stem în practica clinică poate fi așteptată nu mai devreme de 5 ani.
Deoarece tehnologia celulară va fi medicală, atunci trebuie să îndeplinească criteriile pentru tehnologia medicală: siguranța și eficacitatea. Desigur, ar trebui să se ia în considerare o mulțime de nuanțe inerente utilizării celulelor, dar principiile generale aplicate tehnologiilor medicale ar trebui să fie păstrate. Problema constă în standardizarea și asigurarea biosecurității transplantului, iar acest lucru este strâns legat de temeiul juridic pentru dezvoltarea și aplicarea tehnologiilor celulare. Specificitatea transplanturilor celulare este semnificativă, însă aceste probleme pot fi rezolvate în cadrul principiilor actuale. În plus, există deja unele evoluții în această direcție.
Evident, chiar timpul necesită dezvoltarea tehnologiilor celulare în beneficiul pacienților și, prin urmare, este necesar să se asigure statutul juridic al dezvoltării în acest domeniu și al practicii medicale.
Academician al RAS și RAMS, dmn, prof.