Регенеративная медицина - Regenerative medicine

Колония эмбриональных стволовых клеток человека

Регенеративная медицина занимается «процессом замены, инженерии или регенерации клеток, тканей или органов человека или животных для восстановления или восстановления нормального функционирования». Эта область открывает перспективы для инженерии поврежденных тканей и органов путем стимулирования собственных восстановительных механизмов организма для функционального исцеления ранее непоправимых тканей или органов.

Регенеративная медицина также включает возможность выращивания тканей и органов в лаборатории и имплантации их, когда организм не может исцелить себя. Когда источником клеток для регенерированного органа является собственная ткань или клетки пациента, проблема отторжения трансплантата органа из-за иммунологического несоответствия устраняется. Такой подход может облегчить проблему нехватки органов, доступных для донорства.

Некоторые из биомедицинских подходов в области регенеративной медицины могут включать использование стволовых клеток . Примеры включают инъекцию стволовых клеток или клеток- предшественников, полученных путем направленной дифференцировки ( клеточная терапия ); индукция регенерации биологически активными молекулами, вводимыми отдельно или в виде секреции введенными клетками (иммуномодулирующая терапия); и трансплантация от в пробирке выращенных органов и тканей ( тканевая инженерия ).

История

Древние греки предположили, можно ли регенерировать части тела в 700-х годах до нашей эры. Кожную трансплантацию, изобретенную в конце 19 века, можно рассматривать как самую раннюю крупную попытку воссоздать ткани тела для восстановления структуры и функций. Достижения в области трансплантации частей тела в 20 веке еще больше подтолкнули теорию о том, что части тела могут регенерировать и выращивать новые клетки. Эти достижения привели к тканевой инженерии, и в этой области исследования регенеративной медицины расширились и начали укрепляться. Это началось с клеточной терапии, которая привела к широко проводимым сегодня исследованиям стволовых клеток.

Первые клеточные методы лечения были предназначены для замедления процесса старения. Это началось в 1930-х годах с Пола Ниханса, швейцарского врача, который, как известно, лечил известных исторических личностей, таких как Папа Пий XII, Чарли Чаплин и король Саудовской Аравии Ибн Сауд. Ниханс вводил своим пациентам клетки молодых животных (обычно ягнят или телят), пытаясь их омолодить. В 1956 году был разработан более сложный способ лечения лейкемии путем введения костного мозга здорового человека пациенту с лейкемией. Этот процесс работал в основном из-за того, что и донор, и получатель в данном случае были однояйцевыми близнецами. В настоящее время костный мозг можно брать у людей, которые достаточно похожи на пациентов, которым нужны клетки для предотвращения отторжения.

Термин «регенеративная медицина» впервые был использован Леландом Кайзером в статье об управлении больницей в 1992 году. Статья Кайзера завершается серией коротких абзацев о технологиях будущего, которые повлияют на больницы. В одном абзаце было выделено жирным шрифтом заголовок «Регенеративная медицина» и говорилось: «Будет развиваться новая отрасль медицины, которая будет пытаться изменить течение хронических заболеваний и во многих случаях будет восстанавливать утомленные и неисправные системы органов».

Этот термин был введен в массовую культуру в 1999 году Уильямом А. Хазелтином, когда он ввел термин во время конференции на озере Комо, чтобы описать вмешательства, которые восстанавливают нормальное функционирование того, что было повреждено болезнью, повреждено травмой или изношено временем. . Хазелтин был проинформирован о проекте по выделению человеческих эмбриональных стволовых клеток и эмбриональных половых клеток в Geron Corporation в сотрудничестве с исследователями из Университета Висконсин-Мэдисон и Медицинской школы Джонса Хопкинса . Он признал, что уникальная способность этих клеток дифференцироваться во все типы клеток человеческого тела ( плюрипотентность ) может стать новым видом регенеративной терапии. Объясняя новый класс методов лечения, которые могут обеспечить такие клетки, он использовал термин «регенеративная медицина» в том виде, в котором он используется сегодня: «подход к терапии, который ... использует человеческие гены, белки и клетки для повторного роста, восстановление или обеспечение механической замены тканей, которые были повреждены травмой, повреждены болезнью или изношены временем »и« предлагает перспективу излечения болезней, которые сегодня не поддаются эффективному лечению, включая те, которые связаны со старением ».

Позже Хазелтин объяснил, что регенеративная медицина признает реальность того, что большинство людей, независимо от того, какое у них заболевание или какое лечение им требуется, просто хотят вернуть себе нормальное здоровье. Разработанное для широкого применения, первоначальное определение включает терапию клетками и стволовыми клетками, генную терапию, тканевую инженерию, геномную медицину, персонализированную медицину, биомеханическое протезирование, рекомбинантные белки и лечение антителами. Он также включает более знакомую химическую фармакопею - короче говоря, любое вмешательство, которое возвращает человека к нормальному здоровью. Термин «регенеративная медицина» не только служит сокращением для широкого спектра технологий и методов лечения, но и удобен для пациентов. Это решает проблему сбивания с толку или запугивания пациентов с помощью языка.

Термин «регенеративная медицина» все чаще ассоциируется с исследованиями в области лечения стволовыми клетками. Некоторые академические программы и кафедры сохраняют исходное более широкое определение, в то время как другие используют его для описания работы по исследованию стволовых клеток.

С 1995 по 1998 год Майкл Д. Уэст , доктор философии, организовал и руководил исследованиями между корпорацией Geron и ее научными сотрудниками Джеймсом Томсоном из Университета Висконсин-Мэдисон и Джоном Гирхартом из Университета Джона Хопкинса, которые привели к первому выделению эмбрионального ствола человека и эмбриональные половые клетки человека соответственно.

В марте 2000 года Хазелтин, Энтони Атала , доктор медицины, Майкл Д. Уэст, доктор философии, и другие ведущие исследователи основали E-Biomed: The Journal of Regenerative Medicine . Рецензируемый журнал способствовал обсуждению регенеративной медицины, публикуя новаторские исследования в области лечения стволовыми клетками, генной терапии, тканевой инженерии и биомеханического протезирования. Общество регенеративной медицины, позже переименованное в Общество регенеративной медицины и биологии стволовых клеток, служило той же цели, создавая сообщество единомышленников со всего мира.

В июне 2008 года в Клинической больнице Барселоны профессор Паоло Маккиарини и его команда из Университета Барселоны выполнили первую трансплантацию тканевой инженерии трахеи (дыхательной трубы). Взрослые стволовые клетки были извлечены из костного мозга пациента, выросли в большую популяцию и превратились в хрящевые клетки или хондроциты с использованием адаптивного метода, первоначально разработанного для лечения остеоартрита. Затем команда засеяла недавно выросшие хондроциты, а также эпителиальные клетки в децеллюляризованный (свободный от донорских клеток) сегмент трахеи, который был подарен 51-летним донором трансплантата, который умер от кровоизлияния в мозг. После четырех дней посева трансплантат был использован для замены левого главного бронха пациента. Через месяц биопсия выявила местное кровотечение, что свидетельствует о том, что кровеносные сосуды уже успешно выросли.

В 2009 году был основан Фонд SENS , заявленная цель которого заключалась в «применении регенеративной медицины, включающей восстановление живых клеток и внеклеточного материала in situ, для лечения заболеваний и инвалидности, связанных со старением». В 2012 году профессор Паоло Маккиарини и его команда улучшили имплант 2008 года, пересадив лабораторную трахею, засеянную собственными клетками пациента.

12 сентября 2014 года хирурги из больницы Института биомедицинских исследований и инноваций в Кобе, Япония, трансплантировали слой клеток пигментного эпителия сетчатки размером 1,3 на 3,0 миллиметра, которые были дифференцированы от iPS-клеток посредством направленной дифференцировки , в глаз пожилого человека. женщина, страдающая возрастной дегенерацией желтого пятна .

В 2016 году Паоло Маккиарини был уволен из Каролинского университета в Швеции из-за фальсификации результатов тестов и лжи. В телешоу Experimenten, которое транслировалось по шведскому телевидению, подробно рассказывалось обо всей лжи и фальсифицированных результатах.

Исследовать

Широкий интерес и финансирование исследований в области регенеративной медицины побудили учреждения в Соединенных Штатах и ​​во всем мире создавать отделы и исследовательские институты, специализирующиеся на регенеративной медицине, в том числе: Отдел реабилитации и регенеративной медицины Колумбийского университета , Институт биологии стволовых клеток. и регенеративной медицины в Стэнфордском университете , Центре регенеративной и наномедицины в Северо-Западном университете , Институте регенеративной медицины Уэйк Форест и Центрах регенеративной медицины Британского фонда сердца при Оксфордском университете . В Китае институты регенеративной медицины находятся в ведении Китайской академии наук , Университета Цинхуа и Китайского университета Гонконга , в частности.

В стоматологии

Схема человеческого зуба. Стволовые клетки располагаются в пульпе по центру.

Стоматологи изучали регенеративную медицину, чтобы найти способы ремонта и восстановления поврежденных зубов для получения естественной структуры и функции. Зубные ткани часто повреждаются из-за кариеса и часто считаются незаменимыми, за исключением синтетических или металлических зубных пломб или коронок, которые требуют дальнейшего повреждения зубов путем сверления в них, чтобы предотвратить потерю целого зуба.

Исследователи из Королевского колледжа Лондона создали препарат под названием тидеглусиб, который утверждает, что обладает способностью восстанавливать дентин, второй слой зуба под эмалью, который покрывает и защищает пульпу (часто называемую нервом).

Исследования на животных, проведенные на мышах в Японии в 2007 году, показывают большие возможности для восстановления целого зуба. Некоторым мышам удалили зуб, и им были имплантированы клетки биоинженерных зубных зачатков, которые позволили им расти. В результате были идеально функционирующие и здоровые зубы со всеми тремя слоями, а также корни. Эти зубы также имели необходимые связки, чтобы оставаться в своей лунке и обеспечивать естественное смещение. Они контрастируют с традиционными зубными имплантатами, которые ограничены одним местом, поскольку они просверливаются в кость челюсти.

Известно, что молочные зубы человека содержат стволовые клетки, которые можно использовать для регенерации пульпы зуба после лечения корневых каналов или травм. Эти клетки также могут быть использованы для восстановления повреждений, вызванных периодонтитом, запущенной формой заболевания десен, вызывающей потерю костной массы и серьезную рецессию десен. Исследования все еще проводятся, чтобы увидеть, достаточно ли жизнеспособны эти стволовые клетки, чтобы вырасти в совершенно новые зубы. Некоторые родители даже предпочитают хранить молочные зубы своих детей в специальном хранилище, считая, что, когда они станут старше, дети смогут использовать стволовые клетки внутри себя для лечения своего заболевания.

Внеклеточный матрикс

Материалы внеклеточного матрикса коммерчески доступны и используются в реконструктивной хирургии , лечении хронических ран и некоторых ортопедических операциях ; по состоянию на январь 2017 года проводились клинические исследования их использования в хирургии сердца для восстановления поврежденной сердечной ткани.

Пуповинная кровь

Хотя использование пуповинной крови помимо крови и иммунологических заболеваний является предположительным, некоторые исследования были проведены в других областях. Любой такой потенциал, выходящий за рамки использования крови и иммунологии, ограничен тем фактом, что пуповинные клетки являются гемопоэтическими стволовыми клетками (которые могут дифференцироваться только в клетки крови), а не плюрипотентными стволовыми клетками (такими как эмбриональные стволовые клетки , которые могут дифференцироваться в ткани любого типа). ). Пуповинная кровь изучалась как средство от диабета. Однако, помимо заболеваний крови, использование пуповинной крови для лечения других заболеваний не является обычным клиническим методом и остается серьезной проблемой для сообщества стволовых клеток.

Наряду с пуповинной кровью желе Уортона и слизистая оболочка пуповины исследовались как источники мезенхимальных стволовых клеток (МСК), и по состоянию на 2015 год изучались in vitro, на животных моделях, а также на ранних стадиях клинических испытаний сердечно-сосудистых заболеваний. как неврологический дефицит, заболевания печени, заболевания иммунной системы, диабет, повреждение легких, повреждение почек и лейкоз.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

Дополнительная литература нетехнического характера

Дополнительное техническое чтение