Ako sa zavádzajú kmeňové bunky? Čoho sú schopné kmeňové bunky. Monopotentné kmeňové bunky

Kmeňové bunky sú nediferencované bunky, ktoré sú ako „strategická rezerva“ prítomné v ľudskom tele v ktorejkoľvek fáze jeho života. Zvláštnosťou je ich neobmedzená schopnosť deliť sa a schopnosť dať vzniknúť akémukoľvek typu špecializovaných ľudských buniek.

Vďaka ich prítomnosti dochádza k postupnej bunkovej obnove všetkých orgánov a tkanív tela a obnove orgánov a tkanív po poškodení.

História objavov a výskumu

Rus ako prvý dokázal existenciu kmeňových buniek vedec Alexander Anisimov. Stalo sa to ešte v roku 1909. ich praktické využitie Vedci sa začali zaujímať oveľa neskôr, okolo roku 1950. Až v roku 1970 boli kmeňové bunky prvýkrát transplantované pacientom s leukémiou, a túto metódu liečba sa začala používať po celom svete.

Približne v tomto období sa štúdium kmeňových buniek vyčlenilo ako samostatná oblasť, začali vznikať samostatné laboratóriá a dokonca celé výskumné ústavy, ktoré vyvíjali metódy liečby pomocou progenitorových buniek. V roku 2003 sa objavila prvá ruská biotechnologická spoločnosť s názvom Human Stem Cell Institute, ktorá je dnes najväčším úložiskom vzoriek kmeňových buniek a na trhu propaguje aj vlastné inovatívne lieky a high-tech služby.

Zapnuté v tomto štádiu S rozvojom medicíny sa vedcom podarilo získať vajíčko z kmeňovej bunky, čo v budúcnosti umožní neplodným párom mať vlastné deti.

Video: Úspešné biotechnológie

Kde sa nachádzajú progenitorové bunky?

Kmeňové bunky možno nájsť takmer v každej časti ľudského tela. Sú nevyhnutne prítomné v akomkoľvek tkanive tela. Ich maximálne množstvo u dospelého človeka je obsiahnuté v červenej farbe kostná dreň o niečo menej v periférnej krvi, tukovom tkanive a koži.

Čím je organizmus mladší, tým ich obsahuje viac, tým sú tieto bunky aktívnejšie z hľadiska rýchlosti delenia a tým širší je rozsah špecializovaných buniek, ktorým každá progenitorová bunka môže dať život.

Odkiaľ berú materiál?

Embryonálne.

Pre výskumníkov sú „najchutnejšie“ embryonálne kmeňové bunky, pretože čím kratšie organizmus žije, tým sú prekurzorové bunky plastickejšie a biologicky aktívnejšie.

Ale ak pre výskumníkov nie je problém získať živočíšne bunky, tak akékoľvek experimenty s použitím ľudských embryí sú považované za neetické.

A to aj napriek tomu, že podľa štatistík približne každé druhé tehotenstvo v modernom svete končí potratom.

Z pupočníkovej krvi.

Z hľadiska morálky a legislatívnych rozhodnutí sú v mnohých krajinách dostupné kmeňové bunky z pupočníkovej krvi, samotnej pupočnej šnúry a placenty.

V súčasnosti vznikajú celé banky kmeňových buniek izolovaných z pupočníkovej krvi, ktoré sa následne dajú využiť na liečbu množstva ochorení a následkov telesných poranení. Na komerčnom základe mnohé súkromné banky ponúkajú rodičom osobný „vklad“ pre ich dieťa. Jedným z argumentov proti odberu a zmrazovaniu pupočníkovej krvi je obmedzené množstvo, ktoré je možné týmto spôsobom získať.

Predpokladá sa, že na obnovenie krvotvorby po chemoterapii alebo rádioterapii bude len dieťa do určitého veku a telesnej hmotnosti (do 50 kg) potrebovať vlastné rozmrazené kmeňové bunky.

Ale nie vždy je potrebné to obnoviť veľké množstvo tkaniny. Na obnovenie napríklad rovnakej chrupavky kolenného kĺbu bude stačiť len malá časť zachovaných buniek.

To isté platí pre obnovu buniek poškodeného pankreasu alebo pečene. A keďže kmeňové bunky z jednej porcie pupočníkovej krvi sa pred zmrazením rozdelia do niekoľkých kryoskúmaviek, vždy bude možné použiť malú časť materiálu.

Získanie kmeňových buniek od dospelého človeka.

Nie každý má to šťastie, že dostane „núdzovú zásobu“ kmeňových buniek z pupočníkovej krvi od svojich rodičov. Preto sa v tejto fáze vyvíjajú metódy na ich získanie od dospelých.

Hlavné tkanivá, ktoré môžu slúžiť ako zdroje, sú:

tukové tkanivo (odobraté napríklad počas liposukcie);
periférna krv, ktorú možno odobrať zo žily);
červená kostná dreň.

Dospelé kmeňové bunky získané z rôznych zdrojov môžu mať určité rozdiely, pretože bunky strácajú svoju všestrannosť. Napríklad krv a bunky červenej kostnej drene môžu viesť k vzniku prevažne krvných buniek. Nazývajú sa hematopoetické.

A kmeňové bunky z tukového tkaniva sa oveľa ľahšie diferencujú (degenerujú) na špecializované bunky orgánov a tkanív tela (chrupavky, kosti, svaly atď.). Nazývajú sa mezenchymálne.

V závislosti od rozsahu úlohy, ktorej vedci čelia, môžu potrebovať rôzne počty takýchto buniek. V súčasnosti sa napríklad vyvíjajú metódy na pestovanie zubov získaných z moču z nich. Nie je ich tam až tak veľa.

Ale vzhľadom na to, že zub treba vypestovať len raz a jeho životnosť je značná, nepotrebuje veľa kmeňových buniek.

Video: Banka kmeňových buniek Pokrovsky

Skladovacie banky biologického materiálu

Na uchovávanie vzoriek sú vytvorené špeciálne nádoby. V závislosti od účelu skladovania materiálu môžu byť vo vlastníctve štátu. Nazývajú sa aj registračné banky. Registrátori uchovávajú kmeňové bunky od anonymných darcov a môžu podľa vlastného uváženia poskytnúť materiál akýmkoľvek lekárskym alebo výskumným inštitúciám.

Existujú aj komerčné banky, ktoré zarábajú na skladovaní vzoriek od konkrétnych darcov. Iba ich majitelia ich môžu použiť na liečbu seba alebo blízkych príbuzných.

Ak hovoríme o dopyte po vzorkách, štatistiky sú nasledovné:

každá tisícina vzorka je žiadaná v registračných bankách;
materiál uložený v súkromných bankách je ešte menej často žiadaný.

Registrovanú vzorku však má zmysel uchovávať v súkromnej banke. Existuje na to niekoľko dôvodov:

Vzorky darcov stoja peniaze, niekedy aj dosť veľa, a suma potrebná na nákup vzorky a jej doručenie na správnu kliniku je často mnohonásobne vyššia ako náklady na uskladnenie vlastnej vzorky na niekoľko desaťročí;
nominálna vzorka sa môže použiť na liečbu krvných príbuzných;
Dá sa predpokladať, že v budúcnosti sa budú orgány a tkanivá obnovovať pomocou kmeňových buniek oveľa častejšie, ako sa to deje v našej dobe, a preto dopyt po nich bude len rásť.

Aplikácia v medicíne

V skutočnosti jediným smerom ich použitia, ktorý už bol študovaný, je transplantácia kostnej drene ako štádium liečby leukémie a lymfómov. Niektoré výskumy rekonštrukcie orgánov a tkanív pomocou kmeňových buniek už dospeli do štádia uskutočňovania experimentov na ľuďoch, no o masovom zavedení do praxe lekárov sa zatiaľ nehovorí.

Na získanie nových tkanív z kmeňových buniek je zvyčajne potrebné vykonať nasledujúce manipulácie:

zber materiálu;
izolácia kmeňových buniek;
pestovanie kmeňových buniek na živných substrátoch;
vytváranie podmienok pre transformáciu kmeňových buniek na špecializované;
zníženie rizík spojených s možnosťou malígnej degenerácie buniek získaných z kmeňových buniek;
transplantácia.

Kmeňové bunky sa izolujú z tkanív odobratých na experiment pomocou špeciálnych zariadení nazývaných separátory. Existujú aj rôzne metódy na ukladanie kmeňových buniek, ale ich účinnosť je do značnej miery daná kvalifikáciou a skúsenosťami personálu a existuje aj riziko bakteriálnej alebo plesňovej kontaminácie vzorky.

Výsledné kmeňové bunky sa umiestnia do špeciálne pripraveného média, ktoré obsahuje lymfu alebo krvné sérum novonarodených teliat. Na živnom substráte sa mnohonásobne delia, ich počet sa niekoľkotisícnásobne zvyšuje. Pred ich zavedením do tela vedci nasmerujú ich diferenciáciu určitým smerom, napríklad získajú nervové bunky, pečeňové alebo pankreatické bunky, chrupavková platnička atď.

Práve v tomto štádiu existuje nebezpečenstvo ich degenerácie do nádorov. Aby sa tomu zabránilo, vyvíjajú sa špeciálne techniky na zníženie pravdepodobnosti rakovinovej degenerácie buniek.

Spôsoby zavádzania buniek do tela:

zavedenie buniek do tkaniva priamo v mieste, kde došlo k poraneniu alebo poškodeniu tkaniva v dôsledku patologického procesu (ochorenia): zavedenie kmeňových buniek do oblasti krvácania v mozgu alebo na miesto poškodenia periférneho nervy;
zavedenie buniek do krvného obehu: takto sa zavádzajú kmeňové bunky pri liečbe leukémie.

Výhody a nevýhody používania kmeňových buniek na omladenie

Štúdium a využitie v médiách sa čoraz častejšie uvádza ako spôsob, ako dosiahnuť nesmrteľnosť alebo aspoň dlhovekosť. Už v 70. rokoch boli kmeňové bunky podávané starším členom politbyra CPSU ako omladzujúci prostriedok.

Teraz, keď sa objavilo množstvo súkromných biotechnologických výskumných centier, niektorí výskumníci začali vykonávať injekcie proti starnutiu kmeňových buniek, ktoré boli predtým odobraté samotnému pacientovi.

Tento postup je dosť nákladný, ale jeho výsledok vám nikto nezaručí. Pri súhlase si klient musí byť vedomý, že sa zúčastňuje experimentu, keďže mnohé aspekty ich použitia ešte nie sú preštudované.

Video: Čo dokážu kmeňové bunky

Najbežnejšie typy postupov sú:

zavedenie kmeňových buniek do dermis (postup trochu pripomína biorevitalizáciu);
vyplňovanie kožných defektov, pridávanie objemu do tkanív (toto je skôr používanie výplní).

V druhom prípade sa používa vlastné tukové tkanivo pacienta a jeho kmeňové bunky v zmesi so stabilizovanou kyselinou hyalurónovou. Pokusy na zvieratách ukázali, že takýto kokteil umožňuje zakorenenie väčšieho množstva tukového tkaniva a udržanie objemu po dlhú dobu.

Prvé pokusy sa robili na ľuďoch, ktorým sa pomocou tejto techniky odstránili vrásky a zväčšili sa prsné žľazy. Údaje však zatiaľ nestačia na to, aby žiaden lekár túto skúsenosť svojmu pacientovi zopakoval a poskytol mu zaručený výsledok.

1908: Termín „kmeňová bunka“ (Stammzelle) navrhol na široké použitie ruský histológ Alexander Maximov (1874-1928). Opísal a dokázal krvotvorné kmeňové bunky pomocou metód svojej doby a práve pre ne bol tento pojem zavedený.
60. roky: Joseph Altman a Gopal D. Das () predložili vedecké dôkazy o neurogenéze dospelých, neustálej aktivite mozgových kmeňových buniek. Ich zistenia boli v rozpore s dogmou Ramóna y Cajala, že nervové bunky sa nerodia v dospelom tele a neboli široko publikované.
1963: Ernest McCulloch a James Till preukázali prítomnosť samoobnovujúcich sa buniek v kostnej dreni myši.
1968: bola preukázaná možnosť obnovenia krvotvorby u príjemcu po transplantácii kostnej drene. Transplantácia kostnej drene u osemročného chlapca vedie k uzdraveniu z ťažkej formy imunodeficiencie. Darcom bola sestra s kompatibilným súborom leukocytových antigénov (HLA).
1970: Alexander Yakovlevich Friedenstein izolovaný z kostnej drene morčatá, úspešne kultivovali a opísali bunky podobné fibroblastom, ktoré boli následne nazvané Multipotentné mezenchymálne stromálne bunky.
1978: V pupočníkovej krvi boli objavené hematopoetické kmeňové bunky.
1981: Myšie embryonálne bunky získali z embryoblastu (vnútorná bunková hmota blastocysty) vedci Martin Evans, Matthew Kaufman a nezávisle aj Gail R. Martin. Gail Martin sa pripisuje vymysleniu termínu embryonálna kmeňová bunka.
1988: Eliane Gluckman vykonala prvú úspešnú transplantáciu pupočníkovej krvi HSC u pacienta s Fanconiho anémiou. E. Gluckman dokázal, že použitie pupočníkovej krvi je účinné a bezpečné. Odvtedy sa pupočníková krv široko používa v transplantológii.
1992: získané nervové kmeňové bunky in vitro. Boli vyvinuté protokoly na ich kultiváciu vo forme neurosfér.
1992: prvá personalizovaná kolekcia kmeňových buniek. Profesor David Harris zmrazil kmeňové bunky z pupočníkovej krvi svojho prvorodeného syna. Dnes je David Harris riaditeľom najväčšej banky kmeňových buniek z pupočníkovej krvi na svete.
1987-1997: 10 rokov vo veku 45 rokov zdravotnícke strediská Vo svete bolo vykonaných 143 transplantácií pupočníkovej krvi.
1997: V Rusku bola vykonaná prvá operácia onkologického pacienta na transplantáciu kmeňových buniek z pupočníkovej krvi.
1998: James Thomson a jeho spolupracovníci na University of Wisconsin-Madison vyvinuli prvú líniu ľudských ESC.
1998: Prvá autológna transplantácia kmeňových buniek z pupočníkovej krvi na svete dievčaťu s neuroblastómom (nádor na mozgu). Celkový počet V tomto roku bolo doteraz vykonaných viac ako 600 operácií transplantácie pupočníkovej krvi.
1999: časopis Veda uznal objav embryonálnych kmeňových buniek za tretiu najvýznamnejšiu udalosť v biológii po rozlúštení dvojitej špirály DNA a Projekte ľudského genómu.
2000: bolo publikovaných množstvo článkov o plasticite kmeňových buniek zrelého organizmu, teda ich schopnosti diferencovať sa na bunkové zložky rôznych tkanív a orgánov.
2003: Journal of the National Academy of Sciences of the United States (PNAS USA) zverejnil správu, že po 15 rokoch skladovania v tekutom dusíku si kmeňové bunky z pupočníkovej krvi plne zachovávajú svoje biologické vlastnosti. Od tohto momentu sa kryogénne skladovanie kmeňových buniek začalo považovať za „biologické poistenie“. Svetová zbierka kmeňových buniek uložených v bankách dosiahla 72 000 vzoriek. K septembru 2003 bolo vo svete vykonaných už 2 592 transplantácií kmeňových buniek z pupočníkovej krvi, z toho 1 012 dospelým pacientom.
V období od roku 1996 do roku 2004 bolo vykonaných 392 autológnych (vlastných) transplantácií kmeňových buniek.
2005: Vedci z Kalifornskej univerzity v Irvine vstrekli ľudské nervové kmeňové bunky potkanom s traumatickým poranením miechy a boli schopní čiastočne obnoviť schopnosť potkanov pohybovať sa.
2005: zoznam chorôb, pri ktorých sa úspešne využila transplantácia kmeňových buniek, dosahuje niekoľko desiatok. Hlavným zameraním je liečba malígnych novotvarov, rôzne formy leukémia a iné ochorenia krvi. Existujú správy o úspešnej transplantácii kmeňových buniek pri ochoreniach kardiovaskulárneho a nervového systému. Rôzne výskumné centrá vykonávajú výskum o využití kmeňových buniek pri liečbe infarktu myokardu a srdcového zlyhania. Boli vyvinuté medzinárodné protokoly na liečbu roztrúsenej sklerózy. Hľadajú sa prístupy k liečbe mŕtvice, Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby.
August 2006: Časopis Cell publikuje štúdiu Kazutoshi Takahashi a Shinya Yamanaka o spôsobe návratu diferencovaných buniek do pluripotentného stavu. Začína sa éra indukovaných pluripotentných kmeňových buniek.
Január 2007: Vedci z Wake Forest University (Severná Karolína, USA) pod vedením Dr. Anthonyho Atalu z Harvardu oznámili objav nového typu kmeňových buniek nájdených v plodovej vode (plodová voda). Môžu byť potenciálnou náhradou za ESC vo výskume a terapii.
Jún 2007: Tri nezávislé výskumné skupiny oznámili, že zrelé bunky kože myší môžu byť preprogramované na ESC. V tom istom mesiaci vedec Shukhrat Mitalipov oznámil vytvorenie línie kmeňových buniek primátov prostredníctvom terapeutického klonovania.
November 2007: v časopise Bunka publikovali štúdiu Katsutoshi Takagashi a Shinya Yamanaka „Indukcia pluripotentných kmeňových buniek zo zrelých ľudských fibroblastov za určitých faktorov“ a v časopise Veda Bol publikovaný článok „Indukované pluripotentné kmeňové bunky odvodené z ľudských somatických buniek“ od Juninga Yu, ktorý napísal spolu s ďalšími vedcami z výskumnej skupiny Jamesa Thomsona. Je dokázané, že je možné indukovať takmer akúkoľvek zrelú ľudskú bunku a dať jej kmeňové vlastnosti, v dôsledku čoho nie je potrebné ničiť embryá v laboratóriu, hoci riziká karcinogenézy v súvislosti s génom Myc a retrovírusom je potrebné určiť prenos génov.
Január 2008: Robert Lanza a jeho kolegovia z Pokročilá bunková technológia a Kalifornská univerzita v San Franciscu vyrobili prvé ľudské ESC bez zničenia embrya.
Január 2008: Klonované ľudské blastocysty sa kultivujú prostredníctvom terapeutického klonovania.
Február 2008: pluripotentné kmeňové bunky pochádzajúce z myších pečene a žalúdka, tieto indukované bunky sú bližšie k embryonálnym ako predtým odvodené indukované kmeňové bunky a nie sú karcinogénne. Okrem toho gény potrebné na indukciu pluripotentných buniek nemusia byť umiestnené v špecifickej oblasti, čo uľahčuje vývoj technológií preprogramovania nevírusových buniek.
Marec 2008: bola prvýkrát publikovaná štúdia lekárov z Regenerative Sciences Institute o úspešnej regenerácii chrupavky v ľudskom kolennom kĺbe pomocou autológnych zrelých MSC.
Október 2008: Zabine Konrad a jej kolegovia z Tübingenu (Nemecko) získali pluripotentné kmeňové bunky zo spermatogoniálnych buniek zrelého ľudského semenníka kultiváciou in vitro s prídavkom FIL (leukemický inhibičný faktor).
30. október 2008: Embryonálne kmeňové bunky pochádzajúce z ľudských vlasov.
1. marec 2009: Andreas Nagy, Keisuke Kaji a ich kolegovia objavili spôsob, ako vyvinúť embryonálne kmeňové bunky z normálnych zrelých buniek pomocou inovatívnej technológie „zabalenia“ na dodanie špecifických génov do buniek na preprogramovanie bez rizika použitia vírusov. Gény sú umiestnené do buniek pomocou elektroporácie.
28. mája 2009: Kim Gwangsoo a jeho kolegovia z Harvardu oznámili, že vyvinuli spôsob, ako manipulovať s kožnými bunkami tak, aby produkovali indukované pluripotentné kmeňové bunky spôsobom špecifickým pre pacienta, pričom tvrdili, že je to „konečné riešenie problému s kmeňovými bunkami“.
2011: Izraelský vedec Inbar Friedrich Ben-Nun viedol tím vedcov, ktorí vyvinuli prvé kmeňové bunky z ohrozených živočíšnych druhov. Ide o prelom a vďaka nemu môžeme zachrániť druhy, ktorým hrozí vyhynutie.
2012: Dávať pacientom kmeňové bunky odobraté z ich vlastnej kostnej drene tri až sedem dní po infarkte je bezpečná, ale neúčinná liečba, podľa klinickej štúdie podporovanej americkým Národným inštitútom zdravia. Štúdie vykonané nemeckými odborníkmi na oddelení kardiológie v Hamburgu však ukázali pozitívne výsledky pri liečbe srdcového zlyhania, ale nie infarktu myokardu.

Vlastnosti

Všetky kmeňové bunky majú dve základné vlastnosti:

Sebaobnova, teda schopnosť zachovať nezmenený fenotyp po rozdelení (bez diferenciácie).
Potencia (diferenciačný potenciál), alebo schopnosť produkovať potomstvo vo forme špecializovaných typov buniek.

Samoaktualizácia

Existujú dva mechanizmy, ktoré udržujú populáciu kmeňových buniek v tele:

Asymetrické delenie, pri ktorom vzniká rovnaký pár buniek (jedna kmeňová bunka a jedna diferencovaná bunka).
Stochastické delenie: jedna kmeňová bunka sa delí na dve špecializovanejšie.

Diferenciačný potenciál

Diferenciačný potenciál alebo potencia kmeňových buniek je schopnosť produkovať určitý počet rôznych typov buniek. Podľa účinnosti sa kmeňové bunky delia do nasledujúcich skupín:

Totipotentné (omnipotentné) kmeňové bunky sa môžu diferencovať na bunky embryonálnych a extraembryonálnych tkanív, organizované do trojrozmerných spojených štruktúr (tkanivá, orgány, orgánové sústavy, telo). Z takýchto buniek môže vzniknúť plnohodnotný životaschopný organizmus. Patrí medzi ne oplodnené vajíčko alebo zygota. Bunky vytvorené počas prvých niekoľkých cyklov delenia zygoty sú tiež totipotentné u väčšiny druhov. Nepatria sem však napríklad škrkavky, ktorých zygota pri prvom delení stráca totipotenciu. V niektorých organizmoch môžu diferencované bunky získať aj totipotenciu. Odrezaná časť rastliny sa teda môže použiť na vypestovanie nového organizmu práve vďaka tejto vlastnosti.
Pluripotentné kmeňové bunky sú potomkami totipotentných kmeňových buniek a môžu viesť k vzniku takmer všetkých tkanív a orgánov, s výnimkou extraembryonálnych tkanív (napríklad placenty). Z týchto kmeňových buniek sa vyvinú tri zárodočné vrstvy: ektoderm, mezoderm a endoderm.
Z multipotentných kmeňových buniek vznikajú bunky rôznych tkanív, ale rozmanitosť ich typov je obmedzená v rámci jedinej zárodočnej vrstvy.

Oligopotentné bunky sa môžu diferencovať len na určité typy buniek s podobnými vlastnosťami. Patria sem napríklad bunky lymfoidnej a myeloidnej série, ktoré sa podieľajú na procese hematopoézy.
Unipotentné bunky (prekurzorové bunky, blastové bunky) sú nezrelé bunky, ktoré už nie sú kmeňovými bunkami, pretože môžu produkovať iba jeden typ buniek. Sú schopné opakovanej sebareprodukcie, čo z nich robí dlhodobý zdroj buniek jedného špecifického typu a odlišuje ich od nekmeňových buniek. Ich schopnosť rozmnožovania je však obmedzená určitú sumu delenia, čo ich tiež odlišuje od pravých kmeňových buniek. Progenitorové bunky zahŕňajú napríklad niektoré z myosatelitných buniek zapojených do tvorby kostrového a svalového tkaniva.

Klasifikácia

Kmeňové bunky možno rozdeliť do troch hlavných skupín v závislosti od zdroja ich produkcie: embryonálne, fetálne a postnatálne (kmeňové bunky dospelých).

Embryonálne kmeňové bunky

Klinické štúdie využívajúce ESC podliehajú špeciálnemu etickému preskúmaniu. V mnohých krajinách je výskum ESC obmedzený zákonom.

Jednou z hlavných nevýhod ESC je nemožnosť použitia autogénneho, teda vlastného materiálu na transplantáciu, keďže izolácia ESC z embrya je nezlučiteľná s jeho ďalším vývojom.

Fetálne kmeňové bunky

Postnatálne kmeňové bunky

Napriek tomu, že kmeňové bunky zo zrelého organizmu majú v porovnaní s embryonálnymi a fetálnymi kmeňovými bunkami menšiu potenciu, to znamená, že dokážu generovať menej rôznych typov buniek, etický aspekt ich výskumu a používania nevyvoláva vážne polemiky. Okrem toho možnosť použitia autogénneho materiálu zaisťuje účinnosť a bezpečnosť liečby. Dospelé kmeňové bunky možno rozdeliť do troch hlavných skupín: hematopoetické (hematopoetické), multipotentné mezenchymálne (stromálne) a tkanivovo špecifické progenitorové bunky. Niekedy sú bunky z pupočníkovej krvi zaradené do samostatnej skupiny, pretože sú najmenej diferencované zo všetkých buniek zrelého organizmu, to znamená, že majú najväčšiu potenciu. Pupočníková krv obsahuje predovšetkým krvotvorné kmeňové bunky, ako aj multipotentné mezenchymálne bunky, ale obsahuje aj ďalšie unikátne odrody kmeňových buniek, ktoré sú za určitých podmienok schopné diferenciácie na bunky rôznych orgánov a tkanív.

Hematopoetické kmeňové bunky

Pred použitím pupočníkovej krvi bola kostná dreň považovaná za hlavný zdroj HSC. Tento zdroj sa v transplantológii používa dodnes. HSC sa nachádzajú v kostnej dreni u dospelých, vrátane stehenných kostí, rebier, hrudnej kosti a iných kostí. Bunky možno získať priamo zo stehna pomocou ihly a injekčnej striekačky alebo z krvi po predbežnom ošetrení cytokínmi vrátane G-CSF (faktor stimulujúci kolónie granulocytov), ktorý podporuje uvoľňovanie buniek z kostnej drene.

Druhým, najdôležitejším a perspektívnym zdrojom HSC je pupočníková krv. Koncentrácia HSC v pupočníkovej krvi je desaťkrát vyššia ako v kostnej dreni. Okrem toho má tento zdroj množstvo výhod. Najdôležitejšie z nich:

Vek. Pupočníková krv sa odoberá v najskoršom štádiu života organizmu. HSC z pupočníkovej krvi sú maximálne aktívne, pretože neboli vystavené negatívnym vplyvom vonkajšie prostredie(infekčné choroby, nezdravá strava a pod.). HSC z pupočníkovej krvi sú schopné vytvoriť veľkú bunkovú populáciu v krátkom časovom období.
Kompatibilita. Použitie autológneho materiálu, teda vlastnej pupočníkovej krvi, zaručuje 100% kompatibilitu. Kompatibilita s bratmi a sestrami je do 25%, spravidla je možné použiť pupočníkovú krv aj na liečbu iných blízkych príbuzných. Pre porovnanie, pravdepodobnosť nájdenia vhodného darcu kmeňových buniek je od 1:1000 do 1:1000 000.

Multipotentné mezenchymálne stromálne bunky

Multipotentné mezenchymálne stromálne bunky (MMSC) sú multipotentné kmeňové bunky schopné diferenciácie na osteoblasty (kostné bunky), chondrocyty (bunky chrupavky) a adipocyty (tukové bunky).

Charakteristika embryonálnych kmeňových buniek

Kmeňové bunky a rakovina

Použitie v medicíne

V Rusku

Nariadením vlády Ruskej federácie z 23. decembra 2009 č. 2063-r bolo Ministerstvo zdravotníctva a sociálneho rozvoja Ruska, Ministerstvo priemyslu a obchodu Ruska a Ministerstvo školstva a vedy Ruska poverené rozvíjať a predkladať na zváženie Štátna duma Ruská federácia navrhuje zákon „O využívaní biomedicínskych technológií v lekárskej praxi“, ktorý upravuje medicínske využitie kmeňových buniek ako jednej z biomedicínskych technológií. Keďže návrh zákona vyvolal medzi verejnosťou a vedcami pobúrenie, poslali ho na prepracovanie a zatiaľ nebol prijatý.

1. júla 2010 Federálna služba pre dohľad nad zdravotnou starostlivosťou a sociálny vývoj vydal prvé povolenie na používanie novej medicínskej techniky FS č. 2010/255 (liečba vlastnými kmeňovými bunkami).

Federálna služba pre dohľad v zdravotníctve a sociálnom rozvoji vydala 3. februára 2011 povolenie na použitie novej medicínskej techniky FS č. 2011/002 (liečba darcovskými kmeňovými bunkami nasledujúcich patológií: zmeny kože tváre súvisiace s vekom druhý alebo tretí stupeň, prítomnosť kožného defektu rany, trofický vred, liečba alopécie, atrofické kožné lézie vrátane atrofických pruhov (strií), popáleniny, diabetická noha

Na Ukrajine

Dnes je na Ukrajine dovolené konať Klinické štúdie(Nariadenie Ministerstva zdravotníctva Ukrajiny č. 630 „O vykonávaní klinických skúšok kmeňových buniek“, 2007

Kmeňové bunky: mýty a realita

„Žiadna oblasť biológie pri svojom zrode nebola obklopená takou sieťou predsudkov, nepriateľstva a dezinterpretácií ako kmeňové bunky,“ hovorí zodpovedajúci člen Ruskej akadémie lekárskych vied, špecialista v oblasti lekárskej bunkovej biológie Vadim Sergejevič Repin ( Moskovské centrum pre biomedicínske technológie).

Hoci pojem „kmeňová bunka“ bol zavedený do biológie už v roku 1908, táto oblasť bunkovej biológie získala v poslednom desaťročí dvadsiateho storočia status veľkej vedy. V roku 1999 časopis Science uznal objav kmeňových buniek za tretiu najdôležitejšiu udalosť v biológii po rozlúštení dvojitej špirály DNA a Programe ľudského genómu. Jeden z objaviteľov štruktúry DNA, James Watson, komentujúci objav kmeňových buniek, poznamenal, že štruktúra kmeňovej bunky je jedinečná, pretože pod vplyvom vonkajších pokynov sa môže zmeniť na embryo alebo na rad špecializovaných somatické bunky.

Kmeňové bunky sú skutočne progenitormi všetkých typov buniek v tele bez výnimky. Sú schopné samoobnovy a čo je najdôležitejšie, pri procese delenia tvoria špecializované bunky rôznych tkanív. Všetky bunky v našom tele teda vznikajú z kmeňových buniek.

Kmeňové bunky obnovujú a nahrádzajú bunky stratené v dôsledku akéhokoľvek poškodenia vo všetkých orgánoch a tkanivách. Sú určené na obnovu a regeneráciu ľudského tela od okamihu jeho narodenia. Veda práve začína využívať potenciál kmeňových buniek. Vedci dúfajú, že v blízkej budúcnosti z nich vytvoria tkanivá a celé orgány, ktoré pacienti potrebujú na transplantáciu namiesto darcovských orgánov. Ich výhodou je, že sa dajú vypestovať z pacientových vlastných buniek a nespôsobia odmietnutie.

Medicínske potreby takéhoto materiálu sú prakticky neobmedzené. Len 10-20 percent ľudí sa vylieči vďaka úspešnej transplantácii orgánov. 70-80 percent pacientov zomiera bez liečby na čakacej listine na operáciu. Kmeňové bunky sa teda v istom zmysle skutočne môžu stať „náhradnými dielmi“ pre naše telo. Na to však nie je vôbec potrebné pestovať umelé embryá - kmeňové bunky sú obsiahnuté v tele každého dospelého človeka.

Odkiaľ pochádzajú kmeňové bunky?

Kmeňové bunky sa podľa pôvodu delia na embryonálne, fetálne, kmeňové bunky z pupočníkovej krvi a dospelé kmeňové bunky.

Zdrojom embryonálnych kmeňových buniek je blastocysta, embryo, ktoré vzniká do piateho dňa oplodnenia. Tieto kmeňové bunky sú schopné diferencovať sa na absolútne všetky typy buniek v dospelom tele. Tento zdroj kmeňových buniek má však svoje nevýhody. Po prvé, tieto bunky sú schopné spontánnej regenerácie do rakovinové bunky. Po druhé, svet ešte neizoloval bezpečnú líniu skutočne embryonálnych kmeňových buniek vhodných na klinické použitie.

Fetálne kmeňové bunky sa získavajú z potratového materiálu v 9-12 týždni tehotenstva. Okrem etického a právneho napätia je používanie nevyskúšaného abortívneho materiálu spojené s komplikáciami, ako je infekcia pacienta herpes vírusom, vírusová hepatitída a dokonca AIDS. Ak je materiál diagnostikovaný na vírusy, zvyšuje sa cena metódy, čo v konečnom dôsledku vedie k zvýšeniu nákladov na samotnú liečbu, ktorá môže byť v určitých prípadoch veľmi účinná.

Zdrojom kmeňových buniek je aj placentárna pupočníková krv odobratá po narodení dieťaťa. Táto krv je veľmi bohatá na kmeňové bunky. Odobratím tejto krvi a jej umiestnením do kryobanky kmeňových buniek sa môže neskôr použiť na obnovu takmer akéhokoľvek tkaniva a orgánov, ako aj na liečbu akýchkoľvek chorôb, vrátane rakoviny. Počet kmeňových buniek v pupočníkovej krvi však nie je dostatočne veľký a ich efektívne využitie je možné len raz pre dieťa do 10 rokov.

Najdostupnejším zdrojom kmeňových buniek je ľudská kostná dreň, pretože koncentrácia kmeňových buniek v nej je maximálna. V kostnej dreni sú dva typy kmeňových buniek: prvým sú krvotvorné kmeňové bunky, z ktorých sa tvoria úplne všetky krvinky, druhým sú mezenchymálne kmeňové bunky, ktoré regenerujú takmer všetky orgány a tkanivá.

Prečo sú potrebné kmeňové bunky?

Ak má človek svoje vlastné kmeňové bunky, prečo sa potom po poškodení nezregenerujú samotné orgány? Dôvodom je, že ako človek vyrastá, počet kmeňových buniek katastrofálne klesá: pri narodení - 1 kmeňová bunka sa nachádza na 10 tisíc, vo veku 20 - 25 - 1 zo 100 tisíc, o 30 - 1 z 300 tisíc. Do 50. roku života zostáva v tele len 1 kmeňová bunka na 500 tisíc a práve v tomto veku sa zvyčajne objavujú ochorenia ako ateroskleróza, angína, hypertenzia atď. Vyčerpanie zásob kmeňových buniek v dôsledku starnutia alebo ťažkých chorôb, ako aj narušenie mechanizmu ich uvoľňovania do krvi zbavuje telo jeho schopností. efektívna regenerácia, v dôsledku čoho sa vyčerpá životná činnosť určitých orgánov.

Zvýšenie počtu kmeňových buniek v tele vedie k intenzívnej regenerácii a obnove poškodených tkanív a chorých orgánov v dôsledku tvorby mladých, zdravých buniek namiesto stratených. Moderná medicína už takúto technológiu má – volá sa bunková terapia.

Čo je bunková terapia

Ľudské telo sa vyvíja až do veku 25 rokov, potom začína proces starnutia, keď každý deň človek zaznamenáva na svojom tele nie práve najpríjemnejšie zmeny. Zmeny súvisiace s vekom kože, zmeny v činnosti endokrinných a pohlavných žliaz, svalového tkaniva, imunitného a nervového systému sú tiež spojené s vyčerpaním kmeňových buniek. Na kompenzáciu tejto rezervy je potrebná bunková terapia. Zdraví ľudia Udržiavaciu liečbu nie je potrebné začať pred dosiahnutím veku 35 rokov. Naopak, zákrok sa odporúča každému, kto v akomkoľvek veku utrpel vážne ochorenie, úraz, popáleniny či otravu.

Ruská veda a medicína majú jeden z najlepších potenciálov v oblasti výskumu a aplikácie bunkovej terapie na svete. Prvé cielené vyhľadávanie v oblasti kmeňových buniek ľudskej kostnej drene sa začalo ako výsledok metodologického prelomu, ktorý uskutočnil Alexander Yakovlevich Friedenstein v polovici 70. rokov dvadsiateho storočia. V jeho laboratóriu bola najskôr získaná homogénna kultúra kmeňových buniek kostnej drene. Po ukončení delenia sa kmeňové bunky vplyvom kultivačných podmienok premenili na kosť, tuk, chrupavku, svalovinu resp. spojivové tkanivo. Priekopnícky vývoj A.Ya Friedensteina si získal medzinárodné uznanie.

V súčasnosti je možné pomocou terapeutickej transplantácie kmeňových buniek liečiť alebo použiť ako sprievodnú terapiu celý rad ochorení - cukrovka, ateroskleróza, ischemickej choroby srdcia, chronické choroby kĺbov, starých poranení, hepatitídy a cirhózy pečene, autoimunitné ochorenia, Alzheimerova a Parkinsonova choroba, syndróm chronickej únavy.

Pomocou bunkovej terapie sa rýchlo hoja popáleniny, rany, vredy a jazvy na koži, vykonáva sa rehabilitácia po mozgových príhodách a traumatických poraneniach mozgu, realizuje sa komplexný regeneračný program (zlepšenie funkčných schopností tela a kvality života) mezoterapia tváre, rúk, problémových (ochabnutých) partií a celého tela. Bunková terapia sa používa ako podporná liečba roztrúsenej sklerózy, sexuálnych patológií a neplodnosti u mužov a žien a rakoviny.

Samozrejme, použitie kmeňových buniek nie je všeliek. Ich použitie v onkológii teda nevedie k vyliečeniu rakoviny. Existuje však množstvo unikátnych programov zameraných na rehabilitáciu pacientov počas remisie a prestávok medzi chemoterapeutickými kurzami. Pacienti podstupujúci tento kurz oveľa lepšie znášajú všetky procedúry, znižuje sa počet komplikácií a je možné procedúry opakovať skôr. Šanca na úspech sa tak výrazne zvyšuje. Okrem toho majú kmeňové bunky aj preukázaný protirakovinový účinok: brzdia vývoj nádoru a aktivujú imunitný systém.

Ako prebieha bunková terapia?

Po vyšetrení a odbere testov je pacientovi ponúknuté darovanie krvi (kostnej drene), v ktorej je neustále prítomné určité množstvo kmeňových buniek. Moderné technológie umožňujú izolovať kmeňové bunky a potom tieto bunky pestovať v špeciálnom médiu v oveľa väčších množstvách. Na konci kultivačného procesu je pacientovi predpísaný individuálny priebeh zavádzania natívneho bunkového materiálu. Celá liečba prebieha ambulantne a nevyžaduje zmeny zaužívaného rytmu života.

Na odber vlastného bunkového materiálu je potrebná punkcia kostnej drene. Príprava na zákrok, samotná procedúra odberu kostnej drene a oddych po nej trvajú 1,5 hodiny (samotná procedúra netrvá dlhšie ako 20 minút), po 7 dňoch musí pacient prísť k lekárovi na úvodnú injekciu a následne navštíviť ho na následné injekcie podľa vypracovanej grafiky.

Zavedenie bunkového materiálu je bezbolestný zákrok vykonávaný ambulantne za sterilných podmienok. Bunkový materiál sa môže podávať intravenózne, intramuskulárne, intraartikulárne, subkutánne a tiež vo forme aplikácií v závislosti od spôsobu liečby a povahy ochorenia.

Priemerná dĺžka kurzu (v závislosti od zvoleného programu) je 2,5-3 mesiace. Okrem toho počiatočná fáza, pacient nemusí počas celého kurzu navštevovať lekára viac ako 1-2 krát týždenne.

Spravidla polovica všetkých pacientov má záujem o komplexný program regenerácie tela. Druhá polovica pacientov sú pacienti rôzneho veku, s rôznymi chorobami a ich komplikáciami – po ťažkých úrazoch, nehodách, mozgových príhodách, popáleninách, po operáciách, strese, kardiálnych komplikáciách.

Bunková terapia je budúcnosť moderná medicína, sa tento smer intenzívne rozvíja po celom svete. Je príjemné, že naša krajina v tejto oblasti nielenže nezaostáva za ostatnými krajinami, ale je v niečom aj pred nimi.

Pred viac ako 20 rokmi dosiahla úroveň rozvoja medicíny nebývalú výšku. Poprední lekári na celom svete začali liečbu kmeňovými bunkami zavádzať do praxe. Dodnes sa pomocou bunkových technológií podarilo zachrániť desaťtisíce životov a výrazne zmierniť stav pacientov trpiacich nevyliečiteľnými chorobami.

Kmeňové bunky - čo sú to?

Tento bunkový prvok je „stavebným materiálom“ celého organizmu. Práve rozdelením jednej kmeňovej bunky (zygoty) sa začína formovanie a vývoj ľudského tela.

Úspešný výsledok liečby kmeňovými bunkami je spôsobený ich schopnosťou sebaobnovy a rozvoja. Po rozdelení vznikajú dva typy buniek: tie, ktoré si zachovali svoje vlastnosti (nepodliehajú zmenám) a tie, ktoré sa transformujú na bunky tkanív a orgánov. To znamená, že niektoré bunky vždy zostávajú kmeňovými bunkami, zatiaľ čo iné dávajú život novým, ktoré tvoria telo.

Kmeňové bunky sú nositeľmi genetickej informácie a sú zodpovedné za proces regenerácie v organizme. K dnešnému dňu sa uskutočnili štúdie, ktorých výsledky naznačujú, že v blízkej budúcnosti bude liečba kmeňovými bunkami schopná uľaviť ľuďom od vážnych chorôb, ktoré nie sú prístupné medikamentóznej liečbe a chirurgickému zákroku.

Kde sa nachádzajú v tele?

Ľudské telo obsahuje viac ako 50 miliárd neustále sa obnovujúcich kmeňových buniek.

Hlavnými zdrojmi hlavného „stavebného materiálu“ sú:

Krv z pupočnej šnúry. Obsahuje najväčší počet kmeňových buniek. Biomateriál si zachováva svoje vlastnosti 20 rokov, počas ktorých je umiestnený v špeciálnom sklade. Na využívanie tejto služby musia rodičia pred narodením dieťaťa uzavrieť zmluvu s Bankou kmeňových buniek. Bunky z nich majú navyše lepšiu biologickú kompatibilitu, teda sú vhodné na transplantáciu blízkym príbuzným.

Červená kostná dreň je miestom kmeňových buniek u dospelých. Punkcia sa používa na odber biomateriálu, z ktorého sa umelo vypestujú nové kmeňové bunky a transplantujú sa človeku.
Mozog. Vlastniť vysoký stupeň transformácie, mozgové kmeňové bunky sa nepoužívajú v klinickej praxi. Je to spôsobené tým, že na ich extrakciu je potrebné úplne zničiť mozog.
Myokard. Liečba kmeňovými bunkami z nej získanými sa doteraz nepraktizovala.
Kožené. Zdroj kmeňových buniek v embryách aj dospelých. Bunky izolované z kože sa úspešne používajú na liečbu popálenín akéhokoľvek stupňa.
Stroma kostnej drene. Bunky majú vysokú schopnosť opraviť poškodené tkanivá a orgány krátko po transplantácii. Ich hlavnou výhodou je nízka pravdepodobnosť komplikácií po transplantácii.
Abortívny materiál. Kmeňové bunky sa izolujú z plodu pri umelom prerušení tehotenstva. V mnohých krajinách je tento postup zakázaný.
Plod prvého týždňa vnútromaternicového vývoja. Získavanie kmeňových buniek z embrya je v Rusku oficiálne zakázané, považuje sa to za útok na život ešte nenarodeného dieťaťa.

Najvyšší stupeň aktivity majú embryonálne bunky, ktoré sa transplantujú aj blízkym príbuzným. Bunky odobraté dospelému jedincovi sa transplantujú iba jemu a v porovnaní s embryonálnymi majú nižšiu aktivitu.

Ako fungujú

Pri najmenšom poškodení sú kmeňové bunky dodané krvou na miesto poranenia a spúšťajú proces regenerácie.

Každým rokom ich počet klesá a telo starne. U plodu v maternici je 1 kmeňová bunka na 10 000 transformovaných buniek a vo veku asi 60 - 70 rokov - na 8 miliónov buniek.

Aby sme sa zbavili obrovského množstva ochorení, človeku sa odoberá biomateriál, z ktorého sa izolujú kmeňové bunky. V laboratóriu sa množia a sú transplantované späť do ľudského tela.

Pokroky v bunkovej medicíne sú také úžasné, že umožňujú nasmerovať aktívne bunky do požadovaného orgánu, čím sa urýchľuje proces obnovy.

Aké choroby sa riešia?

Kmeňové bunky sú rozpoznané účinnými prostriedkami počas liečby:

poranenia hlavy a miecha;
popáleniny rôzneho stupňaťažkosť;
kardiovaskulárne poruchy;
veľký počet krvných chorôb;
imunodeficiencie;
následky chemoterapie a liečenie ožiarením pri liečbe onkologických ochorení.

V súčasnosti prebiehajú klinické štúdie na identifikáciu liečebného režimu s kmeňovými bunkami pre neuropsychiatrické poruchy, ochorenia pečene a pľúc a ischémiu dolných končatín.

Okrem toho sa táto metóda dobre osvedčila v kozmeteológii. Dermatologické problémy sa dajú úspešne liečiť kmeňovými bunkami, recenzie zákazníkov po procedúre sú plné potešenia: jazvy na koži miznú, akné, tmavé škvrny; pokožka vyzerá zdravo, hladko a dobre upravená.

Môžu sa liečiť aj zmeny súvisiace s vekom - pokožka sa stáva elastickou, vrásky sú vyhladené.

Krajiny používajúce kmeňové bunky

Výskum bunkovej technológie si vyžaduje značné vládne financovanie. Vzhľadom na relevantnosť testov sú hlavy mnohých štátov ochotné vyčleniť finančné prostriedky na rozvoj tejto oblasti.

Dnes sú popredné krajiny sveta, ktoré úspešne využívajú kmeňové bunky pri liečbe mnohých chorôb:

Izrael.
Švajčiarsko.
Južná Kórea.
Čína.
Japonsko.
Rusko.

Na celom svete existuje viac ako 200 oficiálne registrovaných bánk pupočníkovej krvi.

Liečba kmeňovými bunkami v Rusku

Väčšina ľudí radšej podstúpi liečbu kmeňovými bunkami v Moskve.

Jednou z najzákernejších chorôb súčasnosti, ťažko reagujúcou na štandardnú terapiu, je roztrúsená skleróza; Liečba kmeňovými bunkami v Moskve pre túto chorobu sa vykonáva od roku 2003 na Ruskej klinike kmeňových buniek. Z hľadiska počtu pacientov je klinika nepochybným lídrom.

Téma liečby sklerózy multiplex je aktuálnejšia ako kedykoľvek predtým – žiadna z existujúcich lieky nedokáže zastaviť progresiu ochorenia. V najlepšom prípade sa dočasné zlepšenie dá dosiahnuť liekmi. V Moskve sa opakovane konali konferencie - bola uznaná liečba roztrúsenej sklerózy pomocou kmeňových buniek najlepšia metóda bojovať s chorobou.

Okrem hlavnej kliniky hlavného mesta úspešne využívajú kmeňové bunky aj najväčšie centrá v Rusku:

"Najnovšia medicína", Moskva.
Klinika hematológie a ich. A. A. Maksimova, Moskva.
"Pokrovsky", Petrohrad.

cena

Cena liečby kmeňovými bunkami závisí od krajiny, kliniky a tiež od problému, ktorý pacienta zaujíma. V Rusku sa cena pohybuje od 300 do 600 tisíc rubľov, je to kvôli zložitosti práce, ale pravdepodobnosť úspešného výsledku liečby je oveľa vyššia ako pri štandardnej terapii.

Je dôležité pochopiť, že kmeňové bunky nie sú všeliekom na všetky choroby. Momentálne je s ich pomocou možné dosiahnuť lepšie výsledky ako pri klasickej liečbe. Snáď v blízkej budúcnosti výskum v tejto oblasti umožní vyvinúť metódu na liečbu v súčasnosti nevyliečiteľných chorôb kmeňovými bunkami.

Kmeňová bunka je nezrelá bunka schopná samoobnovy a vývoja na špecializované bunky tela. Miliardy buniek rastúceho organizmu (ľudského alebo zvieracieho) pochádzajú len z jednej bunky (zygoty), ktorá vzniká ako výsledok fúzie samčích a samičích gamét. Táto jediná bunka obsahuje nielen informácie o organizme, ale aj schému jeho postupného vývoja. Počas embryogenézy sa oplodnené vajíčko delí a dáva vznik bunkám, ktoré nemajú inú funkciu ako odovzdávanie genetického materiálu nasledujúcim bunkovým generáciám. Ide o embryonálne kmeňové bunky (ESC), ktorých genóm sa nachádza v „nulovom bode“; Mechanizmy určujúce špecializáciu ešte nie sú zapnuté, potenciálne sa z nich môžu vyvinúť akékoľvek bunky.

V dospelom tele sa kmeňové bunky nachádzajú najmä v kostnej dreni a vo veľmi malom množstve vo všetkých orgánoch a tkanivách. Poskytujú obnovu poškodených oblastí orgánov a tkanív. Kmeňové bunky, ktoré dostali signály od regulačných systémov o nejakom druhu „problému“, sa ponáhľajú cez krvný obeh do postihnutého orgánu. Dokážu obnoviť takmer akékoľvek poškodenie, pričom sa na mieste premenia na bunky potrebné pre telo (kosť, hladké svalstvo, pečeň, srdcový sval alebo aj nervové bunky) a stimulujú vnútorné rezervy tela na regeneráciu (obnovu) orgánu alebo tkaniva.

Vysoko diferencované bunky (kardiomyocyty, neuróny) sa prakticky nedelia, zatiaľ čo menej diferencované bunky – fibroblasty, hepatocyty si čiastočne zachovávajú schopnosť reprodukcie a za určitých podmienok sa delia a zvyšujú svoj počet. Vo všeobecnosti platí, že ak bunka dosiahla štádium diferenciácie, počet delení, ktoré môže podstúpiť, je obmedzený. Napríklad pre fibroblast je hranica delenia 50 delení, pre krvnú kmeňovú bunku - 100. Opísaný jav má veľký biologický význam: ak dôjde k rozpadu v genóme bunky, mutácia sa bude replikovať v obmedzenom množstve a nebude hrať hlavnú úlohu pre organizmus ako celok.

Telo dospelého je veľmi malé. Preto sa stáva, že telo už nie je schopné samo obnoviť stratené bunky: buď je lézia príliš veľká, alebo je telo oslabené, alebo už nie je rovnaký vek. Je možné pomôcť pacientovi zotaviť sa z cirhózy, mŕtvice, paralýzy, cukrovky a mnohých chorôb? nervový systém? Dnes sú vedci schopní nasmerovať kmeňové bunky „správnou cestou“. Vďaka pokroku v tejto oblasti bunkovej medicíny je terapeutické využitie kmeňových buniek prakticky neobmedzené.

Je známe, že každý človek pochádza z otca a matky, alebo skôr zo spojenia matkinho vajíčka a otcovej spermie v procese príjemnej zábavy. To znamená, že pôvod všetkého, čo máme - kože, svalov, vlasov, vnútorné orgány, vďačíme za to dvom bunkám spojeným do jednej - zygota.

Počas embryogenézy sa zygota delí a dáva vznik bunkám, ktoré nemajú žiadne iné funkcie okrem odovzdávania genetického materiálu nasledujúcim bunkovým generáciám. Sú to embryonálne kmeňové bunky. Genóm týchto nediferencovaných buniek je v „nulovom bode“; mechanizmy, ktoré určujú špecializáciu, ešte nie sú zapnuté. Sú to anonymné bunky, bunky „bez mena alebo priezviska“. Z nich sa vyvinú akékoľvek vysoko diferencované bunky tela (kardiomyocyty, neuróny atď.).

Po rozdelení zodpovednosti medzi sebou sa vysoko diferencované bunky uzavrú pre ďalšiu úpravu a možno ich iba „čítať“, každú v špecifickom formáte: nervová bunka je iba nervová bunka, ktorá sa nemôže podieľať na tvorbe. epitelové tkanivá alebo byť súčasťou myokardu atď. Bunky dospelého organizmu sú charakterizované kastou: každá skupina robí svoju prácu a nezasahuje do činnosti buniek inej skupiny. Zároveň sa niektorým kmeňovým bunkám stále darí unikať istote a zostávajú dostupné na ďalšiu úpravu len v prípadoch krajnej núdze. V závislosti od potrieb a ašpirácií sa môžu zmeniť na akúkoľvek vysoko diferencovanú bunku tela, to znamená, že kmeňové bunky sú univerzálnym stavebným materiálom, z ktorého vyrastá „čokoľvek“: z neurónov mozgu a krvné bunky do tkanivových buniek vystielajúcich črevá a iné vnútorné orgány.

Zbohom k ľudskému telu no, kmeňové bunky voľne a nezávisle „blúdia“ po jej priestore a donekonečna sa duplikujú pod vplyvom určitého génu. Sú nezamestnaní. A len čo kmeňové bunky dostanú genetický signál z „výmeny práce“ (problém, poškodenie tkaniva alebo orgánu), vrhnú sa krvným obehom do postihnutého orgánu. Dokážu nájsť takmer akékoľvek poškodenie, na mieste sa premenia na bunky potrebné pre telo (kosť, hladké svalstvo, pečeň, nerv).

Ľudské telo obsahuje približne 50 miliárd kmeňových buniek, ktoré sa pravidelne obnovujú. V priebehu rokov počet takýchto živých „tehiel“ klesá - stále viac sa pre ne hľadá a nemá ich kto nahradiť. Vo veku 20 rokov začínajú miznúť a vo veku 70 rokov ich zostáva veľmi málo. Navyše, kmeňové bunky staršieho jedinca už nie sú také univerzálne – stále sa môžu premeniť na krvinky, ale už sa nemôžu zmeniť na nervové bunky. V tomto ohľade sa v starobe človek začína podobať sušenému ovociu.

Umelé zavádzanie kmeňových buniek do tela pomáha nahradiť lenivé, staré alebo choré bunky tela, aby mohol pokračovať v aktívnom živote. Vedci už dnes dokážu získať kmeňové bunky, kultivovať ich a nasmerovať ich na „správnu cestu“. Pokrok v oblasti bunkovej medicíny robí možnosti terapeutického využitia kmeňových buniek takmer neobmedzené. Existuje skutočná nádej na vyliečenie obrovského množstva rôznych chorôb.

Aké zdroje kmeňových buniek sa dnes na tieto účely využívajú? „Záchrana topiacich sa je dielom samotných topiacich sa ľudí,“ takže človek sa môže stať sám sebe darcom kmeňových buniek. Najväčší počet z nich sa nachádza v kostnej dreni panvy. Stromálne kmeňové bunky sa odtiaľ extrahujú pomocou punkcie. Potom sa v laboratórnych podmienkach špeciálnym spôsobom zmobilizujú, postavia a zavedú späť do tela, kde sa za účasti špeciálnych signálnych látok posielajú na „boľavé miesto“. Treba poznamenať, že kolónie môžu byť pestované aj z jednej stromálnej bunky. A úplne neuveriteľná metamorfóza - stromálne kmeňové bunky dokážu tak „zabudnúť“ na svoj pôvod v kostnej dreni, že sa pod vplyvom určitých faktorov premenia na nervové bunky (neuróny) alebo bunky srdcového svalu.

Ukázalo sa, že 2 týždne po pridaní špeciálnej signalizačnej látky do kultúry stromálnych buniek už pozostávajú z 80% neurónov. 90 % stromálnych buniek zavedených do zóny infarktu sa úplne premení na bunky srdcového svalu, čím sa takmer úplne obnoví funkcia myokardu. Stromálne bunky dospelého organizmu však majú obmedzenú funkčnosť, to znamená, že ich možná tkanivová špecializácia je obmedzená do jedného alebo druhého stupňa. Okrem toho sú všetky dospelé kmeňové bunky katalogizované a vybavené špeciálnou pečiatkou: „moje“. Takže darcovstvo v tejto oblasti je spojené so vznikom konfrontácie nazývanej „štep proti hostiteľovi“.
Druhým zdrojom kmeňových buniek je pupočníková krv odobratá po narodení dieťaťa. Táto krv je veľmi bohatá na kmeňové bunky. Odobratím tejto krvi z pupočnej šnúry dieťaťa a jej umiestnením do kryobanky (špeciálne úložisko) možno kmeňové bunky následne použiť na obnovu takmer akéhokoľvek tkaniva a orgánu tohto jedinca. Je tiež možné použiť tieto kmeňové bunky na liečbu iných pacientov za predpokladu, že sú kompatibilné s antigénom. Americkí vedci získali kmeňové bunky z ľudskej placenty (tam je ich počet 10-krát väčší ako v pupočníkovej krvi), ktoré sú schopné premeny na kožné, krvné, svalové a nervové bunky. Vytvorenie skladu pupočníkovej krvi a placentárneho materiálu je však nákladné. V Rusku takéto kryobanky prakticky neexistujú.

Zdrojom iného typu kmeňových buniek, fetálnych kmeňových buniek, je abortívny materiál z 9. – 12. týždňa tehotenstva. Tento zdroj je jednoznačne najpoužívanejší. Ale okrem etického a právneho napätia môžu fetálne bunky niekedy spôsobiť odmietnutie transplantátu. Okrem toho pri použití netestovaného abortívneho materiálu hrozí infikovanie pacienta. vírusová hepatitída, AIDS, cytomegalovírus a pod.. Ak je materiál diagnostikovaný na vírusy, cena metódy sa zvyšuje, čo v konečnom dôsledku vedie k zvýšeniu nákladov na samotnú liečbu.

Zdrojom kmeňových buniek môže byť sliznica nosohltanu. Dominujú v ňom čiastočne špecializované kmeňové bunky, ktoré sa dokážu transformovať na bunky nervového tkaniva – neuróny a gliové bunky. Tieto bunky sú vhodné na liečbu chorôb mozgu a miechy. Použiteľnosť týchto buniek na nahradenie iných ako nervových buniek si však vyžaduje ďalší výskum. Okrem toho je ťažba a skladovanie tohto materiálu pomerne náročné na prácu.

Mezenchymálne kmeňové bunky sa nachádzajú v tuku, chrupavke, svalové tkanivo. V súčasnosti je veľmi perspektívna izolácia týchto buniek z tukového tkaniva získaného liposukciou.

A napokon ďalším zdrojom kmeňových buniek je blastocysta, ktorá vzniká 5. – 6. deň oplodnenia. Sú to embryonálne kmeňové bunky. Sú najuniverzálnejšie v porovnaní s dospelými kmeňovými bunkami a sú schopné diferencovať sa na absolútne všetky typy buniek v tele. Z pozitívnej stránky Použitie týchto univerzálnych kmeňových buniek by sa malo brať do úvahy tým, že neobsahujú pečiatku „moje“: bunky nepatria nikomu a nevykonávajú žiadne špeciálne funkcie, a preto po zavedení nedochádza k žiadnej odmietavej reakcii. vyskytuje. Aj keď sú embryonálne kmeňové bunky odobraté z iného organizmu, nie sú odmietnuté, pretože na ich povrchu ešte nie sú žiadne histokompatibilné antigény.

Embryonálna kmeňová bunka je mäkká a ohybná ako plastelína a na rozdiel od dospelých kmeňových buniek sa môže premeniť na „čokoľvek“ bez akýchkoľvek obmedzení. Embryonálna kmeňová bunka má navyše unikátny systém sebakontroly: aktívne sa rozmnožuje, no akonáhle sa pri delení vyskytne chyba, bunka dostane príkaz spáchať samovraždu. Takže hrozba rakoviny pri použití embryonálnych kmeňových buniek je nepravdepodobná. Tento zdroj kmeňových buniek má však svoje nevýhody: po prvé, v Rusku neexistuje zber ľudských kmeňových buniek a po druhé, použitie embryonálneho materiálu je negatívne vnímané náboženskými a konzervatívnymi občanmi, pretože zdrojom takýchto buniek sú lekárske potraty. .

Odporcovia embryonálnej bunkovej terapie považujú používanie potratených plodov za neetické, označujú to za útok na ľudský život, aj keď tento nesformovaný život niekoho zachráni pred istou smrťou. Odporcovia metódy sa domnievajú, že využitie ľudských embryí na získanie kmeňových buniek môže dotlačiť ženy k určitému druhu podnikania – potratu s cieľom získať peniaze výmenou za embryo, najmä preto, že transplantácia kmeňových buniek je dnes považovaná za jednu z najsľubnejších v lekárskeho priemyslu.

Vyššie uvedené podnietilo vedcov, aby začali študovať kmeňové bunky získané z 3-týždňového embrya čiernej ovce. Špecialisti z kliniky Medileen zverejnili štúdie potvrdzujúce ich pluripotenciu, t.j. schopnosť vytvárať mnohé, ale nie všetky typy buniek. Kmeňové bunky izolované z embrya čiernej ovce sú za určitých podmienok kultivácie schopné diferencovať sa najskôr na nervové bunky a potom na astrocyty. Pri transplantácii čerstvo izolovaných ovčích buniek pacientom s zlyhanie pečene Ukázalo sa, že darcovské bunky sa aktívne prihojujú a diferencujú na hepatocyty. Úroveň repopulácie pečene príjemcu bola 81 %. Aktívne fungovanie týchto buniek bolo v tomto prípade pozorované viac ako rok so stabilnou úrovňou syntézy albumínu. Koncentrácia kmeňových buniek v cieľových orgánoch je 60–87 %. Takéto štúdie vyvracajú názor mnohých domácich vedcov o nemožnosti vštepiť tieto embryonálne kmeňové bunky ľuďom.

Treba zdôrazniť, že spomínané kmeňové bunky pochádzajú z „čistej línie“ zvierat: mnohé generácie tohto druhu sa pestujú v laboratórnych podmienkach a prešli serióznou kontrolou, aby sa zabezpečilo, že nenesú baktérie a vírusy, ako aj imunitu. a dedičné choroby. Tieto kmeňové bunky nemajú druhovú špecifickosť (druhové antigény) a nespôsobujú imunitné odmietnutie. Kvalita transplantátu pri použití ovčích embryonálnych kmeňových buniek je zvýšená vďaka tomu, že sú obohatené o „signalizačné činidlá“ (tzv. smerový faktor). Výsledkom je, že kmeňové bunky sú schopné komunikovať iba s určitý typ poškodené tkanivá, pri poškodení obnovuje ich funkciu. Všetky vyššie uvedené nám umožňujú hovoriť ešte o jednom sľubný smer bunková terapia pri liečbe závažných degeneratívnych ochorení.