Выбрать страницу

Возможное использование стволовых клеток

Если исследователи смогут найти надежный способ дифференциации эмбриональных стволовых клеток, они смогут использовать клетки для лечения определенных заболеваний. Например, заставляя эмбриональные стволовые клетки переключаться на клетки, продуцирующие инсулин, они могут имплантировать клетки людям с диабетом 1 типа.

Другие заболевания, которые можно лечить с помощью эмбриональных стволовых клеток, включают:

  • Травматическое повреждение спинного мозга
  • Инсульт
  • Сильные ожоги
  • Ревматоидный артрит
  • Болезнь сердца
  • Потеря слуха
  • Заболевание сетчатки
  • Болезнь Хантингтона
  • болезнь Паркинсона

Калифорнийское агентство стволовых клеток предоставляет подробный список программ лечения заболеваний и клинических испытаний, которые в настоящее время проводятся в области исследования стволовых клеток. Примеры этих проектов включают:

  1. Введение модифицированных стволовых клеток непосредственно в мозг после инсульта
  2. Используйте стволовые клетки для замены поврежденных клеток внутреннего уха, которые улавливают звук и помогают восстановить слух.
  3. Модифицируйте гены стволовых клеток, чтобы сделать их устойчивыми к заболеваниям, таким как СПИД, а затем вводить их людям с этим заболеванием.
  4. Трансплантация стволовых клеток для восстановления хрупких костей людям с остеопорозом
  5. Используйте стволовые клетки для тестирования новых лекарств

Исследователи также используют разрозненные стволовые клетки для проверки безопасности и эффективности новых лекарств, и преимущество этой процедуры заключается в том, что тестирование лекарств на стволовых клетках человека устраняет необходимость их тестирования на животных.

Каковы потенциальные возможности использования стволовых клеток человека

Есть много способов использования стволовых клеток человека в исследованиях и различных методах лечения. Исследования эмбриональных стволовых клеток человека дадут информацию о сложных событиях, происходящих в процессе развития человека. Основная цель этой работы – определить, как недифференцированные стволовые клетки превращаются в дифференцированные клетки, из которых состоят различные ткани и органы тела. Ученые знают, что в этом процессе важно включать и выключать гены. Некоторые из наиболее серьезных заболеваний, такие как рак и врожденные дефекты, возникают из-за деления клеток и аномальной дифференцировки. Более полное понимание генетического и молекулярного контроля этих процессов может дать информацию о том, как развиваются эти заболевания, и предложить новые стратегии лечения. Ожидается, что контроль клеточной пролиферации и дифференцировки потребует дополнительных фундаментальных исследований молекулярных и генетических сигналов, которые регулируют деление и специализацию клеток. Хотя недавние разработки с iPS-клетками указывают на некоторые специфические факторы, которые могут быть задействованы, необходимо разработать методы для безопасного введения этих факторов в клетки и контроля процессов, вызванных этими факторами.

Стволовые клетки человека в настоящее время используются для тестирования новых лекарств, поскольку новые лекарства проверяются на безопасность на дифференцированных клетках, полученных из линий клеток человека с множественной емкостью. Другие типы клеточных линий уже давно используют их таким образом. Например, линии раковых клеток используются для исследования потенциальных противоопухолевых препаратов.

Доступность стволовых клеток с разной емкостью также позволит тестировать лекарства на более широком спектре типов клеток. Однако для эффективного изучения лекарств условия должны быть идентичными при сравнении разных лекарств. Следовательно, ученые должны иметь возможность точно контролировать дифференциацию стволовых клеток до определенного типа клеток, на которых будут тестироваться лекарства.

Для некоторых типов клеток и тканей текущие знания о сигналах, которые контролируют дифференцировку, не сводятся к способности имитировать эти условия специально для создания чистых групп отдельных клеток для каждого тестируемого лекарства.

Возможно, наиболее важным возможным применением стволовых клеток человека является создание клеток и тканей, которые можно использовать в клеточной терапии. Сегодня пожертвованные органы и ткани часто используются для замены больных или разрушенных тканей, но потребность в трансплантируемых тканях и органах намного превышает доступное количество. Стволовые клетки, ориентированные на дифференцировку в определенные типы клеток, поэтому обеспечивают возможность обеспечения возобновляемого источника альтернативных клеток и тканей для лечения заболеваний, включая дегенерацию желтого пятна, травмы спинного мозга, инсульт, ожоги, болезни сердца, диабет, остеопороз и т. Д. ревматоидный артрит.

Например, может стать возможным генерировать здоровые клетки сердечной мышцы в лаборатории, а затем имплантировать эти клетки пациентам с хроническими сердечными заболеваниями. Предварительные исследования на мышах и других животных показывают, что аденоидные клетки костного мозга, имплантированные в поврежденное сердце, могут иметь положительный эффект. Обладают ли эти клетки способностью генерировать клетки миокарда или стимулировать рост новых кровеносных сосудов, воспроизводящих ткань сердца, или помогают другим механизмом, который активно исследуется.

Например, инъецированные клетки могут восстанавливаться, секретируя факторы роста, а не сливаясь с сердцем. Многообещающие результаты исследований на животных послужили основой для небольшого числа поисковых исследований на людях.

Другие недавние исследования систем клеточной трансплантации предполагают, что возможно направить дифференцировку эмбриональных стволовых клеток или взрослых клеток костного мозга в клетки миокарда.

Могут ли стволовые клетки вылечить инфицированное сердце?

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), которые включают гипертонию, ишемическую болезнь сердца, инсульт и застойную сердечную недостаточность, классифицируются как ведущая причина смерти в Соединенных Штатах каждый год с 1900 года, за исключением 1918 года, когда страна пострадала от эпидемии гриппа. Приблизительно 2600 американцев умирают от сердечно-сосудистых заболеваний каждый день, один человек каждые 34 секунды. Из-за старения населения и недавнего относительно большого увеличения распространенности факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания станут серьезной проблемой для здоровья в 21 веке.

Сердечные и сосудистые заболевания могут лишать сердечную ткань кислорода, тем самым убивая клетки сердечной мышцы, что приводит к ряду неблагоприятных событий, включая образование рубцовой ткани, увеличение кровотока и способности к давлению, а также чрезмерное расширение жизнеспособных сердечных клеток, которые пытаются поддерживать сердечный выброс, ведущий к сердечной недостаточности и смерти. Таким образом, восстановление поврежденной ткани миокарда путем восстановления или регенерации является потенциально новой стратегией лечения сердечной недостаточности.

Использование эмбриональных стволовых клеток, полученных от взрослых, для восстановления сердца – активная область исследований. Ряд типов стволовых клеток, включая эмбриональные стволовые клетки (ES), сердечные стволовые клетки, которые естественным образом присутствуют в сердце, мышечные клетки (мышечные стволовые клетки) и клетки, полученные из костного мозга, включая мезотелиому (клетки, полученные из костного мозга, которые повышают к тканям, таким как мышцы, кости, сухожилия и связки) Жировая ткань, эндотелиальные сульфатные клетки (клетки, которые ведут к внутренней оболочке кровеносных сосудов) и клетки пуповинной крови были исследованы как потенциальные источники регенерации поврежденной ткани сердца поскольку все они были исследованы на моделях крыс, некоторые из которых были протестированы на более крупных моделях животных, таких как свиньи.

Некоторые небольшие исследования были также проведены на людях, обычно у пациентов, перенесших операцию на открытом сердце. Было показано, что многие из этих стволовых клеток, которые вводятся в кровоток или непосредственно в пораженную ткань сердца, улучшают работу сердца и / или стимулируют образование новых капилляров. Механизм этого восстановления остается спорным, и стволовые клетки, вероятно, регенерируют сердечную ткань несколькими путями. Однако кластеры клеток, испытанные в этих испытаниях, сильно различаются, как и условия их очистки и применения.

Хотя необходимы дополнительные исследования для оценки целостности этого подхода и повышения его эффективности, эти предварительные клинические испытания показывают, как в один прекрасный день клетки могут быть использованы для восстановления поврежденной ткани сердца, тем самым снижая частоту или подверженность сердечным и сосудистым заболеваниям.

У людей с диабетом 1 типа клетки поджелудочной железы, которые обычно вырабатывают инсулин, разрушаются иммунной системой пациента. Новые исследования показывают, что дифференциация эмбриональных стволовых клеток человека может быть направлена ​​при трансплантации клеток с образованием инсулин-продуцирующих клеток, которые в конечном итоге могут быть использованы при трансплантации для людей с диабетом этого типа.

Чтобы выполнить обещание о новых клеточных методах лечения таких широко распространенных и изнурительных заболеваний, ученые должны уметь обрабатывать стволовые клетки, чтобы они обладали необходимыми характеристиками для успешной дифференциации и трансплантации. Ниже приведен список шагов для успешного лечения на основе клеток, которые ученым придется научиться контролировать, чтобы эти методы лечения стали реальностью. Чтобы использовать стволовые клетки для имплантации, их необходимо делать часто, чтобы:

  • Широкомасштабное размножение и создание достаточного количества клеток для создания тканей.
  • Дифференциация по типу (типам) искомой клетки.
  • Выжить у реципиента после трансплантации.
  • Интеграция в окружающие ткани после трансплантации.
  • Чтобы правильно функционировать на протяжении всей жизни получателя.
  • Избегайте причинения вреда получателю любым способом.

Кроме того, чтобы избежать проблемы иммунного отторжения, ученые экспериментируют с различными исследовательскими стратегиями для создания ткани, которая не будет отторгнута.

Подводя итог, можно сказать, что стволовые клетки открывают многообещающие перспективы для лечения в будущем, но все еще существуют значительные технические препятствия, которые можно будет преодолеть только через годы интенсивных исследований.

Что стимулируют стволовые клетки?

Стволовые клетки, индуцированные множественной емкостью (ИПСК), представляют собой взрослые клетки, которые были генетически перепрограммированы в эмбриональное состояние, подобное клеткам СТМ, заставляя их экспрессировать гены и факторы, важные для поддержания специфических характеристик эмбриональных стволовых клеток. Хотя эти клетки соответствуют определенным критериям для клеток с множественной емкостью, неизвестно, отличаются ли стволовые клетки с множественной емкостью и эмбриональные клетки клинически важными способами.

Об испытаниях на мышах с использованием ИПСК впервые было объявлено в 2006 году, а в конце 2007 года впервые было сообщено о многоцелевых клетках человека. Мышиные стволовые клетки с множественной емкостью демонстрируют важные свойства многопрофильных клеток, включая экспрессию маркеров стволовых клеток, образование опухоли, содержащие клетки из трех бактериальных слоев, и способность вносить вклад во многие различные ткани при введении в эмбрионы мыши на очень ранней стадии развития. Мультифункциональные индуцированные стволовые клетки также являются человеческими маркерами и способны генерировать отдельные клетки для всех трех бактериальных слоев.

Несмотря на потребность в дополнительных исследованиях, ИПСК уже являются полезными инструментами для разработки лекарств и моделирования заболеваний, и ученые надеются использовать их в медицине трансплантации органов.

В настоящее время вирусы используются для введения агентов перепрограммирования во взрослые клетки, и этот процесс необходимо тщательно контролировать и тестировать, прежде чем технология приведет к эффективному лечению людей. В исследованиях на животных вирус, используемый для введения факторов стволовых клеток, иногда вызывает рак. В настоящее время исследователи изучают невирусные стратегии доставки. Однако это революционное открытие создало новый мощный способ «устранить дискриминацию» с клеток, судьба которых предполагалась ранее.

Кроме того, ткани, полученные из ИПСК, будут почти идентичны клеточному донору, что позволит избежать отторжения иммунной системой. Стратегия iPSC создает стволовые клетки с множественной емкостью наряду с исследованиями других типов клеток с множественной емкостью, которые помогут исследователям научиться перепрограммировать клетки для восстановления поврежденных тканей в организме человека.