Открытие стволовых клеток: История лечения стволовыми клетками

Содержание

История лечения стволовыми клетками — Mardaleishvili Medical Centre

Стволовые клетки имеются в организме каждого человека. Эти клетки имеют способность самообновляться, тем самым образуя новые элементы.

Теоретически, это позволяет возобновить любой повреждённый орган. В современной медицине успешно используют стволовые клетки в качестве лечения.

Так было не всегда. История стволовых клеток – это периоды запретов, ограничений, сомнений.

История открытия и применения стволовых клеток это научные работы ученых обоих континентов. Высока заслуга США.

Первые разработки по изучению и использованию стволовых клеток для терапии аутизма проведены в институте детской неврологии, в Калифорнии. Далее технология лечения стволовыми клетками аутизма стала применяться в Европе.

История изучения стволовых клеток

Первые упоминания о стволовых клетках встречаются еще в 1800 году.

Появился термин «стволовая клетка» в результате изучения кроветворения профессором Максимовым на базе Военно-медицинской академии в городе Петербурге. Суть этого открытия составила клетка, которая является родоначальником всех клеток организма. Находится эта клетка в костном мозге. Открытие это произошло в 1908 году.

Исследования стволовых клеток продолжалось на протяжении всего 20 века. Первая операция со стволовыми клетками была проведена гораздо позже. Применять метод терапии стали в конце 60 – х годов.

В России к такому методу лечения относились с особой осторожностью, именно поэтому впервые операцию по внедрению стволовых клеток провели только в 2010 году. На сегодня, в России существует несколько клиник, которые предлагают данный метод лечения.

В 1998 году американские ученые во главе с Марком Хедриком получили стволовые клетки из жировой ткани. Он установил, что клетка может давать начало различным органам и тканям.

Стволовые клетки могут превращаться:

В хрящевую ткань;
Костную ткань;
Мышцы;
Клетки крови;
Клетки жировой ткани.

Сегодня клеточная терапия используется в России, Грузии и других развитых странах.

Как применяют стволовые клетки в практике?

Разберем, что и как лечат стволовыми клетками. Выделяют множество серьёзных заболеваний, которые успешно лечат при помощи клеточной терапии.

Грыжа межпозвоночного диска;
Заболевания сосудов;
Коронарный атеросклероз;
Аутоиммунные заболевания;
Неврологические болезни;
Некоторые наследственные болезни.

Стволовые клетки применяют в косметологии. При помощи внедрения клеток проводят коррекцию морщин, ускоряют процесс рассасывания рубцов.

В последние годы стало увеличиваться количество детей с аутизмом. Долгое время ученые ищут способ лечения этого состояния. Единственным действенным методом является лечение аутизма стволовыми клетками. Такой метод терапии применяют в городе Тбилиси расположенном в Грузии.

Лечением аутизма с применением стволовых клеток занимается клиника Мардалейшвили. Медицинский центр проводит лечение с использованием собственных стволовых клеток ребенка. Это позволяет исключить осложнения.

Мы ждем вас в нашей клинике!

Стволовые клетки. История изучения стволовых клеток

Термин «стволовая клетка» впервые был введен русским гистологом А.А. Максимовым в 1908 г. для обозначения гемопоэтических стволовых клеток костного мозга.

В 1970 г. ученый А. Фриденштейн описал и успешно культивировал фибробластоподобные клетки, получившие в последующем название «мезенхимальные стромальные клетки». В 1981 г. учёными Мартином Эвансом, Мэттью Кауфманом и Гэйлом Мартином из эмбриобласта мыши были впервые выделены эмбриональные стволовые клетки. В 1999 г. журнал Science признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием в истории биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и проекта «Геном человека». В 2012 г. японский ученый Синья Яманака и английский исследователь Джон Гёрдон получили Нобелевскую премию за открытие возможности перепрограммировать взрослые стволовые клетки в клетки с индуцированной плюрипотентностью (iPS-клетки), т. е. переводить их в состояние, сходное с эмбриональными клетками. Толчком к развитию клеточной трансплантологии стали атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в конце Второй мировой войны (1945 г.), которые побудили ученых на поиски эффективных средств для защиты человечества от радиоактивного воздействия. Первые трансплантации гемопоэтических стволовых клеток костного были проведены на мышах, собаках и обезьянах, показав их восстановительное действие после радиоактивного облучения.

Стволовые клетки — первые шаги в науке

Первую трансплантацию костного мозга у человека провел в 1959 г. Доннал Томас между однояйцевыми близнецами, один из которых страдал лейкозом.

Этот же ученый в 1990 г. получил Нобелевскую премию за совершенствование данного метода для лечения лейкозов и других угрожающих жизни заболеваний. В 1965 г. ученый Mathe впервые описал длительное приживление трансплантата костного мозга от донора-сиблинга и антилейкемический эффект данной операции. В 1970 г. M. Бортин сообщил о 203 трансплантациях костного мозга, проведенных в мире между 1958 и 1968 гг., хотя на момент предоставления отчета только 3 пациента были живыми. Главными причинами неудач при первых трансплантациях костного мозга были неприживление трансплантата, синдром «трансплантат-против-хозяина» и рецидив лейкоза. Успех в области гематологической трансплантологии пришел только после открытия ученими J. Dausset и J. Van Rood системы человеческого лейкоцитарного антигена (HLA — human leukocyte antigen) или так называемого «иммунного паспорта» человека, согласно которого на сегодняшний день и подбирают органы для трансплантации. В 1973 г. в Лондоне был создан первый реестр доноров костного мозга (добровольцев, готовых донировать свой костный мозг иммунологически совместимому пациенту), основанный Шерли Ноланом, чей сын страдал врожденным иммунодефицитом и нуждался в трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. В скором времени международный реестр гемопоэтических стволовых клеток насчитывал уже 18 миллионов добровольных доноров, однако трудности подбора иммунологически совместимого трансплантата (иногда вероятность найти совместимый костный мозг составляет от 1 : 100 000 до 1 : 1 000 000) заставили ученых искать альтернативные источники гемопоэтических стволовых клеток. В 1974 г. датский ученый С. Кнудтзон сделал настоящее открытие — он выявил, что пуповинная кровь в огромном количестве содержит такие же гемопоэтические стволовые клетки, как и костный мозг.

Подтверждение наличия стволовых клеток

В скором времени наличие стволовых клеток в пуповинной крови подтвердили другие исследователи, и в 1988 г. профессор гематологии Элиан Глюкман в Париже (Франция) ребенку с анемией Фанкони выполнила первую в мире трансплантацию пуповинной крови от его новорожденной сестры.

В 1990 г. первую трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток пуповинной крови проведено в США, в 1994 г. — в Японии и Польше, в 1996 г. — в Португалии. В 1997 г. была выполнена первая трансплантация размноженных «ex vivo» стволовых клеток пуповинной крови 46-летнему пациенту с миелоидной лейкемией. Датой зарождения банкирования пуповинной крови можно считать 1992 год, когда в университете Аризоны был заморожен для длительного хранения первый образец пуповинной крови, принадлежавший сыну профессора Давида Харриса.

Год позже в США была создана первая программа публичного банкирования пуповинной крови, предоставляющая бесплатно трансплантаты пуповинной крови пациентам с показаниями к трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, которая в 1998 г. получила аккредитацию Американской ассоциации банков крови (AABB). Сегодня Дэвид Харрис — директор крупнейшего в мире банка стволовых клеток пуповинной крови Cord Blood Registry.

В 2003 г. в журнале Национальной Академии Наук США (PNAS USA) была опубликована статья, сообщающая о том, что через 15 лет хранения в жидком азоте стволовые клетки пуповинной крови полностью сохраняют свои биологические свойства, позже этот факт был подтвержден уже 24-летними наблюдениями, оправдывая целесообразность долгосрочного банкирования пуповинной крови.

Стволовые клетки в Украине

В настоящее время число выполненных в мире трансплантаций гемопоэтических стволовых клеток пуповинной крови в лечении гематологических и негематологических заболеваний у детей и взрослых превышает 30 000. По мере развития клеточной медицины и широкого внедрения в клиническую практику методов лечения широкого ряда онкологических и соматических заболеваний с использованием стволовых клеток в мире, кроме банкирования пуповинной крови, активно развивается криоконсервирование аутологичных гемопоэтических стволовых клеток периферической крови, плаценты, ткани пупочного канатика, стволовых клеток эндометрия, жировой ткани, молочных зубов и др., как и сохранение репродуктивных клеток и тканей.

В Украине Институтом клеточной терапии (г.Киев) в сотрудничестве с ведущими научно-исследовательскими институтами разработаны и внедрены в повседневную практику передовые методики криохранения стволовых клеток пуповинной крови, других клеток и тканей человека, как и методы лечения с применением клеточных препаратов. Опыт трансплантации тканевых культур, выполненных во всемирно известном Научно-исследовательском институте неотложной и восстановительной хирургии им. Гусака (г.Донецк) в настоящее время исчисляется тысячами успешных операций.

Клиническим применением клеточных препаратов занимается также Центр эмбриональных тканей «Емселл», который первым в мире запатентировал лекарственные препараты иммунокорегирующего действия на основе клеточных суспензий и способы лечения ряда заболеваний с использованием этих препаратов.

другие статьи

Кто открыл стволовые клетки? Открытые ответы

Кто открыл стволовые клетки — вопрос, достойный изучения. В то время как Роберт Гук первым открыл концепцию самих клеток, открытие стволовых клеток обычно приписывают докторам. Джеймс Тилль и Эрнсет МакКаллох.

В течение нескольких сотен лет исследователи знали, что человеческое тело состоит из триллионов крошечных структур. Эти структуры, известные как клетки, можно увидеть только на микроскопическом уровне. Эти клетки существуют в сотнях вариаций — 200, если быть точным, — и выполняют множество функций в организме человека. Эти функции включают, среди прочего, перекачивание крови, переваривание пищи и избавление нашего организма от токсинов и отходов.

В этой статье:

Клетки и стволовые клетки
Краткая история изучения клеток
Дальнейшее развитие клеточных исследований
История исследований стволовых клеток
Исследование стволовых клеток сегодня
Кто именно открыл стволовые клетки?
Обучение выделению стволовых клеток
Когда были открыты стволовые клетки?
История лечения заболеваний стволовыми клетками

Кто открыл стволовые клетки?

Ответ на вопрос, кто открыл стволовые клетки, требует обзора последних нескольких сотен лет. Давайте начнем.

Ответить на вопрос об открытии становится труднее, если разделить его на два вопроса: кто открыл клетки и кто открыл стволовые клетки? Оба вопроса связаны с историей исследований стволовых клеток, которым посвящена основная часть этой статьи. При обсуждении этой темы также необходимо учитывать, когда были открыты стволовые клетки, что это значило для медицины в то время и что это значит сегодня.

Если вы просто хотите узнать больше об увлекательной области регенеративной медицины и о том, как она зародилась, или если вы заинтересованы на личном уровне из-за болезни или травмы, эта тема очень важна.

Краткая история изучения клеток

Исследования клеток впервые возникли в середине ^-го-го 17-го века. Именно тогда медицинская наука разработала множество новых инструментов для изучения клеток. Однако по-настоящему он не взлетел до 19^-й-й век. Достаточно скоро медицинская наука стала в значительной степени полагаться на клеточные исследования, чтобы помочь ей противодействовать и лечить болезни, залечивать травмы и все глубже понимать тело.

Микроскоп необходим для изучения стволовых клеток. Его изобрели Ганс Липперши или Ганс и Захариас Янссен. Первый подал заявку на патент, но, если судить по истории, это мало что значит в бурный период расцвета научных изобретений. В любом случае составной микроскоп кто-то изобрел. Он использует последовательные линзы для увеличения образца, чтобы человеческий глаз мог воспринимать структуры крошечного размера.

Роберт Гук получил признание за «открытие» клетки как строительного блока человеческого тела. В 1665 году (другие источники говорят о 1655 году) он использовал микроскоп для изучения пробки. Он обнаружил, что она состоит из крошечных структур, которые напоминают ему «целлюлы», комнаты, в которых живут монахи в монастырях. Таким образом, название ячейки возникло и остается по сей день. Эти клетки были мертвы, но в 1674 году Антон ван Левенгук рассмотрел живые клетки водорослей под микроскопом.

Человеческое понимание клеток быстро росло. Наука теперь знает, что наименьший компонент жизни, который может существовать, — это клетка. Он содержит органеллы , аналогичные органам тела, которые выполняют специализированные функции. Тем не менее ни одна из этих органелл сама по себе не может выжить и, следовательно, технически не является формой жизни.

Дальнейшее развитие клеточных исследований

Вскоре ученые узнали, что клетки очень дифференцированы и могут выполнять только определенные функции. Например, мышечные клетки удлиняются и сокращаются. Это помогает людям выполнять движения, которые мы считаем само собой разумеющимися: сидеть, стоять, бегать, писать и так далее. С другой стороны, клетки крови свободно перемещаются по венам. Нейроны выполняют сверхспециализированную задачу переноса импульсов из одного места в другое и, следовательно, доставки информации по всему телу.

На протяжении последних нескольких столетий ученые также обнаружили, что клетки:

Дают начало другим клеткам путем деления (называемого митозом)
Содержат полный набор генетической информации (ДНК) в ядре
Умрите в подходящее время, чтобы уменьшить вероятность того, что старая клетка скопирует неверную генетическую информацию, что может привести к раку и другим заболеваниям
Не может дать начало другим типам специализированных клеток

Ученые также поняли 19^-й-й век, что люди изначально произошли от слияния яйцеклетки и сперматозоида. Это слияние создает одноклеточный организм, который в конечном итоге становится человеком. Это указывало на затруднительное положение: как одна клетка могла стать таким количеством разных типов клеток со всеми их специализированными функциями?

Путь к изучению стволовых клеток открылся, и вскоре по нему пошли многие известные исследователи.

История исследований стволовых клеток

Термин «стволовая клетка» впервые появляется в научных анналах благодаря Эрнсту Геккелю в 1868 году. Немецкий биолог использовал этот термин для описания вышеупомянутого явления оплодотворенная яйцеклетка становится полностью функционирующим взрослым организмом. Он также использовал термин, который он называл Stammzelle, для обозначения клетки-предка всех живых существ. Однако сегодня это значение устарело.

В 1886 году Уильям Седжвик применил этот термин к растущим частям растений, которые регенерируют только в определенных точках организма.

Различные ученые (обсуждаемые ниже) открыли несколько фактов о стволовых клетках. Эти детали включают в себя, где они обычно встречаются, для чего они используются, а также какие клетки в организме человека могут генерировать другие клетки, а какие нет. По понятным причинам первое место, где они хотели понять стволовые клетки, находилось в матке млекопитающих. Это потому, что это место, где одна стволовая клетка становится множеством полностью дифференцированных клеток. Изучение этого процесса помогло понять, когда недифференцированные клетки становятся дифференцированными и какие типы стволовых клеток существуют (также обсуждается ниже).

Начиная с начала 1900-х годов в научных исследованиях стали появляться очень конкретные доказательства существования стволовых клеток. Эти документы включали доказательства того, что клетки крови «происходят» из одной недифференцированной родительской клетки и что опухоли содержат недифференцированные клетки, связанные с костями и другими тканями. Они также обсудили превращение дифференцированных клеток в недифференцированные.

Исследования стволовых клеток сегодня

Сегодня исследования стволовых клеток составляют основу регенеративной медицины. Стволовые клетки имеют огромный спектр многообещающих возможностей. Некоторые из них мы уже реализовали, а о других пока можем только мечтать.

Например, врачи могут использовать стволовые клетки для замены нездорового костного мозга и клеток крови при таких заболеваниях, как лейкемия и лимфома Ходжкина. Стволовые клетки также обещают восстановить обычно ограниченные ресурсы, такие как хрящи, которые разрушаются в суставах. Это устраняет необходимость в инвазивных операциях и наличии в организме инородных тканей или веществ.

Ученые прогнозируют будущее, в котором стволовые клетки смогут полностью восстановить оторванную конечность, заменить поврежденную часть мозга или построить сердце с нуля, адаптированное к индивидуальным особенностям человека. Это не только станет чудесным прорывом в медицине, но и уменьшит необходимость полагаться на донорскую ткань. На данный момент лечение стволовыми клетками по-прежнему связано с множеством проблем, таких как реакция «трансплантат против хозяина» и трудности с поиском соответствия.

Кто на самом деле открыл стволовые клетки?

Так кто тогда открыл стволовые клетки?

Это предмет споров. Это особенно важно потому, что многие страны жаждут чести сделать, возможно, самое важное медицинское открытие 20 900 45 900 46 века. Дело в том, что многие ученые внесли свой вклад в современное понимание стволовых клеток и широкое использование этого термина сегодня.

Артур Паппенгейм

В 1905 году Артур Паппенгейм создал иллюстрацию стволовых клеток, которую любой, кто знаком с их структурой и функциями, узнает сегодня. На нем показана исходная клетка, расположенная посередине, а все более специализированные клетки разбросаны веером вокруг нее. Иллюстрация демонстрирует не только одну основную клетку, но и тот факт, что она дает начало другим клеткам, которые сами являются главными клетками для дальнейшей специализации.

Александр Максимов

В 1909 году русский Александр Максимов предложил теорию о том, что все клетки крови происходят от одной клетки-предка, и теперь мы знаем, что эта идея верна. Клетки крови возникают из кроветворных стволовых клеток, способных производить все, от эритроцитов, которые переносят кислород, до лейкоцитов, которые борются с патогенами и токсинами, защищая организм от вредных веществ.

Флоренс Сабин

В 1936 году американка Флоренс Сабин недвусмысленно заявила, что все различные типы лейкоцитов кроликов произошли из главной клетки. Они также сообщают, что в костном мозге существуют стволовые клетки. Они также заявили, что радиация может повредить их, что поврежденные клетки могут привести к анемии и что некоторые типы лейкоцитов выглядят почти как лимфоциты, но не совсем. Это последнее наблюдение указывает на менее специализированный характер и, следовательно, на способность к дальнейшей специализации.

Leroy Stevens

В 1953 году американский исследователь Лерой Стивенс обнаружил, что опухоли яичек у мышей содержат множество различных недифференцированных клеток, в том числе те, которые приводят к образованию костей, волос и т. д.

Э. Доннал Томас

В 1957 году Э. Доннал Томас провел успешную трансплантацию костного мозга. Это принесло ему Нобелевскую премию. Трансплантация костного мозга становится стандартной процедурой как для взрослых, так и для детей. Врачи до сих пор используют их для лечения различных видов рака.

Джеймс Тилль и Эрнест Маккаллох

В 1963 году канадские врачи Drs. Джеймс Тилль и Эрнест МакКаллох опубликовали статью, демонстрирующую, что основные клетки крови у мышей дифференцировались в отдельные линии: эритроцитарную, гранулоцитарную и мегакариоцитарную серии. Это доказывало, что стволовые клетки существуют (хотя, что интересно, ученые никогда не использовали этот термин, который к тому времени уже был устоявшимся), и определение того, как они дифференцируются, действительно стало огромным шагом вперед.

Однако, учитывая ранее существовавший термин «стволовая клетка» и новаторскую работу, проведенную доктором Сабином, эти два ученых, вероятно, не могут полностью приписать открытие. И все это несмотря на то, что в Канаде есть много несогласных. Как бы то ни было, последние два представляют собой последнюю возможность для тех, кто действительно «открыл» стволовые клетки. Будущие открытия будут касаться того, чем они были и как их использовали, но не их существования в целом.

Роберт Гуд

В 1968 году американский врач Роберт Гуд провел первую успешную трансплантацию костного мозга ребенку с иммунодефицитом, используя донорские клетки его сестры. Ребенок вырос до совершеннолетия и прожил здоровую жизнь.

Кто открыл МСК

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) представляют собой особый тип стволовых клеток, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток, включая остеобласты, хондроциты, миоциты, адипоциты и другие типы клеток.

В 1924 году уроженец России Александр Максимов использовал гистологию для определения типа клеток-предшественников в мезенхиме, которые могли дифференцироваться в различные типы клеток крови. Хотя термина «мезенхимальные стволовые клетки» (МСК) еще не существовало, это самое раннее известное упоминание о МСК.

Открытие мезенхимальных стволовых клеток (МСК) обычно приписывают А.Дж. Фриденштейн и его команда, которые идентифицировали их в костном мозге в 1976 году.

Доктор Арнольд Каплан также известен как «отец МСК» за его роль в открытии характеристик мезенхимальных стволовых клеток, оттачивании технологии их выделения и научиться эффективно выращивать их в культуре. Доктор Каплан теперь называет эти клетки по их аббревиатуре «МСК», поскольку он считает, что они представляют собой перициты, которые становятся МСК в ответ на повреждение или воспаление.

Кто открыл iPS-клетки?

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (также называемые ИПСК или ИПСК) представляют собой дифференцированные клетки, которые репрограммируются обратно в эмбриональное состояние. Полученные из клеток кожи или крови, иПС-клетки не вызывают споров, поскольку они сделаны из клеток взрослого организма. Как плюрипотентные стволовые клетки, они могут дать начало почти всем тканям, формирующим тело человека.

Открытие iPS-клеток широко приписывают доктору Шинья Яманака из Киотского университета.

В августе 2006 г. д-р Яманака и его группа впервые получили iPS-клетки из фибробластов взрослых мышей. К 2007 году iPS-клетки были одновременно созданы из клеток человека командой доктора Яманаки, а также исследовательской группой Университета Висконсина под руководством Джеймса Томсона. Команда Томсона опубликовала свои выводы в Science в статье 2007 года под названием «Индуцированные плюрипотентные линии стволовых клеток, полученные из соматических клеток человека».

В 2012 году Шинья Яманака был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие того, что зрелые клетки можно перепрограммировать, чтобы они стали плюрипотентными.

Кто открыл эмбриональные стволовые клетки (ЭСК)?

Эмбриональные стволовые клетки — это клетки, которые могут дать начало всем типам тканей, образующих человеческое тело. Эти стволовые клетки поддерживают исследования новых лекарств, изучаются для лечения болезней и используются для создания новой здоровой ткани для заживления травм.

Мартин Эванс из Кардиффского университета, Великобритания, затем работал в Кембриджском университете, был первым исследователем, который выделил эмбриональные стволовые клетки у мышей в 1981. 26 лет спустя, в 2007 году, ему была присуждена Нобелевская премия по медицине за новаторские открытия, касающиеся эмбриональных стволовых клеток и рекомбинации ДНК.

До 1998 года исследователям удалось изолировать эмбриональные стволовые клетки человека. Впервые это было достигнуто доктором Джеймсом Томсоном из Висконсинского университета в Мэдисоне. Доктор Джон Гирхарт из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе также совершил подвиг в том же году.

Обучение выделению стволовых клеток

К 1970-м годам ученые в целом поняли, как работают стволовые клетки, заселяя дифференцированные клетки в организме. Однако они еще не разработали технологию их выделения и использования. С 70-х годов по настоящее время ученые разрабатывают все более специфические технологии, которые помогут им извлекать стволовые клетки из мышей, других животных, а затем и из людей.

Эти клетки показали себя многообещающими для лечения огромного количества иммунодефицитных заболеваний, рака, врожденных заболеваний и многого другого.

Внимательно изучив основных игроков, которые помогли открыть стволовые клетки, естественно возникает вопрос о , когда имело место их открытие. Теперь, это трудный вопрос, чтобы ответить.

Когда были открыты стволовые клетки?

Хотя это является предметом споров, заслуга в открытии стволовых клеток обычно принадлежит Джеймсу Тиллу и Эрнесту МакКаллоку. Конечно, свой вклад внесли и многие другие исследователи, в том числе Эрнст Геккель, Артур Паппенгейм 9 .0003

При рассмотрении вопроса «Когда были открыты стволовые клетки?» важно понимать, что именно представляет собой истинное открытие стволовых клеток. Некоторые утверждают, что Эрнст Геккель, первый ученый, идентифицировавший оплодотворенную яйцеклетку как стволовую клетку, заслуживает чести, поскольку он был тем, кто справедливо отметил, что эта основная клетка в конечном итоге стала всеми остальными. Однако его понимание этого явления не было полностью конкретизировано.

Если учесть понимание того, что стволовые клетки дифференцируются во все более специализированные клетки, то победителем становится Артур Паппенгейм в 1905, чья предвидящая карта не сильно изменилась за более чем столетие. Тем не менее, большинство людей в конечном итоге отдают должное канадской команде, Джеймсу Тиллу и Эрнесту МакКаллоку, из-за их ошеломляющих достижений в выделении различных линий стволовых клеток.

В конце концов, наверное, невозможно определить одно единственное «открытие» такой огромной медицинской ниши. Суммарная комбинация знаний, необходимая для понимания того, что мы знаем о стволовых клетках, огромна. Это также относится к ряду разных мужчин и женщин. Это почти наверняка приведет к появлению новых звезд в ближайшие десятилетия и столетия.

На данный момент более полезно понять, почему существуют типы стволовых клеток и что они означают для отрасли сегодня и в будущем.

История лечения заболеваний стволовыми клетками

Историческое исследование стволовых клеток началось в академической среде. Позже он естественным образом перерос в лечение заболеваний, коренящихся в крови или костном мозге. Поскольку гемопоэтические стволовые клетки относительно легко получить, работать с ними и не нужно никаких манипуляций (стволовые клетки уже существуют в крови в больших количествах), их было легко использовать для переливаний и трансплантаций.

Лечение других типов заболеваний с помощью стволовых клеток оказалось немного более сложным. Солидные опухоли, например, не так хорошо реагируют на лечение стволовыми клетками. Однако это не остановило исследователей от попыток, и они продолжают разрабатывать и проводить исследования, направленные на использование стволовых клеток для лечения многих видов рака.

Успех в этой области окажется особенно ценным в случае метастатического рака. На этой стадии заболевания рак уже прошел локализованную точку происхождения. Любое лечение, при котором стволовые клетки могли бы найти все пораженные участки и вылечить их, было бы воспринято как не что иное, как революция в этой области. Однако исследования еще далеки от этого.

Лечение дегенеративных заболеваний стволовыми клетками

Одной из самых многообещающих новых возможностей сегодня является лечение дегенеративных заболеваний, таких как ревматоидный артрит или остеоартрит. Оба состояния связаны с разрушением тканей в организме, которые не могут быть восстановлены. Тело рождается со всеми хрящами, которые у него когда-либо будут. Так что, когда он ломается в суставах, это все. Как только он исчезает, пациент испытывает крайний дискомфорт или боль, когда кости трутся друг о друга без какой-либо смазки или амортизации между ними.

Стволовые клетки могут это изменить. При лечении, которое становится все более распространенным, врачи извлекают стволовые клетки из крови или жира пациента. Затем он или она разделяет их, используя один из множества методов. Например, в случае с кровью врачи используют аппарат для афереза. Этот аппарат выделяет гемопоэтические стволовые клетки и возвращает остальную кровь в организм. Медицинский работник затем изолирует эти клетки, при необходимости выращивает их в лаборатории, добавляет факторы роста (гормоны, которые помогают советовать стволовым клеткам, что делать) и вводит их обратно пациенту. В случае со стволовыми клетками, полученными из жировой ткани, это иногда может происходить в клинике амбулаторно.

После введения стволовых клеток в пораженный участок, например, в коленный или локтевой сустав, они часто оказывают терапевтическое действие. Механизмы этого не совсем ясны. Тем не менее исследователи обнаружили, что при попадании в поврежденную среду стволовые клетки могут реагировать, подавая сигналы, которые могут повлиять на заживление. Например, текущие исследования показывают, что сила МСК связана с их способностью регулировать иммунный ответ и влиять на собственный регенеративный механизм человеческого организма.

Другим фактором в терапии стволовыми клетками является то, откуда берутся клетки. Стволовые клетки имеют богатую историю медицинского лечения, при котором донорские клетки поступают от другого пациента. То же самое верно и сегодня.

У вас все еще остались без ответа вопросы о том, кто открыл стволовые клетки? Пишите свои вопросы в комментариях ниже.

Если вы нашли этот блог полезным, подпишитесь на новости BioInformant об индустрии стволовых клеток.

Стволовые клетки: краткая история и перспективы

Стволовые клетки были предметом большого волнения и споров как среди ученых, так и среди населения в целом. Удивительно, но не все понимают основные свойства стволовых клеток, не говоря уже о том, что существует более одного типа клеток, подпадающих под категорию «стволовых клеток». Здесь я изложу основные концепции биологии стволовых клеток в качестве основы для понимания области исследований стволовых клеток, ее направлений и огромных перспектив, которые она предлагает для регенеративной медицины.

Стволовые клетки бывают разной силы действия

Оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом приводит к образованию зиготы, единственной клетки, которая после бесчисленных делений дает начало всему нашему телу. Из-за этого удивительного потенциала развития зигота считается тотипотентной. По пути зигота развивается в бластоцисту, которая имплантируется в матку матери. Бластоциста представляет собой структуру, состоящую примерно из 300 клеток и состоящую из двух основных областей: внутренней клеточной массы (ВКМ) и трофобласта. ICM состоит из эмбриональных стволовых клеток (клеток ES), которые называются плюрипотентными. Они способны дать начало всем клеткам собственно эмбриона, но не внезародышевым тканям, таким как плацента. Последние происходят из трофобласта [].

Несмотря на то, что трудно точно определить, когда и кем было впервые открыто то, что мы сейчас называем «стволовыми клетками», все согласны с тем, что первыми учеными, которые строго определили ключевые свойства стволовых клеток, были Эрнест МакКаллох и Джеймс Тилль. В своей новаторской работе на мышах в 1960-х годах они открыли кроветворную стволовую клетку — гемопоэтическую стволовую клетку (ГСК) [2, 3]. По определению, стволовая клетка должна быть способна как к самообновлению (подвергаясь клеточному делению, чтобы произвести больше стволовых клеток), так и к дифференцировке в зрелые типы клеток. Говорят, что ГСК являются мультипотентными, поскольку они все еще могут давать начало нескольким типам клеток, но только другим типам клеток крови (см. Рисунок 1, левый столбец). Они являются одним из многих примеров взрослых стволовых клеток, которые представляют собой тканеспецифические стволовые клетки, необходимые для поддержания и восстановления органов во взрослом организме. Мышцы, например, также обладают популяцией взрослых стволовых клеток. Названные сателлитными клетками, эти мышечные клетки являются унипотентными, поскольку они могут дать начало только одному типу клеток, мышечным клеткам.

Таким образом, в основе исследований стволовых клеток лежат не знаменитые (или печально известные) эмбриональные стволовые клетки человека, а ГСК, которые десятилетиями использовались в терапии человека (например, при трансплантации костного мозга). Тем не менее, то, что в конечном итоге способствовало огромному влиянию, которое область исследований стволовых клеток оказывает сегодня, — это, несомненно, выделение и создание плюрипотентных стволовых клеток, которые будут в центре внимания оставшейся части текста.

Рисунок 1 900:30: Различная степень активности стволовых клеток. Слева: оплодотворенная яйцеклетка (тотипотентная) развивается в 300-клеточную структуру, бластоцисту, которая содержит эмбриональные стволовые клетки (ЭС-клетки) во внутренней клеточной массе (ВКМ). ES-клетки являются плюрипотентными и, таким образом, могут давать начало всем типам клеток в нашем организме, включая взрослые стволовые клетки, которые варьируются от мультипотентных до унипотентных. Справа: Альтернативным способом получения плюрипотентных стволовых клеток является получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) у пациентов. Типы клеток, полученные путем дифференцировки либо ES-клеток (слева), либо iPS-клеток (справа), затем можно изучать в чашке или использовать для трансплантации пациентам. Рисунок нарисован Ханной Сомхеги.

Репрограммирование коммитированных взрослых клеток в стволовые: от лягушки к человеку

Мартин Эванс (Нобелевская премия, 2007 г.) и Мэтт Кауфман первыми идентифицировали, выделили и успешно культивировали ЭС клетки с использованием мышиных бластоцист в 1981 г. []. Это открытие открыло двери для создания «мышиных генетических моделей», которые представляют собой мышей, у которых один или несколько генов были удалены или иным образом модифицированы для изучения их функции при заболевании []. Это возможно, потому что ученые могут модифицировать геном мыши в ее ES-клетках, а затем вводить эти модифицированные клетки в бластоцисты мыши. Это означает, что когда бластоциста превратится во взрослую мышь, каждая клетка ее тела будет иметь интересующую модификацию.

Желание использовать уникальные свойства стволовых клеток в медицине значительно усилилось, когда Джеймс Томсон и его сотрудники впервые выделили ЭС клетки из бластоцист человека []. Впервые учёные теоретически могли генерировать все строительные блоки нашего тела в неограниченном количестве. Стало возможным иметь типы клеток для тестирования новых терапевтических средств и, возможно, даже новых методов трансплантации, которые ранее были невозможны. Тем не менее, уничтожение человеческих эмбрионов для выделения клеток сопряжено с этическими и техническими трудностями. Как можно обойти эту процедуру? Сэр Джон Гердон показал в начале 1960-х, что, вопреки распространенному тогда мнению, клетки не заперты в своем состоянии дифференцировки и могут быть возвращены в более примитивное состояние с более высоким потенциалом развития. Он продемонстрировал этот принцип, введя ядро дифференцированной клетки лягушки в яйцеклетку, из которой было удалено ядро. (Это широко известно как репродуктивное клонирование, которое использовалось для создания овечки Долли.) Когда этому яйцу дали возможность развиваться, это дало начало плодовитой взрослой лягушке, доказав, что дифференцированные клетки сохраняют информацию, необходимую для возникновения всех типов клеток в организме. тело. Более сорока лет спустя Шинья Яманака и его коллеги потрясли мир, когда им удалось преобразовать клетки кожи, называемые фибробластами, в плюрипотентные стволовые клетки, изменив экспрессию всего четырех генов. Это представляло собой рождение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток или iPS-клеток (см. рис. 1, правая колонка). Огромную важность этих открытий трудно переоценить, и, пожалуй, лучше всего ее иллюстрирует тот факт, что всего шесть лет спустя Гердон и Яманака разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2012 году [].

Будущее: персонализированная регенеративная медицина на основе стволовых клеток?

С тех пор, как было впервые сообщено о создании iPS-клеток, область стволовых клеток расширилась беспрецедентными темпами. Сегодня эти клетки являются надеждой персонализированной медицины, поскольку они позволяют зафиксировать уникальный геном каждого человека в типе клеток, который можно использовать для создания, в принципе, всех типов клеток в нашем организме, как показано на правой панели. 1. Таким образом, замена пораженных тканей или органов без барьера иммунного отторжения из-за несовместимости доноров становится доступной в эпоху иПС-клеток и является объектом интенсивных исследований [].

В лаборатории Рудольфа Йениша было проведено первое экспериментальное исследование, показывающее, что iPS-клетки потенциально могут быть использованы для коррекции генетических заболеваний. Вкратце, клетки кончика хвоста мышей с мутацией, вызывающей серповидноклеточную анемию, собирали и перепрограммировали в iPS-клетки. Затем мутация была исправлена в этих iPS-клетках, которые затем были дифференцированы в клетки-предшественники крови и трансплантированы обратно исходным мышам, излечивая их []. Несмотря на то, что в некоторых случаях было обнаружено, что iPS-клетки не полностью совпадают с ES-клетками, подробные исследования не смогли найти последовательных различий между iPS и ES-клетками. Это сходство, наряду с постоянным улучшением эффективности и надежности создания иПС-клеток, обеспечивает блестящие перспективы для будущих исследований стволовых клеток и лечения дегенеративных заболеваний на основе стволовых клеток, недостижимых с помощью более традиционных методов.

Леонардо М. Р. Феррейра — аспирант кафедры молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета. .aspx

[] Becker, A.J., McCulloch, E.A., Till, J.E. Цитологическая демонстрация клональной природы колоний селезенки, полученных из трансплантированных клеток костного мозга мыши. Nature 1963. 197: 452-4

[] Siminovitch, L.