Home Table of Contents

 

Introduction to Cell Transplantation

Translated by Maria Zhukova

Sponsor: Institute of Spinal Cord Injury, Iceland

 

 

CELL TRANSPLANTATION

Эта область в настоящее время быстро развивается и является одним из наиболее перспективных обещаний будущего. В связи с этим, некоторый материал устаревает довольно быстро, но, тем не менее, предоставляет читателю практический обзор различных программ клеточной трансплантации, появляющихся в мире. Размер раздела не свидетельствует о значимости материала, а лишь отражает авторский подход к информации. Список программ не является всеохватывающим.

Несомненно, некоторые из процедур относительно безобидны, а некоторые предполагают значительный риск. Соответственно, каждый, кто думает о проведении той или иной процедуры, должен тщательно взвесить потенциальную пользу  и оценить возможный риск, как правило, не слишком четко определенный, применительно к своему конкретному случаю и с позиции собственных приоритетов. Многие из этих программ были изначально разработаны исключительно из альтруистических побуждений, тогда как некоторые имеют экономические стимулы, что характерно практически для всех биотехнологических и фармацевтических компаний. Однако подобная экономическая мотивация не обязательно носит отрицательный характер, если мы действительно хотим увидеть методы лечения ТСМ сегодня вне научно-академической среды. Тем не менее, caveat emptor!!*

Introduction

Введение

Прежде чем начать обсуждение отдельных процедур трансплантации, необходимо представить краткий обзор различных типов клеток и процедур, входящих в программы клеточной трансплантации, которые направлены на восстановление ряда функций после ТСМ. Читателям, желающим получить, более подробную информацию, можно порекомендовать следующие книги: Stem Cell Now (Стволовые клетки сейчас) и Human Embryonic Stem Cells (Эмбриональные стволовые клетки человека).

Olfactory Tissue/Cells

Обонятельная ткань/клетки: Поскольку обонятельная ткань подвергается воздействию воздуха, которым мы дышим, она содержит клетки, обладающие значительным потенциалом к обновлению, включая обновляемые нейроны, прогениторные стволовые клетки и клетки обонятельной выстилки (КОВ). Уникальная природа этой ткани и ее потенциал, катализирующий регенерацию, в настоящее время изучается в свете использования для лечения различных неврологических заболеваний помимо ТСМ, а именно, таких как болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз.

При трансплантации в поврежденный спинной мозг, КОВ потенциально стимулируют регенерацию аксонов секрецией изолирующих миелиновых оболочек вокруг растущих и поврежденных аксонов, выделяя факторы роста, а также структурные и матричные макромолекулы, которые прокладывают путь для растущих аксонов.

Stem Cells

Стволовые клетки: Вкратце, стволовые клетки это клетки-предшественники, или прогениторные клетки, которые обладают способностью трансформироваться в широкий спектр тканей. Хотя, как правило, их дихотомически подразделяют либо на эмбриональные клетки, либо взрослые, они на самом деле, представляют собой континуум типов клеток, который может трансформироваться в конечный продукт ткань.

Например, по мере развития нашей центральной нервной системы (ЦНС), эмбриональные стволовые клетки развиваются в более специализированные тканеспецифичные нейральные стволовые клетки. В свою очередь, эти тканеспецифичные клетки могут дифференцироваться на  нейронально или глиально рестриктированные клетки-предшественники, при этом первые обладают потенциалом трансформироваться в нейроны, а последние в клетки, именуемые олигодендроцитами и астроцитами.

Омнипотентные эмбриональные клетки обладают наибольшей способностью дифференцироваться на широкий спектр клеточных типов, хотя задать нужное направление их дифференциации довольно сложно. Взрослые стволовые клетки находятся в большинстве тканей, включая, например, ЦНС, костный мозг, кожу, тонкий кишечник, печень, мышцы, волосяные луковицы, и даже зубы. Иногда их экспрессия интенсивна, как например, постоянное пополнение запасов клеток крови костным мозгом; в других тканях они неактивны и нуждаются в дополнительном воздействии для активации.

Хотя взрослые стволовые клетки обычно дифференцируются на специализированные клетки, связанные с первичной тканью, при наличии определенных сигналов, они также могут трансформироваться в клетки других тканей. Например, при определенных обстоятельствах, стволовые клетки костного мозга могут дифференцироваться на нервные клетки, и, действительно используются в ряде трансплантационных программ при ТСМ. Более того, исследования свидетельствуют о том, что взрослые стволовые клетки могут быть перепрограммированы обратно, в более эмбриональное состояние. Помимо всего вышесказанного, хотя мы и выделили терапевтический потенциал стволовых клеток, при получении неправильных сигналов, клетки могут стать и причиной физиологических нарушений, в частности, вызывая, например, рак.

Embryonic Stem Cell (ESC) Isolation

Изоляция эмбриональных стволовых клеток (ЭСК): После оплодотворения яйца, формируется эмбрион, который затем делится на двухклеточный эмбрион. В книге Стволовые клетки сейчас, автор Кристофер Скотт сравнивает процесс деления с разделением ножом мыльного пузыря, тем самым, создавая два меньших пузыря с общим объемом в пределах первого. Разрезав еще раз, мы получаем четыре пузыря, или четырехклеточный эмбрион. Это деление продолжается, успешно создавая 8, 16, 32, 64, 128-клеточный эмбрион, при этом общий объем сохраняется прежним.

С четвертого по шестой день, клетки выстраиваются в два ряда: внешний слой, который разовьется в плацентарную и амниотическую ткани, и  еще несколько десятков клеток, так называемую внутреннюю клеточную массу (ВКМ), которая в будущем превратится во все остальное. Теперь эмбрион, именуемый бластоцистой, имеет примерно 0.1-мм в поперечнике, или размер с точку в конце этого предложения.

По мере того, как клетки делятся, они все больше теряют свои омнипотентные свойства. Примерно через две недели, клетки ВКМ начинают выстраиваться в три особых слоя, которые становятся различными тканями:1) эктодермальный слой (развивается в нервы, кожу и т.д.), 2) мезодермальный слой (становится кровью, мышцами, костями и т. д.), и 3) эндодермальный (дифференцируется на кишечник, печень, поджелудочную железу, мочевой пузырь и т.д.).

Чтобы получить ЭСК, клетки ВКМ изолируются до того, как они начнут превращаться в эти новые слои, и выращиваются в культуре. Технология культивирования появилась совсем недавно и требует очень сложной методологии и умений. Например, чтобы обеспечить клеткам питательные вещества и специальную систему сигналов, чтобы избежать дальнейшей дифференциации, ученым приходилось их выращивать на слое клеток животных.

Schwann Cells

Шванновские клетки: Эти клетки ответственны за ремиелинизацию аксонов периферической нервной системе, которой, в отличие от ЦНС, обладает значительным регенеративным потенциалом. В течение многих лет ученые пытались использовать потенциал этих клеток для того, чтобы воспроизвести аналогичное регенеративное воздействие при введении в поврежденный спинной мозг.

Cell Source

Источник клеток: Клетки, пригодные для трансплантации, можно получить у самого пациента (аутологичные); у генетически отличных индивидуумов, эмбрионов, или из пуповинной крови (аллогенные); или у других видов (ксеногенные). Все три типа использовались для трансплантации в попытке восстановить функцию после ТСМ. Поскольку аутологичная ткань взята у самого пациента, иммунное отторжение отсутствует. Недифференцированная природа эмбриональных, и, в меньшей степени, клеток пуповинной крови, также минимизирует отторжение. В целом клетки отбираются исходя из легкости их изолирования, как например, концентрированные клетки крови, а, не основываясь на их регенеративном потенциале или теоретически оптимальном источнике.

Site of Transplantation

Место трансплантации: Донорские клетки пересаживаются пациенту различными методами, включая введение в спинной мозг или спинномозговую жидкость, внутривенное введение, или внутримышечное. Конечно, проще и безопасней ввести клетки в мышцы, кровь или спинномозговую жидкость, чем добираться до спинного мозга хирургическим способом, что, однако, может быть и не так эффективно. Остается множество неясных деталей, например, достигают ли клетки, трансплантированные этими разнообразными способами, места повреждения и оказывают ли они какое-либо положительное воздействие. Хотя необходимо  еще большее количество исследований, ученые начали изучать судьбу трансплантированных клеток на моделях ТСМ у животных.

Например, чешские ученые разрабатывают процедуры с использованием магнитно-резонансной томографии. Кратко, суть заключается в следующем: очень маленькие магнитные частицы оксида железа прикрепляются к стволовым клеткам, которые таким образом становятся видимыми на МРТ, и появляется возможность проследить за ними после трансплантации. Общая цель исследования заключается в определении времени миграции к месту повреждения и срока, в течение которого клетки там находятся. Подобная информация помогает нам определить оптимальные сроки для трансплантации, необходимое количество клеток и оптимальный способ введения.

Или же другой пример: международная команда ученых использовала магнитно-резонансные методы исследования для оценки миграции клеток обонятельной выстилки носа, помеченных оксидом железа, которые вводились крысам в спинной мозг. Маркированные КОВ можно наблюдать в спинном мозге, по крайней мере, в течение двух месяцев после трансплантации. Хотя в здоровом спинном мозге наблюдалась экстенсивная миграция трансплантированных клеток в обоих направлениях, клетки оказались неспособны пересечь рубец в поврежденном спинном мозге.

Age & Level of Injury

Возраст и уровень травмы: На эффективность лечения стволовыми клетками могут влиять и другие факторы, включая и возраст, и уровень травмы. Как продемонстрировали британские ученые, именно это и происходит в случае использования стволовых клеток костного мозга, которые трансплантируются в ряде программ по лечению ТСМ. В этом исследовании костный мозг был изолирован из подвздошного гребня (т.е. области таза) доноров с ТСМ и прокультивирован. Возраст доноров варьировался от 23 до 66 лет, у всех была полная травма, полученная в период от 5 месяцев до 23 лет на момент забора костного мозга. Несмотря на ограниченный размер образца, рост стволовых клеток в культуре был выше, если клетки были забраны у более молодых пациентов, и у пациентов с шейным уровнем травмы.

Д-р Карлос Лима, занимающийся трансплантацией обонятельной ткани, содержащей стволовые клетки, не принимает пациентов старше 40 лет из-за снижения регенеративного потенциала этой ткани с возрастом.

 

TOP